Рано или поздно вы, как и любой другой человек, с возрастом начнете испытывать определенные проблемы со зрением. И многие уверены, что активное использование гаджетов только приближает это время.
В 1998 году у меня появился первый компьютер и основной «удар» пришелся именно на глаза. Дни и ночи напролет я смотрел в экран, внутри которого прятались 3 электронные пушки, непрерывно бомбардировавшие внутреннюю поверхность монитора радиоактивными бета-частицами. Наружу они, конечно, не прорывались, но легкое рентгеновское излучение было постоянным спутником любого компьютерного монитора тех времен.
Конечно же, я часто слышал о том, что нельзя так много времени проводить у экрана, особенно по ночам, вчитываясь в текст покрасневшими и пересохшими глазами. Но ничего поделать с собой не мог.
С тех пор прошло более 20 лет, ЭЛТ-мониторы сменялись жидкокристаллическими, а те — моделями с AMOLED-матрицами, но кое-что оставалось неизменным — мое идеальное зрение, периодически подтверждавшееся проверками у врачей.
Сказать по правде, я никогда особо и не переживал по поводу зрения, ведь я был уверен в том, что никакие мониторы или чтение книг по ночам при самом плохом освещении не смогут навредить моим глазам. Я просто знал о «волшебных» свойствах моркови, которую потреблял в больших количествах в целях профилактики зрения!
Морковка и другие суеверия
Конечно, сегодня я прекрасно понимаю, что не морковь спасла мои глаза. Их просто не от чего было спасать. Ни чтение книг при плохом освещении, ни постоянное использование мониторов никак не влияло и не могло влиять на зрение. Равно как и морковка никак его не улучшала.
Что интересно, в подобные сказки до сих пор верят не только простые люди, но и многие врачи.
Государственный научно-исследовательский университет Кампинаса (Бразилия) как-то раз опубликовал одно забавное исследование1, целью которого было выяснить, в какие популярные мифы, связанные со зрением, верят работники медицинских учреждений. Вот лишь несколько интересных цифр:
- Более 40% всех опрошенных верили в то, что очки могут исправить проблемы со зрением. А еще 30% были уверены, что длительное ношение очков, наоборот, может усугубить проблемы;
- Более 86% верили в то, что плохое освещение или просмотр телевизора с близкого расстояния могут испортить зрение;
- Более 37% полагали, что чтение «на ходу» (в движущемся транспорте) очень вредит глазам.
И это далеко не все заблуждения. А если брать простых людей, то сюда можно добавить и такие мифы2, как:
- Употребление моркови улучшает зрение
- Если скосить глаза, они могут навсегда остаться в таком положении
- Неправильно подобранные очки навредят глазам
- Использование компьютера может испортить зрение и пр.
Всё это — антинаучные верования, давно опровергнутые медициной. Вы не испортите зрение ни длительным чтением с экрана смартфона, ни чтением бумажной книги при плохом освещении. Единственная проблема, с которой вы можете столкнуться, выбрав не самый лучший вариант для чтения — это неприятные ощущения.
В какой-то ситуации ваши глаза будут уставать быстрее, появится жжение, утомляемость и даже головная боль. Всё это не является болезнью и не влияет на зрение, но довольно сильно снижает общее удовольствие от процесса чтения.
Поэтому, если вы уже испытываете дискомфорт от чтения с экрана смартфона и подумываете о покупке специальной читалки на электронных чернилах или же просто хотите сделать процесс чтения максимально комфортным для глаз, тогда эта статья для вас.
Повторюсь, сделав «неправильный» выбор, вы не испортите свое зрение в долгосрочной перспективе, а лишь сделаете процесс чтения менее комфортным. Почему это так и чем именно отличается бумажная книга от электронной, а та — от экрана смартфона или планшета — читайте далее!
Такой разный свет! Или в чем, собственно, проблема?
Задумайтесь на секундочку, есть ли вообще принципиальная разница между бумагой и экраном? Ответ кажется очевидным — бумага свет не излучает, а отражает! Она не светится сама по себе.
Хорошо. А теперь подумайте еще раз. Можете ли вы увидеть бумажную книгу без излучения света? Вот вы включаете лампочку в комнате — примерно такую же, что находится под ЖК-экраном смартфона — и свет от нее направляется на бумагу, отражается и попадает вам в глаза. Теперь вы видите книгу.
Отличается ли этот отраженный свет от излученного? Была бы хоть какая-то разница, если бы вместо того, чтобы смотреть на книгу, вы бы смотрели прямо на лампочку? На самом деле, единственная разница заключалась бы в интенсивности (яркости) света.
Очень важно осознать этот момент, так как многим людям подсознательно кажется, что если экран излучает свет — это вредно, а если все остальные предметы, включая бумажную книгу, его отражают — это что-то другое.
При отражении со светом не происходит никаких принципиальных изменений. Вылетел фотон из лампочки/солнца/свечи, столкнулся с книгой и отлетел в глаза. Если же фотон попал на букву, черная краска его поглотила и в этом месте вы не увидели света. Точно то же происходит и со смартфоном, только белый фон выбрасывает фотоны, а черные буквы — нет.
Более того, если бы мы смогли сделать так, чтобы свет от солнца/лампочки попадал только на книгу и не освещал больше ничего, то мы бы увидели, что книга буквально светится, как светится экран планшета, освещая при этом и другие предметы.
Впрочем, именно этот эффект мы наблюдаем каждую ночь, глядя на луну. Спросите у ребенка, светится ли она, как лампочка/солнце, или же просто отражает свет, как книга или любой другой предмет?
Если же вы думаете, что при столкновении фотоны света немножко теряют энергию, становясь не такими «разрушительными» для атомов сетчатки, то это не так. Энергия света неразрывно связана с его «цветом» (а он в свою очередь — с длиной волны). Если вы увидели «зеленый фотон», то пусть он переотразится хоть тысячу раз, до тех пор, пока он будет оставаться «зеленого цвета», его энергия не снизится ни на одну квинтиллионную долю джоуля.
И все же, естественный солнечный свет, как и свет от лампочек в вашем доме, отличается от света, исходящего от экрана телевизора или смартфона.
Волны электрического поля и щётка Гайдингера
Свет можно представлять не только как поток шариков-фотонов (не совсем верное представление), но и как волну. Из лампочки ничего не вылетает, просто внутри нее одна заряженная частичка подпрыгнула вверх и опустилась вниз, вызвав колебание (возмущение) «вещества», которым заполнено всё пространство вокруг — электромагнитного поля.
Чтобы лучше это понять, представьте, что заряженная частичка в лампочке — это ваша рука, а веревка в руке — это вещество, заполняющее пространство (одна из линий электромагнитного поля, которое находится повсюду во вселенной). Когда вы поднимаете руку вверх, веревка поднимается за вашей рукой и этот импульс передается дальше по всей веревке, затем вы опускаете ее вниз и импульс снова уходит по веревке. В результате мы получаем волну:
Заметьте, что от вашей руки по веревке не передается никакое вещество, уходит лишь возмущение или импульс энергии. И если представить, что ко второму концу этой веревки «прикреплен» какой-то атом из сетчатки вашего глаза, то энергия волны дойдет до него и вызовет его возмущение, а вы почувствуете «свет».
Так вот, в реальности именно такая волна и «пробегает» вдоль пространства, возмущая невидимое электромагнитное поле. Но если в вышеприведенном примере волна поднималась вверх-вниз, то в случае со светом, мы имеем целый набор волн, одна из которых поднимается вверх-вниз, другая — влево-вправо, третья колеблется по диагонали и так далее (это очень упрощенная модель, не затрагивающая квантовую физику):
На картинке выше разными цветами показано множество отдельных волн (на самом деле волна выглядит немного иначе, так как состоит из двух перпендикулярных волн, но в рамках статьи это совершенно неважно). Обратите внимание, что каждая волна колеблется в своей плоскости. Именно такой пучок из волн прилетает к нам в глаза, когда мы читаем бумажную или электронную книгу с E-ink чернилами, то есть, когда видим отраженный свет.
Но когда мы включаем монитор компьютера, экран телевизора или смартфона, световые волны выглядят иначе. Теперь они все колеблются в одной плоскости. То есть, теперь колебания электрического поля, заполняющего пространство, выглядят так:
И такой свет мы называем поляризованным. В нем волны (напряженность электрического поля) колеблются только в одной плоскости — в точности, как в примере с веревкой. Если это вертикальная плоскость (колебания вверх-вниз), как на картинке, то такой свет называется вертикально поляризованным, а если горизонтальная — то горизонтально поляризованным.
Дело в том, что во всех IPS-экранах установлен поляризатор — пленка из специального вещества, которая делает свет поляризованным. Это необходимое условие для работы любого жидкокристаллического экрана.
Так вот, оказывается, что сетчатка нашего глаза (конкретно — желтое пятно) обладает дихроизмом, т.е. способна реагировать на поляризованный свет. Этот феномен впервые открыл австрийский физик Гайдингер. Вы даже сами можете увидеть поляризацию, посмотрев на яркий фон, например, синее небо напротив солнца. В этом случае перед глазами многих людей появляется интересный цветной узор под названием щетка Гайдингера:
Всё это, конечно, интересно, но причем здесь чтение и проблемы со зрением?
Как показали научные исследования3, тип поляризации мобильного экрана заметно влияет на зрительную утомляемость.
Например, есть такое понятие, как порог слияния мерцания. Если перед вами будет мигать лампочка с частотой, скажем, 20 герц (будет включаться и выключаться 20 раз в секунду), вы увидите быстрое мерцание. Но если мы будем повышать скорость включения/выключения, то в какой-то момент вам покажется, что лампочка перестала мерцать и просто непрерывно светится.
Та частота включения/выключения лампочки, с которой вы начинаете переставать замечать отдельные мерцания, называется порогом слияния мерцания. И чем сильнее накапливается усталость глаз, тем ниже опускается порог слияния мерцания. То есть, там где нормальные глаза еще будут видеть мерцание, уставшие уже не заметят его.
Исследование3 показало значительную разницу в пороге слияния мерцания после чтения с экранов с вертикальной и горизонтальной поляризацией в сравнении с круговой поляризацией. Последняя вызывает наименьшую утомляемость. Электроэнцефалограмма подтверждает эти данные.
Субъективный опрос участников также показывает наибольшее удобство круговой поляризации, за которым следует горизонтально поляризованный экран, а замыкает тройку — дисплей с вертикальной поляризацией, вызывающий максимальную зрительную утомляемость.
Более того, в одном из докладов научной конференции4 приводятся данные сравнения дисплеев с круговой и линейной поляризацией. Испытуемые смотрели фильмы на экранах двух типов, а специальная аппаратура фиксировала движение глаз и частоту моргания.
Вначале просмотра обе группы моргали редко, что было следствием отсутствия усталости глаз. Но затем частота и продолжительность морганий в группе, которая смотрела в экран с линейной поляризацией, значительно превышали аналогичные показатели для дисплея с круговой поляризацией.
Это также прямо указывало на более быструю утомляемость от света с линейной поляризацией.
Что всё это значит?
Естественный свет не имеет поляризации, как не имеет поляризации и свет в вашем доме — все волны колеблются в хаотических направлениях. Когда вы читаете бумажную книгу или читалку на электронных чернилах (E-Ink), в ваши глаза попадает неполяризованный свет (при отражении от бумаги или книги он может незначительно частично поляризоваться).
Но при чтении с экрана смартфона/планшета/компьютера мы имеем дело с поляризованным светом. И в этой связи вы обратили внимание на словосочетание круговая поляризация.
Это такая поляризация света, в которой возмущение электрического поля идет по кругу:
По характеру воздействия на зрение круговая поляризация максимально приближена к естественному свету. Поэтому, как показывают исследования, именно такой свет вызывает наименьшую усталость при работе с экраном, так как его свет ничем не отличается от отраженного.
Экран вашего ноутбука с вероятностью в 99% имеет вертикальную или горизонтальную поляризацию. То же было справедливым когда-то и для всех смартфонов. Но если, к примеру, экран Samsung Galaxy S5, выпущенный в 2014 году, излучал линейно поляризованный свет, то экраны iPhone еще в 2012 году выпускались уже с круговым поляризатором. Apple размещала отдельный слой, через который проходил линейно поляризованный свет, приобретая круговую поляризацию.
Подавляющее большинство современных смартфонов излучают свет именно с круговой поляризацией. А если вы хотите проверить свои экраны, просто посмотрите на них через солнцезащитные очки с поляризационным фильтром.
Если, наклоняя голову или экран устройства в сторону, вы увидите, что изображение исчезло (экран стал черным), значит, он имеет линейную поляризацию — вертикальную или горизонтальную. Если же изображение не исчезает, как бы вы ни крутили очки/экран, значит, свет имеет круговую поляризацию.
На AMOLED-дисплеях также устанавливаются поляризаторы для борьбы с нежелательными отражениями света и увеличения воспринимаемой контрастности экрана.
Вывод 1: если вы используете дисплей с круговой поляризацией, свет, излучаемый экраном смартфона, ничем не отличается от света, освещающего бумажную книгу или электронную читалку E-ink. От длительного чтения с экрана с линейной поляризацией ваши глаза будут уставать быстрее. Зрение при этом не будет портиться, но усталость может накапливаться, если не давать глазам достаточного отдыха.
Бумага, экран или книга с электронными чернилами?
Практически каждый пользователь современного смартфона наслышан о вреде синего света. Многие даже покупают специальные очки для работы с компьютером, которые блокируют синий свет.
Производители при каждом удобном случае сообщают, что их экраны имеют специальные режимы для чтения, снижающие вредное синее излучение. Эти заявления подтверждаются популярными сертификатами безопасности, вроде TUV Rheinland или SGS Eye Care Certification.
Однако вред синего света на сегодняшний день — это вопрос веры. Оттенок белого цвета экрана (желтоватый или синеватый) не оказывает заметного влияния ни на утомляемость глаз, ни на их повреждение. Это подтверждается огромным количеством научных исследований5 6 7. Ни один экран не излучает свет в опасном ультрафиолетовом диапазоне.
Что же касается опасности синего света, нужно понимать простую вещь — «доза» (интенсивность) синего света, которую каждый человек получает в течение дня от солнечного света несоизмерима с тем мизером, что попадает к нам в глаза от любого экрана.
Если яркость (грубо говоря — количество света) самых дорогих современных флагманов при определенных условиях может достигать 1600 нит, то яркость солнца в зените составляет 16000000000 нит! Думаю, не нужно говорить, какой источник света следует бояться больше.
Тем не менее, синий свет действительно влияет на управление циркадными ритмами, подавляя выработку мелатонина. Поэтому лучше перед сном сократить количество синего света, воспользовавшись тем самым «режимом чтения», доступным на любом смартфоне.
Опять-таки, в этом плане нет большой разницы между бумагой, экраном и электронной читалкой. Вы в любом случае будете использовать свет для чтения, в котором точно будет синяя составляющая (белый цвет состоит из всех цветов и его оттенок зависит от того, какого компонента там больше — красного, зеленого или синего).
Преимущество экрана смартфона перед электронной книгой с подсветкой в том, что на первом есть режим чтения, снижающий количество синего света.
Вывод 2: если вы боитесь синего света и переживаете о том, что он может уничтожить сетчатку или, что более вероятно, нарушить режим сна, то современный смартфон выглядит более предпочтительным вариантом. Он позволяет значительно снизить количество синего света в специальном режиме. В случае с читалкой или бумагой вам придется подбирать соответствующее внешнее освещение.
Черно-белый или бело-черный?
Когда речь идет о бумаге, в основном мы читаем черный текст на белом фоне (BoW). Но на смартфоне или электронной читалке можно инвертировать цвета, сделав белый текст на черном фоне (WoB). Это называется полярностью контрастности текста:
Логика подсказывает, что в первом случае (черный текст на белом фоне) средняя яркость экрана будет намного выше, так как белых светящихся пикселей больше. Пока запомните эту мысль и подумайте вот о чем.
Наш глаз в некотором смысле напоминает фотоаппарат. У него есть матрица (сетчатка) и объектив (хрусталик) с диафрагмой (зрачок). Свет проходит через зрачок, а хрусталик фокусирует его на сетчатке.
Зрачок — это главный элемент, контролирующий, какое количество света попадет в глаз. При плохом освещении зрачок расширяется, пропуская больше света, а при ярком — сужается. Всё работает в точности, как в камере.
Но на этом сходство не заканчивается. Когда мы делаем снимок на зеркальный фотоаппарат, максимально открывая диафрагму, появляется интересный эффект — сильное размытие предметов, находящихся не в фокусе.
И чем больше будет отверстие, через которое свет попадает в камеру, тем меньше будет глубина резкости. Другими словами, если сделать снимок книги с максимально открытой диафрагмой, лишь незначительная часть текста будет в фокусе:
Более подробно обо всех этих интересных вещах в разрезе камеры смартфона я рассказывал в этой статье.
Так вот, всё вышесказанное полностью справедливо и для нашего зрения. Чем сильнее открыт зрачок, тем меньшая глубина резкости у глаза и тем сильнее приходится работать системе аккомодации зрения, чтобы сократить сферические аберрации и сфокусироваться на тексте. Когда же зрачок сужается, глубина резкости увеличивается.
Теперь возвращаемся к полярности контрастности. Текст занимает незначительную часть площади экрана по сравнению с фоном. Соответственно, общая яркость экрана будет зависеть от того, что именно светится — белый текст или белый фон. Получается, при отображении черного текста на белом фоне общая яркость экрана значительно выше, чем при отображении белого текста на черном фоне.
В этом случае зрачок сужается сильнее и глубина резкости увеличивается, что снижает нагрузку на систему аккомодации зрения. Если же мы включаем черный фон и белый текст, зрачок тут же расширяется, чтобы лучше видеть в темноте, так как общая яркость экрана снизилась. Это моментально уменьшает глубину резкости и глаза начинают работать более активно, чтобы постоянно проецировать на сетчатку четкий текст.
Собственно, многие медицинские исследования8 9 10 подтверждают эти размышления эмпирическим путем. К примеру, вот как зависит острота зрения от полярности контраста у молодых и пожилых людей (BoW — черный текст на белом фоне, WoB — белый текст на черном фоне):
Чем выше столбики — тем выше острота зрения (учитывалась по таблице Снеллена).
Такой же результат показал и тест на вычитку текста, когда испытуемых (85 молодых и 84 пожилых человека) просили найти в тексте ошибки — повторяющиеся или пропущенные буквы, непонятные символы и т.д. Этот тест заставлял человека читать текст вдумчиво, чтобы понимать смысл, а не только лишь бегло просматривать слова.
Под производительностью на графике подразумевается среднее количество найденных в тексте ошибок с учетом поправок, когда испытуемые сами ошибались:
Мы снова видим, что даже качество вычитки текста зависит от полярности контрастности дисплея.
Однако все эти результаты справедливы только для людей со здоровым зрением. При определенных нарушениях, а также у многих людей в пожилом возрасте, обратная полярность (белый текст на черном фоне) может давать лучший эффект.
Плюс ко всему, очень важную роль играет не только полярность контрастности, но и внешнее освещение.
В идеале наименьшая нагрузка на глаза достижима при черном тексте на белом фоне со средним внешним освещением, т.е. чтение в полной темноте в любом случае будет сильнее нагружать глаза и вызывать усталость. Это было хорошо показано еще в старом японском исследовании9, проведенном в 1990 году:
Здесь мы видим, что диаметр зрачка (черные столбики) сильно варьируется в зависимости от внешнего освещения при чтении белого текста на черном фоне (WoB). В этом режиме зрачок максимально расширен в полной темноте. В то же время, уровень комфорта (серые столбики) сильно снижается при очень ярком внешнем освещении, особенно в режиме отображения черных букв на белом фоне (BoW).
Вывод 3: нет разницы между бумагой, экраном смартфона и электронной книгой, если читать черные буквы на белом фоне при нормальном освещении. Смартфон позволяет более гибко настроить цвет фона/текста и яркость экрана при чтении ночью, чтобы снизить усталость глаз. Однако электронная книга выигрывает при очень ярком освещении. Для чтения книги в парке в ясный солнечный день это устройство будет предпочтительней.
Так что же убьет глаза быстрее? Или выбираем лучшее устройство для чтения
В этом вопросе, как и заголовке статьи, содержится логическая ошибка. Никакие устройства для чтения книг, включая сами книги в бумажном формате, не портят зрение. Чтобы вы ни выбрали, это никак не скажется на здоровье ваших глаз. В этом и заключается правда о «вреде» чтения с экрана.
После анализа множества научных работ можно сказать, что польза для глаз специализированных «читалок» на основе электронных чернил (E-ink) сильно преувеличена. С одной стороны, такие устройства совершенно ничем не уступают бумажным книгам, а в некоторых ситуациях даже обеспечивают лучшую читаемость и меньшую утомляемость глаз11.
Но современные исследования12 13 поведения глаз человека при чтении (количество и продолжительность фиксаций, микросаккады, направление движения, регрессии) не показывают практически никакой разницы между экранами смартфонов, планшетов и читалок на основе электронных чернил.
А некоторые исследования14 вообще сообщают контринтуитивные результаты: частота моргания при чтении бумажной книги снижается сильнее, чем при чтении с экрана планшета, что вызывает больший дискомфорт в глазах. Поэтому использование электронных устройств предпочтительнее для чтения, чем традиционные книги.
Поэтому электронную читалку можно советовать по разным причинам (длительное время автономной работы, хорошая видимость на ярком солнце, стоимость), но делать это ради здоровья глаз — бессмысленно.
На роль лучшей «читалки» вполне подходит ваш текущий смартфон.
Главное, не забывайте при длительном использовании экрана периодически моргать, а также соблюдать правило 20-20-20, которое будет эффективнее любого гаджета для чтения. Напомню, нужно каждые 20 минут переводить взгляд и смотреть на объект, находящийся на расстоянии 20 футов (6 метров), в течение 20 секунд.
Осторожно, дети! Или несколько важных замечаний к этой статье
Данный материал адресован, прежде всего, взрослым людям, у которых уже окончательно сформировалось глазное яблоко.
К сожалению, современная наука не может точно ответить на вопрос, влияет ли постоянное напряжение глаз у детей на развитие близорукости.
Дело в том, что по мере взросления ребенка у него растет глазное яблоко, увеличиваясь при этом в длину. И именно длина глазного яблока является одной из главных причин близорукости.
Если мы откроем Википедию, то прочтем следующее:
«На процесс формирования глазного яблока не влияют внешние факторы (плохое освещение, гаджеты, зрительные нагрузки). Например, глаза однояйцевых близнецов обнаруживают сходство в отношении рефракции, несмотря на то, что дети росли в разных условиях. Близорукость возникла вследствие мутации гена, возможно ещё у первобытного человека, и далее передавалась по наследству».
Тем не менее, несмотря на генетическую обусловленность развития близорукости, ученые наблюдают определенную корреляцию между тем, как много дети читают или смотрят в смартфоны, и риском развития близорукости.
Поэтому, так как мы не можем знать, есть ли у конкретного ребенка предрасположенность к неправильному формированию глазного яблока, лучше не позволять детям перенапрягать зрение, ограничивая их время, проведенное со смартфонами или за чтением книг.
Некоторые исследования предполагают, что ребенок с предрасположенностью к близорукости (например, с наличием гена APLP2) может снизить риск развития этого заболевания, если будет реже напрягать зрение. Однако это лишь гипотезы и нет конкретного понимания или общего согласия в этом вопросе.
В любом случае, если речь идет о растущем организме, когда глаза еще не сформированы окончательно (примерно до 20 лет), лучше перестраховаться и соблюсти здравый баланс. В то же время, это не значит, что чтение или перенапряжение зрения в детстве однозначно влияет на здоровье глаз. Повторюсь, современная наука не может сказать ничего конкретного по этому поводу.
И последнее замечание. Даже если существует какая-то связь между чтением и развитием близорукости у детей, основная мысль статьи остается неизменной и применима также к детям: нет никакой разницы в том, что будут использовать дети — бумажную книгу, электронную читалку или смартфон, — влияние на здоровье будет идентичным. То есть, смартфоны не представляют бóльшую угрозу детским глазам, чем старые-добрые книги.
Но как же мерцание экрана!?
Многие знают, что управление яркостью на некоторых смартфонах (в основном с AMOLED-экранами) осуществляется при помощи ШИМ. Дисплеи таких устройств непрерывно пульсируют, включаясь и выключаясь сотни раз в секунду. И некоторые люди ощущают большой дискомфорт от этого мерцания.
Неужели и это всё — мифы!?
На самом деле, данный вопрос не так прост, как может показаться на первый взгляд. И чтобы ответить на него, необходимо провести отдельное серьезное исследование. Собственно, именно этим мы и займемся в следующем материале!
Алексей, глав. редактор Deep-Review
P.S. Не забудьте подписаться в Telegram на наш научно-популярный сайт о мобильных технологиях, чтобы не пропустить самое интересное!
