【透视纸笔与文化基因】之五：为何数字阅读仍不能替代纸质阅读？敬请继续关注实验数据揭示的真相！
作者：Hirohito Shibata
Kengo Omura
为何数字阅读仍不能替代纸质阅读？敬请继续关注实验数据揭示的真相！
第4章 呈现质量阅读中的影响
在上一章中，我们从调查数据中发现：纸是绝大多数人首选的阅读媒介。然而，这是用户主观评价的结果，可能是由于偏见或先入为主。假如我们用诸如校对工作中的阅读速度、理解力和错误检出率等客观指标，来考察纸质阅读和屏幕阅读同一篇文档时，会发现二者之间有什么区别？
接下来的三章将根据与阅读有关的客观指标，来考察纸媒和屏幕阅读的难度。首先要讨论的是媒体的呈现特性如何影响阅读。媒体的呈现特性是解释在数字显示器上阅读困难的最重要因素（反之，也解释了为何在纸上阅读相对容易）。
当被问及“为什么纸媒容易阅读”时，许多人倾向于强调视觉差异，回答“因为纸媒易于盯着看”或“因为纸对眼睛友好”。然而，人们的主观判断并不总是与客观评估相一致。最了解你的并不一定是你自己---阅读这一章将使你认识到这一点。
请注意，在本书中，诸如阅读速度、理解力、记忆力和校对中的错误检出率等客观阅读指标统称为阅读表现。
4.1对阅读速度和理解水平的影响
从20世纪80年代到90年代初，当计算机开始被引入办公室和学校时，就有许多研究比较纸质阅读和屏幕阅读的表现，以及分别引起的眼睛疲劳，旨在评估不同媒体呈现对阅读体验的影响（Mills and Weldon 1987；Gould et al.1987a，b；Dillon 1992；Noyes and Garland 2008）。
这些早期的实验主要研究了文档呈现质量的差异（如屏幕大小和分辨率）如何影响阅读。此外，他们还研究了文档格式（如字符大小和行长）、用户与屏幕的位置关系（如眼睛与屏幕之间的距离）以及屏幕表面的方向（垂直或水平）。换句话说，他们通过实验研究了文件的外观如何影响阅读体验。
随着数字显示器的技术革新，文档的显示质量和外观得到了显著改善，因此，我们不打算仿照20世纪80年代和90年代初进行的经典研究，将纸质文件与数字显示文件进行比较。然而，为了表明考察纸质文档与数字显示器上显示的文档可读性的典型实验方法，我们借用IBM的Gould等人（1987a，b）所进行的实验框架。
该实验比较了校对纸质文件和在数字显示器上校对文件时参与者的阅读速度（每分钟阅读的单词数）和错误检出率（拼写错误检出率）（Gould等人，1987a）。在校对纸质文档时，参与者被要求用钢笔圈出拼写错误的单词；在电脑显示器的情况下，他们被要求用钢笔指向拼写错误的单词。文档文本在纸质和数字显示器上的字体大小和布局相同。
12名参与者在平放在桌子上的纸上（水平纸张条件）、将纸放在支架上使其表面垂直（垂直纸张条件），以及带有垂直表面的CRT显示器（CRT显示条件）上进行校对。这三个条件的顺序对每个参与者都是随机的。实验中使用的CRT显示器是当时市面上的IBM 3277，其分辨率为480 640，刷新率为50 Hz。
在描述实验结果之前，我们想先介绍一下统计学上不同实验条件下测试差异平均值的的概念。在人类受试者的实验中，在相同条件下进行的相同任务并不总是每次产生相同的结果。这是因为每次参与者的心理状态和思维过程的差异都会导致实验结果的差异。
因此，根据图表或数值的微小差异来比较实验结果是没有用的。有必要检查观察到的差异是否在正常波动范围内。当差异大到统计学上不可能在正常波动范围内时，它被称为统计学上的显著性差异或简单称为显著性差异。作为一种不太可能的随机差异，其值通常设置为5%。也就是说，如果偶然发生这种差异的概率小于5%，我们将其视为不太可能是偶然的差异，我们称之为显著差异。此外，如果概率大于5%小于10%，我们称这种差异为显著趋势。
Gould等人进行的实验结果如图4.1所示。
图4.1 Gould等人的实验结果：校对速度（a）和错误检出率（b）
（基于Gould等人1987a的数据）
水平纸张条件和垂直纸张条件之间的校对速度（每分钟读取的字数）没有统计学上的显著差异，而与这两种纸张条件相比，显示器条件下的阅读速度明显较慢（图4.1a）。也就是说，这三种情况之间的差异很大，不太可能在波动范围内。对于错误检出率（拼写错误的检出率），这三种情况之间没有显著差异（图4.1b）。
在水平和垂直两种纸张条件下，在更短的时间内实现了与显示器条件下相同的错误检测率。换句话说，事实证明，纸上的阅读表现比CRT显示器上的阅读表现更好。此外，由于水平纸张条件和垂直纸张条件之间的校对速度没有变化，因此也证明了媒体表面是水平还是垂直定向并不是一个大问题。事实证明，在阅读论文的情况下，阅读成绩更高的原因在于文件的呈现质量。
然而，与今天的显示器相比，当时的CRT显示器在显示质量上非常差。20世纪90年代初，其中一位作者在电脑上工作时，显示屏上的点很大，好像我可以用镊子把它们捡起来。此外，显示屏的图像总是在闪烁。我记得在电脑显示器前工作了很长一段时间后，经常经历“显示器病”。在这种情况下，从显示器上阅读自然不如从纸上阅读。
因此，Gould等人在另一个实验中，使用了一种更高性能的CRT显示器（分辨率为1024，刷新率为60 Hz），这是专门为实验而设计的，并比较了从纸张和显示器上进行校对（古尔德等人1987b）的情况。结果发现，无论是校对速度还是错误检出率，纸和CRT显示器之间都没有发现统计上的显著差异。也就是说，早在20世纪80年代末，当使用高性能显示器（尽管当时是这样）时，为了检测拼写错误而进行校对的任务，从纸上阅读和从数字显示器上阅读在阅读表现上没有明显差异。
事实上，与Gould等人（1987b）进行的实验中使用的高性能显示器相比，如今市面上可买到的液晶显示器可以呈现更复杂、高清晰度的文档图像。此外，如今用于显示字体的技术比当时的技术更加复杂。在当前的商业数字显示器上查看的文档肯定比在Gould等人使用的显示器上查看的同一文档更容易阅读。因此，我们预计纸质显示器和数字显示器之间的阅读性能差异现在已经看不到了，或者如果有的话，也一定非常微小。
事实上，许多支持这一说法的最新结果（即，在使用纸质和数字媒体阅读时，阅读表现没有很大差异）已经被报道过（Kou和Shiina 2006b；Kretzschmar等人2013；Margolin等人2013；Hermena等人2017）。尽管在不同的实验中没有得到一致的结果，至少对于按顺序阅读的小说来说，从数字显示器上阅读似乎已经赶上了从纸上阅读的水平。此外，数字显示器的显示质量也在逐年提高。我们认为，在当今时代，呈现媒体（即纸质或数字显示器）对阅读表现的影响不是很大，尤其是在休闲阅读小说的情况下，尽管这种影响当然不是零。
4.2对眼睛疲劳的影响
另一个令人担忧的问题是，纸质媒体和数字屏幕在呈现质量上的差异会反应在眼睛疲劳上。主观而言，纸张比显示器造成的眼睛疲劳更小（Kou和Shiina 2006a，b；Benedetto等人，2013）。让我们看看不同媒体在与眼睛疲劳密切相关的客观指标方面的表现。
Isono等人（2005年）对13名大学生进行了一项实验。实验人员让学生们阅读平装书和索尼LIBRIe（一种带有电子纸面板的电子书阅读器）的小说90分钟。为了调查受试者眼睛调节功能的下降情况，他们测量了三个指标：近点适应距离、近点适应时间和远点适应时间。
近点调节距离是眼睛到物体的最短距离，可以让眼睛清楚地看到物体。当眼睛疲劳时，该值会变大，这意味着眼睛无法聚焦到离他们更近的物体上。近点调节时间是眼睛将焦点从远处目标转移到近目标所需的时间。远点调节时间是眼睛将焦点从近目标转移到远目标所需的时间。据说当眼睛疲劳时，这两个时间都会增加。
这次实验的结果表明，平装书和电子书阅读器之间上述三项指标的测量值没有发现统计学上的显著差异。基于此，Isono等人得出结论，在采用电子纸面板的电子书阅读器上连续阅读90分钟的眼睛疲劳程度是比较低的，与阅读平装书同样时间的眼睛疲劳程度大致相同。
Kou和Shiina（2006a）对14名研究生进行了一项实验。实验人员让学生在四种不同媒体上阅读小说：CRT显示器、LCD显示器、Sony LIBRIe（采用电子纸面板的电子书阅读器）和装订成书形的纸张。不同媒体都是表面垂直、面向学生（Sony LIBRIe和装订在一起的纸则放在乐谱架上）。除了对眼睛疲劳的主观评估外，实验人员还测量了对比敏感度、闪烁值和视力作为客观指标。
对比敏感度是一个人区分背景和人物的能力，以及识别明暗差异的能力的指标。据说当一个人的眼睛疲劳时，他们的空间分辨率会降低，对比敏感度也会降低。闪烁值是反映一个人意识水平的指示器。当灯光闪烁时，如果单位时间内的闪烁频率很高（即，如果灯光以更快的速度闪烁），眼睛将不再感觉到它在闪烁，而是显示为稳定的灯光。闪烁值是将闪烁的光视为稳定光的阈值频率，据说该值随着眼睛变得更加疲劳而降低。
在这项实验的结果中，参与者在主观评估中报告说，与从CRT显示器和LCD显示器上阅读相比，他们在阅读纸张和图书馆时感到的疲劳更少。但在各种媒介条件下，在对比敏感度、闪烁值或视力这些客观指数方面均未观察到统计学上的显著差异。
Benedetto等人（2013年）要求12名20多岁的参与者阅读三种不同媒体的文本：纸张、电子纸张设备（Kindle Paperwhite）和LCD平板设备（Kindle Fire）。然后，在阅读每种媒体之前和之后，实验人员使用一种称为视觉疲劳量表的方法记录疲劳度的主观评估，并检查闪烁值。视觉疲劳量表是对视觉疲劳的主观评估，其中6个项目（视力困难、眼睛周围不适、眼睛疲劳、感觉麻木、头痛和头晕）的评分为10分。此外，Benedetto等人研究了阅读过程中眨眼的频率。据说当眨眼频率降低时，会导致眼睛干燥，从而导致眼睛疲劳。
在参与者阅读73分钟后，三种媒介之间的闪烁值没有观察到统计学上的显著差异，就像Kou和Shiina的研究（2006a）一样。然而，阅读后视觉疲劳的主观评价最低的是纸张，其次是电子纸设备，然后是液晶平板电脑。此外，液晶平板电脑的眨眼频率低于纸质和电子纸设备，而后两种介质的眨眼频率没有显著差异。
在通过从显示面板后面发光呈现图像的LCD平板电脑上，闪烁频率低于纸张，并且LCD平板电脑在主观视觉疲劳量表上也被评估为低于纸张和电子纸张设备。另一方面，电子纸设备是使用反射式电子纸面板的数字设备，虽然其视觉疲劳等级的评估不如纸张，但眨眼频率与纸张相当。
Siegenthaler等人（2011年、2012年）通过分析参与者在各种媒体上阅读时的眼动来比较阅读行为：纸张、带有电子纸（电子墨水）面板的不同电子书阅读器和平板电脑。实验人员分析了参与者眼球运动中注视的次数和持续时间。结果表明，在电子阅读器上阅读时，参与者的阅读行为确实与纸质阅读时非常相似。
正如我们在这里讨论的那样，数字设备，包括带有电子纸面板的设备以及带有液晶面板的设备，在主观上通常被评估为比纸更累。然而，就电子纸设备而言，没有明确的证据表明眼睛更容易疲劳，至少从客观生理指标来看是如此。
另一方面，即使在LCD面板设备的情况下，对比度灵敏度、闪烁值、视力和其他指标的测量值与纸张情况下的测量值也没有差异。因此，我们可以说，暂时使用这种设备不会造成严重的眼睛疲劳问题。然而，之前的一项研究表明，LCD平板电脑导致眨眼次数减少（Benedetto等人，2013年），这表明长时间阅读会导致干眼症，这可能会导致眼睛疲劳。需要进一步的研究来评估长时间使用带有LCD面板的设备的情况。
4.3总结
在20世纪90年代初之前的经典研究中，从纸上阅读比从计算机显示器上阅读的优越性清楚地体现在阅读表现的差异上。然而，这种差异只是由于当时计算机显示器的图像质量差造成的。在使用现代在高质量显示器完成的比较实验中上，参与者在纸张和显示器上的阅读表现没有明显差异。
然而，这并不意味着纸质阅读和数字媒体阅读对阅读成绩的影响是相同的。确切地说，它们之间可能存在差异，但我们可以说，这种差异非常小，当前的数字媒体能够为阅读文本显示高质量的图像，以至于在阅读表现上观察不到明显的差异，至少是用目前的评估方法很难发现。
在阅读导致的眼睛疲劳方面，数字媒体通常被主观评价为比纸质阅读更容易导致眼睛疲劳。然而，在使用与纸张具有相同反射特性的电子纸面板的设备时，通过对比度灵敏度、闪烁值和闪烁频率等客观指标的实验检测，没有观察到明显的眼睛更容易疲劳的证据。另一方面，阅读带有LCD面板的设备时，对比度灵敏度、闪烁值和视力等几项指标与纸质阅读相比，也没有显著差异，但从在LCD上阅读时，眨眼频率降低，表明干眼症更容易发生。
王涛（微信号：ioxroom）
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