不同色彩背景对选择反应和运算能力的影响研究

作者：侯艳红，刘庆峰，倪安胜，黄启科，徐昆，王瑞坤，廖敏敏，苗丹民 【关键词】 计算机终端；色彩背景；认知

Effect of different background colors on choice reaction and mental addition

【Abstract】 AIM: To comgare the achievements of operation on cognitive tasks on the screens of some different background colors. METHODS: The achievements of four-choice serial reaction task and cognitive task above different background colors were tested in 95 young males. RESULTS: The achievements of cognitive tasks could be affected by the background colors and the differences of the achievements between the groups of different background colors were statistically significant. ① There were significant differences in achievements of four-choice serial reaction tasks within 2 min between the groups of the colorless background and between the groups of the colorless and colored background（F=2.257, P<0.05）, but there was no significant difference between the groups of the colored background; ② Significant differences were also detected in achievements of mental addition task within 9 min between the groups of the colorless background and/or the colored background（F=2.115, P<0.05）.CONCLUSION: The speed and accuracy of operation on cognitive tasks can be affected by some different background colors and the effect is associated with difficulty and time limit of the operations.

【Keywords】 computer terminals; background colors; cognition

【摘要】 目的： 对不同色彩背景下认知操作的任务完成绩效进行比较研究. 方法： 95名青年男性，完成不同色彩背景下的连续相加和字母选择认知测验. 结果： 认知任务均受到了色彩背景的影响，并且不同的色彩背景之间统计学上存在差异. ① 在操作时限为2 min的简单选择任务中，彩色背景下测试成绩之间无统计学差异，而非彩色之间以及非彩色与彩色背景之间有统计学差异（F=2.257，P<0.05）；② 在连续相加任务中，操作时限为9 min，非彩色与彩色背景之间均有统计学差异（F=2.115, P<0.05）. 结论： 在视屏操作过程中，不同的背景色会影响到操作功能的反应速度和准确性，并且与任务难度及操作时间有关.

【关键词】 计算机终端；色彩背景；认知

0引言

信息的传播过程中，有90%是通过视觉通道为人体所感知. 而色彩的存在和应用，使它成为信息的一个不可或缺的组成成分，并对信息的加工产生了影响. 色彩对认知功能影响研究较早可以追溯到1935年Stroop［1］的色词命名实验，发现当色彩词与打印色不同时，较无意义的词反应时延长，这一研究发现引发了一系列对色彩的认知加工的研究，如Ray等提出了情绪Stroop实验，在不同的情绪状态下对色彩词进行反应，有不同的反应速度. 颜色如何对认知产生影响，虽然国内作了部分研究，但更多停留在以色彩为注视内容或注视中心的研究模式中，而更多的视觉认知实验则采用非彩色的实验模块，如黑、灰等. 我们在色彩为背景的情况下，对人的认知产生了怎样的影响进行了研究.

1材料和方法

1.1材料

1.1.1设备联想计算机Intel Pentium/256M/40G/ATI 9600SE 128M /15’LCD，显卡Inter(R)82845G Graphics Controller, 分辨率800*600像素，彩深32位，刷新率85赫兹. 研究背景色为10种色彩（白、灰、黑、红、橙、黄、绿、青、蓝、紫），作为微机背景呈现，RGB值分别为白（255，255，255），灰（128，128，128），黑（0，0，0），红（255， 0，0），橙（255，165，0），黄（255，255，0），绿（0，128，0），青（0，255，255），蓝（0，0，255），紫（238，130，238）. 实验反应块背景为20%灰度，视角为1.50. 字体为黑色.

1.1.2对象2005年在校男性大学生志愿者 95名. 体格健康，视力正常. 被试经过色觉检查，无色盲色弱. 年龄在： 21.0±1.13（岁）.

1.1.3实验变量实验的自变量是不同的色彩背景，因变量是认知任务的单位时间的正确数.

1.2方法

1.2.1实验任务字母四项选择任务 (2 min) 首先在屏幕中央出现一个注意提示符，并呈现倒数计时3 s，计时结束提示符消失代为探查字母（P, L, G, S）中的随机一个，呈现时间1 s，然后迅速对呈现在终端机上，在视角15度正方形的四个顶点，4个反应按钮（P, L, G, S），即四个靶字母，点击做出反应. 反应目标为视角为1.5度的方块，底色为灰色，呈现字母为黑色的，保证注意对象在单独加工过程中较少受到色彩背景的影响. 被试的任务是，尽可能快而准确地用鼠标移动可视指针到相应的探查字母上，并压下鼠标左键，最长反应时限是3 s. 探查字母在每个试验中是变化的，4个字母通过程序随机排列. 由微机记录从探查字母出现到按下鼠标左键的时间及正确反应与否情况.

智力运算（9 min）要求参加者相加8个随机排列的数字（1-16）. 以每2 s呈现一个数字的速度显示在计算机屏幕上. 顺序随机，由一个视觉提示符提示终止. 用鼠标左键在屏幕上呈现的数字键盘打出他们的计算结果. 不提供反馈. 反应模块与字母四项选择任务设计一致.

1.2.2实验步骤实验安排在实验室，每次15人，由3个主试负责讲解和实验安排管理.

被试进入实验室，被试双眼距屏幕的距离为65 cm. 主试向被试讲解实验任务，并进行演示. 被试进行练习，字母选择任务练习5-8组，连续相加任务练习2组供40次，消除练习效应. 休息15 min后，正式进入实验. 两个认知测验顺序以及10种色彩顺序随机排列. 字母四项选择实验作10种色彩，共完成95组全部实验色彩测验. 连续相加任务由于任务难度和时间的关系，每人随机选择两种色彩，共完成16组全部色彩任务.

统计学处理： 采用SPSS10.0统计分析进行方差分析及F检验.

2结果

2.1字母四项选择测验实验数据回收，去掉无效的和漏答的数据，共有效数据结果93份. 色彩间作ANOVA分析显示，不同色彩间的字母四项选择测验存在统计学差异，F=2.257, P=0.017. 作色彩之间统计学多重比较显示，彩色系列背景下测试成绩之间无统计学差异. 非彩色（白、灰、黑）与彩色（红、橙、黄、绿、青、蓝、紫）背景之间有统计学差异. 白色背景下测试成绩与灰色、黑色、红色、橙色、蓝色背景有统计学差异；灰色与其他彩色背景和黑色背景统计学上无统计学差异；黑色背景下测试成绩与白色、黄色、绿色、青色背景下在统计学上有统计学差异（表1）. 不同色彩背景下字母四项选择任务均值排序(表2).

表1字母四项选择测验单位时间正确数不同色彩背景间多重比较（略）

aP<0.05, bP<0.01.

表2字母四项选择任务不同色彩背景下成绩（略）

2.2智力运算由于智力测验为连续相加测验，每组测验包含20道题目，每道题目呈现时间为28 s(每个数值呈现时间为1.25 s, 反应时限为10 s), 完成实验时限为9 min. 考虑到实验时间和难度，对90名被试，每种颜色随机抽取20名被试，即每名被试随机安排2种色彩的连续相加任务. 有效数据为80名. 结果显示，不同的色彩背景下，连续相加测验的单位时间的正确数有统计学差异（F=2.115, P=0.032）.

不同的色彩之间作ANOVA分析，显示非彩色和彩色系列之间均有统计学差异. 白色背景下与灰色、黑色、橙色、黄色、绿色、青色、蓝色有统计学差异，与红色、紫色差异不显著. 黄色背景下与白色、红色、紫色有统计学差异（表3）. 不同色彩背景下智力运算任务均值序列（表4）.

表3连续相加测验单位时间正确数不同色彩背景间多重比较（略）

aP<0.05, bP<0.01.

表4智力运算任务不同色彩背景成绩（略）

3讨论

色彩的加工研究，不仅仅对语义加工产生影响，而且对其他的认知加工，如线段图形加工，运动状态的认知加工均有统计学的影响，Judith D等［1］对色彩和位置线索的注意过程进行了研究，使用一个探测任务来调查色彩和位置线索的注意过程，实验的结果显示，如果有足够的时间对色彩信息加工，色彩和位置线索的注意过程色彩线索在固定空间任务中是有效的. 王岩等［2］利用新近发展起来的事件相关功能磁共振成像技术探测人类颜色和运动知觉区的特点，参与色彩认知的V4区也同时会参与到运动等其他的视觉认知的工程中. 因而可以看出色彩对于人的影响不是简单的低层次的，它本身具有潜在的丰富内涵，可以影响到不同的感知觉和高级心理活动.

3.1字母四项选择测验这是在2 min内完成的，从色彩背景下平均正确数和反应时比率值的从低到高的排序（表2），可以看出，白、灰、黑贯穿于整个排序系列，白色反应成绩最好，灰色居中，而黑色最后，存在统计学差异. 非彩色系列基本特征主要是明度，研究结果显示明度对认知的影响，简单反应时的成绩随着明度的降低而下降，而较少受到色调的影响. 彩色背景系列成绩没有发现统计学上的差异，也可能与任务的简单和反应的时间较短有关系.

3.2连续相加任务测试时间延长达到9 min，包含了运算能力、短时记忆和保持注意稳定性的认知加工测验内容. 结果显示，在非彩色系列中依然存在差异，白色较灰色和黑色有更好的成绩，在平均正确数和反应时间的比率值的由低到高的排序（表4）可以看出，非彩色系列的顺序与字母选择反应时是一致的：白色最好，灰色次之，黑色为后，但是在彩色系列中也出现了成绩的差异与简单反应时任务的结果不一致. 黄色与白色、红色、紫色背景下作业成绩有统计学的差异. 认为随着时间的延长，色彩背景对认知能力产生了影响. 由于样本例数较少，还不足以得出色彩系列中对认知操作影响大小的结论.

以上的结果与国内前期所作的一些测验有相似的结果，如时粉周等［3］研究60 min阅读过程中不同颜色纸张对视功能的影响，结果显示读写时在影响视功能方面,绿色纸张低于黄色纸张. 在本研究中随着实验时间延长，在连续相加测验结果的成绩排序显示黄色背景下的成绩要低于绿色背景下的作业成绩，验证了不同色彩可能引起视觉疲劳程度不同.

对颜色的感知，由视觉中央凹向外周部位过渡，对颜色的分辨能力逐渐减弱. 在视觉感知过程中，随着对靶刺激的比较和捕捉，对背景的知觉存在两种可能，包括中央凹视觉，也包括边缘视觉，但在任务的加工过程中并不作为知觉的主要对象，是作为一种隐性的信息或刺激被感知. 色彩可以作为信息符号对认知加工以及情绪产生影响，这一领域的研究将引起更多的关注［4-5］，而在色觉的动物实验中，显示对不同色光的敏感性不同［6］. 本文对不同色彩背景下的认知操作任务作了比较研究，短时间的简单反应时任务中，非色彩即明度属性对任务的完成影响大；长时间的连续相加反应任务，彩色（色调）和非彩色（明度）背景均对认知任务的完成产生了影响.

综上所述，在微机屏幕操作过程中，不同的背景色会影响到操作功能的反应速度和准确性，可能与任务难度及操作时间有关.

【参考文献】

［1］Dunai J, Castiello U, Rossetti Y. Attentional processing of colour and location cues ［J］. Exp Brain Res, 2001,138 (4):520-526.

［2］王岩，马林，贾富仓，等. 人类颜色和运动知觉的事件相关功能磁共振成像［J］. 中国医学影像学杂志, 2003,11(1):47-50.

［3］时粉周，王珏，包德海. 不同颜色纸张对视功能的影响［J］. 海军医学杂志, 2003,24(3):213.

［4］葛列众，刘少英，徐伟丹. 抽象颜色偏好实验研究［J］. 心理科学, 2005,28(4):849-851.

［5］黄国松. 色彩设计学［M］. 中国纺织出版社, 北京: 2003: 12-50.

［6］ 张作明,顾永昊,李莉，等. 视网膜锥体细胞退行性变大鼠的视觉电生理学观察［J］. 第四军医大学学报,2002,23(11):986-989.