概述:在具有正常视力(或矫正至正常视力)的人中,浅色模式下的视觉表现往往会更好,而某些白内障及相关疾病的人在深色模式下的视觉表现可能会更好。另一方面,在浅色模式下长期阅读可能与近视有关。

作者注:最近,由于IOS 13中引入了深色模式,记者让我评论深色模式的可用性及其作为设计趋势的受欢迎程度。这也是多次UX会议中参与者提出的问题。我必须先说一下,NN/g尚未对深色模式进行自己的研究。但是,这些问题促使我检阅了关于深色模式是否对用户有任何益处(无论用户是否具有正常视力)的学术文献。本文我就将与你分享这些发现。

iOS 13: 浅色模式(左)和深色模式(右)

首先,我们通过定义一些词汇来确保我们达成了概念的共识。

定义:对比极性 Contrast polarity是用于描述文本和背景之间的对比度的术语:

  • 正对比极性 Positive contrast polarity(浅色模式)是指浅色背景上的深色字体文本。

  • 负对比极性 Negative contrast polarity(深色模式)表示深色(例如黑色)背景上的浅色(例如白色)文本的组合。

深色模式显示器的发光量少于浅色模式显示器(因此,它们可能会延长电池寿命)。但是环境中的光量不仅会影响功耗,还会影响我们的感知。为了了解操作方法,让我们简要回顾一下有关瞳孔及其对环境光量反应的一些基本信息。

人类瞳孔对光量敏感

人类的瞳孔是视网膜的门户:光线通过它到达眼睛。默认情况下,人类瞳孔会根据环境中的光线量来更改大小:当光线充足时,它会收缩并变窄,而当光线很暗时,它会膨胀以允许更多的光进入。较小的瞳孔尺寸使眼睛不太容易受到球面像差 spherical aberrations的影响(图像看起来没有聚焦),并增加了景深,所以人们无需费力专注于文本,这也意味着他们的眼睛不容易疲劳。(这与相机光圈的工作方式完全相同:用f/2.8拍摄的照片比用f/16拍摄的照片具有更窄的景深,因而更加模糊。)

随着年龄的增长,瞳孔也会随之缩小。过小的瞳孔尺寸意味着只能允许较少的光线进入眼睛,这会削弱我们阅读或检测文本的能力,尤其是在低环境光线下(例如,晚上)。另一方面,随着年龄的增长,我们变得更容易受到眩光的影响,尤其是在强光下出现眩光的可能性更大。

正常视力用户

在1980年代进行的早期研究似乎指出,对于视力正常或进行过视力矫正的人(即,戴上适当的眼镜或隐形眼镜),对比极性不会影响视觉表现。

然而,最近的一些研究与该最初发现相矛盾。特别是,我们将重点关注涉及两类不同任务的两篇文章:一篇于2013年发表在《人体工程学》杂志上,着眼于视觉敏锐度和阅读性能,另一篇发表于2017年在《应用人体工程学》上,探讨了快速阅读(glanceable-reading)的阅读任务:人们在与手机、智能手表或汽车仪表盘交互时经常使用的1-2个单词进行快速阅读,这些单词涉及诸如检查方向或关注通知之类的活动。

对比极性对视敏度(Visual Acuity)和校对(Proofreading)的影响

德国杜塞尔多夫心理学研究所的Cosima Piepenbrock和她的同事研究了两组视力正常(或矫正至正常)的成年人:年轻人(18至33岁)和老年人(60至85岁)。参与者均未患过任何眼部疾病(如白内障)。

参与者被赋予两种不同类型的任务:

  • 视敏度(Visual Acuity)任务,涉及检测Landolt C 视标中的间隙。换句话说,向他们显示类似于字母“C”的符号,以各种方式定向,并要求他们确定间隙在哪里(例如,顶部,底部)。
  • 校对(Proofreading)任务,涉及阅读短文并识别不同类型的错误。

任务以不同的对比极性呈现,对于某些参与者,它们处于深色模式,而对于另一些参与者,则处于浅色模式。对比极性是组间(between-subjects)变量,这意味着每个参与者只能看到一种对比极性的任务(例如,仅有深色模式)。

研究人员还收集了与疲劳相关的测试前和测试后的值:参与者在实验开始时和实验结束时对他们的眼疲劳、头痛、肌肉拉伸、背痛和主观幸福感进行了评估。

测试结果表明,光线模式在所有维度上都具有优势:无论年龄大小、无论是视敏度任务还是校对任务,正对比极性都更好。但是,老年人在视敏度任务中对浅色模式和深色模式之间的差异比成年人要小的多,这意味着,尽管浅色模式也对老年人更好,但他们并没有像年轻人那样从中受益太多,至少在视敏度任务中是如此。

当研究人员查看疲劳指标时,他们得出结论,任何一个指标上的对比极性都没有显着差异(这意味着深色模式不会使人更加疲劳,反之亦然)。

同一研究小组在《Human Factors》杂志上发表的另一项研究着眼于校对任务中文本大小与对比极性的相互作用。研究发现,随着字体大小的减小,正极性优势呈线性增加:即,字体越小,用户在浅色模式下查看文本的效果就越好。有趣的是,即使性能在浅色模式下更好,但是参与者对文本可读性的感知在浅色模式与深色模式下没有任何差异(例如,他们专注于文本的能力),这只会强化可用性的第一条规则:不要听用户的

对比极性对快速阅读的影响

麻省理工学院Agelab实验室的 Jonathan Dobres 和他的同事试图量化在词汇决策(lexical-decision)任务中,环境照明条件(模拟的白天与模拟的夜间相比)是否以任何方式影响正极性的优势。词汇决策任务是心理学中常用的一种范例,涉及向参与者显示一串字母,并让他们决定是单词还是非单词。词汇决策任务与我们在高度可中断的条件下(例如在旅途中驾驶或使用手机或智能手表时)进行的快速阅读(glanceable reading)工作相似,所有这些都涉及快速查看显示屏并提取相关信息。

Agelab研究的参与者都有正常的或经过矫正的视力。他们在两种不同的对比极性(深色模式与浅色模式)、不同的环境光(白天与晚上)以及不同的字体大小下被呈现了一组字符串。

研究发现,光线、极性和文本大小都对性能有影响。在目前可能预期的方向上:模拟的白天比模拟的夜晚可以做出更快的判断,浅色模式胜于深色模式,更大的字体比较小的字体识别更快。有趣的结果是环境照明与对比极性之间的相互作用:在白天,对比极性没有明显影响,但在夜间,浅色模式比深色模式具有更好的性能。而且,在夜间,人们在深色模式下阅读小字体文本要比在浅色模式下阅读困难得多。

人们在白天比在夜间要快,在浅色模式下要比在深色模式下要快,并且4mm的字体大小比较小的3mm字体大小要快。在夜间,浅色模式明显优于深色模式,小字体在浅色模式下更容易阅读。(较短的条形比较高的条形更好。请注意,实验中报告的时间量度是演示时间阈值;从技术上讲,它比判断时间要复杂得多,但它基本上代表了参与者对所呈现的字符串进行正确评估所需的时间。)

在模拟的日光环境中缺乏极性的影响多少有些令人惊讶,并且与Buchner和Baumgartner进行的另一项较早的研究不一致,该研究也研究了明亮与黑暗的环境条件。但是,在该研究中,明亮的环境光远低于Agelab研究中使用的环境光(请考虑办公室光与室外的明亮光)。 Dobres和他的同事认为,环境光的数量可能会影响正极性优势,明亮的光会导致零差异,但是普通的办公室光仍然能够产生差异。

长期影响

到目前为止检阅的文献全都着眼于对比极性对人类表现的单次影响。但是长期影响呢?换句话说,长期暴露于一种类型的对比极性上会有什么影响呢?

2018年发表在《科学报告 Scientific Reports》期刊上一项有趣的研究表明,持续暴露于浅色模式下可能与近视有关。近视是指无法清晰地看到远处的物体,并且与教育程度和阅读密切相关。在他们的研究中,德国蒂宾根大学的Andrea Aleman和她的同事要求7位参与者阅读分别以深色模式和浅色模式呈现的文本,每次阅读一个小时。为了了解阅读后他们对近视的易感性是否发生变化,他们测量了脉络膜(视网膜后方的血管膜)的厚度。脉络膜变薄与近视有关。

研究人员发现,当参与者阅读以浅色模式呈现的文本时,脉络膜明显变薄,而当阅读以深色模式呈现的文本时,脉络膜明显增厚。在已经近视的参与者中,变薄更为明显。

这一结果似乎表明,尽管浅色模式的性能在短期内可能更好,但可能需要支付长期成本。

视力受损的用户

矛盾的是,关于视力障碍使用者的文献不如关于正常视力人群的文献丰富,尽管有一个默认的共识,即深色模式至少对某些视力障碍者更好。明尼苏达大学的Gordon Legge及其同事定义了两个低视力类别:(1)由于中央视力受损和(2)由于眼介质混浊。

眼介质是指眼睛中的各种透明物质,包括角膜和晶状体。混浊的眼介质最常见的原因是白内障,这是指晶状体混浊,在老年人中相当普遍。白内障会散射并阻挡一些本应通过晶状体到达视网膜的光,从而阻止在视网膜上产生清晰的聚焦图像。

甚至早在1977年 Sloan 的一项研究就报告说,有些视力低下的人更喜欢深色模式。(在我们自己的可访问性研究中,Kara Pernice还提到视力低下的用户有时会在深色和浅色模式之间切换,试图获得清晰度。1985年,明尼苏达大学(University of Minnesota)的 Gordon Legge 和他的同事推测,这种影响是由于“混浊的眼介质引起的异常光散射”,大概是因为,如果更多的光通过浑浊的镜头,出现畸变的可能性更大。因此,由于显示器发出的光较少,因此深色模式对于眼介质混浊的人可能更好。

在Legge的研究中,有7种眼介质混浊的参与者在深色模式下的阅读率更高,而其余参与者的中央视力受损则不受对比极性的影响。

Legge的研究为现代计算机界面切换到深色模式的可能性奠定了基础。2005年,Papadopoulos和Goudiras在回顾了针对低视力用户的各种可访问性最佳实践的文章中,建议在用户界面中使用深色模式。

在正常视觉领域,一些研究人员注意到一个问题,即Legge对低视觉用户的研究是使用CRT显示器进行的,这与大多数现代显示器中使用的LED相反。这些显示器在浅色模式下比在深色模式下更容易闪烁,因此可能会使结果偏向浅色模式。

总结

那么,你应该跟上深色模式的潮流吗?虽然深色模式可能会为某些低视力用户带来一些优势,尤其是那些眼介质混浊(例如白内障)的用户,但研究证据表明,对于正常视力使用者而言,正极性具有优势。换句话说,在视力正常的用户中,大多数情况下,浅色模式会带来更好的性能。

为什么浅色模式对性能更好?这些发现最好的解释是:在正对比极性下,整体光线更多,因此瞳孔收缩得更多。因此,球面像差(spherical aberrations)更少,景深更大,更有能力在眼睛不疲劳的情况下专注于细节。

尽管较大的字体和明亮的环境光可能会消除视力正常的人的部分优势,但在此情况下,如果目标受众包括普通人群,我们不建议默认切换为深色模式。

话虽这么说,我们强烈建议设计者允许用户根据需要切换到深色模式,原因如下:(1)可能与照明模式有关的长期影响;(2)有视觉障碍的人在深色模式下会做得更好;(3)有些用户更喜欢深色模式。(我们知道人们很少更改默认设置,但至少应该提供修改设置的功能。)用户不太可能更改任何随机网站的显示模式,但是,如果网站或应用程序经常使用,则应考虑向用户提供此选项。尤其是,旨在进行长篇阅读的应用程序(例如书本阅读器,杂志甚至新闻网站)应提供深色模式功能。理想情况下,该选项应该在该网站或应用程序的所有屏幕上普遍存在。此外,如果操作系统提供了深色模式API(像iOS一样),请确保你充分利用了它。这样做将使那些决定切换到深色模式的用户能够在其选择的对比极性中更好地体验你的应用程序或网站。

参考资料

A. Aleman, M. Wang, and F. Schaeffel (2018). Reading and Myopia: Contrast Polarity Matters. Scientific Reports 8, 10840 (2018) doi:10.1038/s41598-018-28904-x

J. Dobres, N. Chahine, B. Reimer (2017). Effects of ambient illumination, contrast polarity, and letter size on text legibility under glance-like reading, Applied Ergonomics. DOI: 10.1016/j.apergo.2016.11.001

G.E. Legge, G. S. Rubin, D. G. Pelli, and M. M. Schleske (1985). Psychophysics of Reading – ii. Low Vision. Vision Research.

K.S. Papadopoulos., D. B. Goudiras (2005). Accessibility Assistance for Visually-Impaired People in Digital Texts. British Journal of Visual Impairment. DOI: 10.1177/0264619605054779.

C. Piepenbrock, S. Mayr, I. Mund & A. Buchner (2013). Positive display polarity is advantageous for both younger and older adults, Ergonomics, DOI: 10.1080/00140139.2013.790485

Cosima Piepenbrock, S. Mayr, A. Buchner (2013). Positive Display Polarity Is Particularly Advantageous for Small Character Sizes: Implications for Display Design. Human Factors. DOI: 10.1177/0018720813515509

L.L. Sloan (1977). Reading Aids for the Partially Sighted: A Systematic Classification and Procedure for Prescribing. Baltimore, MD: Williams & Wilkins.