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人机工程学孙伦温州商学院艺术设计学院第五章显示装置与视觉传达1、人的感知特征2、显示装饰的类型、设计与布置3、信号显示4、视觉传达与人机学第一节人的感知特征第一节人的感知特征一、感觉器官与感觉类型定义：感觉是指人脑对直接作用于感觉器官的客观事物的个别属性的反映。一种简单而又最基本的心理活动分类外部感觉内部感觉（视觉、味觉、听觉、嗅觉、肤觉）（运动觉、平衡觉等）基本特征：适宜刺激：感觉器官能对某一种特定的能量形式做出有效反应感觉适应：感觉器官持续刺激一段时间后，感觉会逐渐减少甚至消失感觉阈限：指能被感觉器官所感受的刺激强度范围感觉对比：指同一感受器官接受不同刺激使感受性繁盛变化的现象感觉补偿：某种感受信息的通道被抑制时，其他系统感受信息能力加强余觉：刺激取消以后，感觉还可以存在一段极短的时间感觉第一节人的感知特征一、感觉器官与感觉类型作用于人感觉器官的外界物理量在心理学中称为刺激。1．人体的主要感觉器官与感觉类型第一节人的感知特征一、感觉器官与感觉类型1．人体的主要感觉器官与感觉类型感觉类型感觉器官刺激类型感觉、识别的信息视觉眼睛一定频率范围的电磁波形状、位置、色彩、明暗听觉耳朵一定频率范围的声波声音的强弱、高低、音色嗅觉鼻子某些挥发或飞散的物质微粒香、臭、酸、焦等味觉舌头某些被唾液溶解的物质甜、咸、酸、苦、辣等皮肤觉皮肤及皮下组织温度、湿度、对皮肤的触压、某些物质对皮肤的作用冷热、干湿、触压、疼、光滑或粗糙等平衡觉半规管肌体的直线加速度、旋转加速度人体的旋转、直线加速度运动觉肌体神经及关节肌体的转动、移动和位置变化人体的运动、姿势、重力等视觉信息在外界刺激中比例最大，听觉次之，皮肤觉（温度、触压、干湿）再次之。显示装置也有这几种刺激类型。第一节人的感知特征一、感觉器官与感觉类型2．人的感知响应过程人接受外界信息（刺激）而作出反应的过程称为感知响应过程。感觉器官传入神经大脑皮层传出神经运动器官图4-1人的感知响应过程与人机系统第一节人的感知特征一、感觉器官与感觉类型2．人的感知响应过程第一节人的感知特征二、视觉器官与视觉机制1．视觉器官——眼睛的构造第一节人的感知特征二、视觉器官与视觉机制1．视觉器官——眼睛的构造前后依次为：①角膜；②前房；③虹膜；④晶状体；⑤玻璃体；⑥视网膜。眼球壁从外向里依次为：①外膜；②中膜；③内膜，即视网膜。眼球周围还有6块肌肉可使眼球转动。第一节人的感知特征二、视觉器官与视觉机制1．视觉器官——眼睛的构造在人的整个认知世界中，大约有80%的信息是通过视觉系统来获得的。光照射于物体，再反射入人的眼睛，在视网膜上成像，形成人对物体的视觉。可见光在电磁波频谱中只占很小的范围。视网膜内壁上有视杆细胞和视锥细胞，功能互相不同。人眼能“即时”看清的区域很小。眼球转动依次看清较大范围叫目光的巡视。第一节人的感知特征二、视觉器官与视觉机制2．视觉机制3．视觉系统眼睛、视神经和视觉中枢组成了视觉系统。两眼视神经交叉交迭，分左、右两支到达大脑而使人获立体感。第一节人的感知特征二、视觉器官与视觉机制在铅垂面内，水平线下的视野大于水平面上的视野。（4）正常视线头部和两眼放松状态，水平视线下25°～35°的视线。第一节人的感知特征三、人的视觉特性（一）视野及视区亦称视场，基本定义是：头部和眼睛在规定的条件下，人眼可观察到的水平面与铅垂面内的空间范围。分为直接视野、眼动视野和观察视野。第一节人的感知特征三、人的视觉特性（一）视野及视区在铅垂面内，水平线下的视野大于水平面上的视野。1．视野第一节人的感知特征三、人的视觉特性（一）视野及视区正常视线头部和两眼放松状态，水平视线下25°～35°的视线。1．视野（1）直接视野当头部和两眼静止不动时，人眼可观察到的水平面与铅垂面内的空间范围。第一节人的感知特征三、人的视觉特性（一）视野及视区1．视野（2）眼动视野头部保持在固定位置，眼睛为了注视目标而移动时，能依次注视到的水平面与铅垂面内的空间范围。又分单眼和双眼眼动视野。第一节人的感知特征三、人的视觉特性（一）视野及视区1．视野（3）观察视野保持身体在固定位置，头部与眼睛转动注视目标时，能依次注视到的水平面与铅垂面内的空间范围。1．视野第一节人的感知特征三、人的视觉特性（一）视野及视区色觉视野（色视野）：在同一光照条件下，人眼在不同颜色刺激下的色觉视野是不同的。人眼对白色视野最大，对黄、蓝、红色依次减小，而对绿色视野最小。第一节人的感知特征三、人的视觉特性（一）视野及视区视野内包含很多大部分人眼睛“余光”所及，仅能感到物体的存在，但看不清。因此对于显示设计，更为重要的是人眼能清晰分辨、快速看清的范围，这就是视区。第一节人的感知特征三、人的视觉特性（一）视野及视区2．视区按辨认清晰度和速度，分4个。中心视区很小，在水平和铅垂两个方向上都只有1.5°～3°。要看清更大的范围靠目光的“巡视”。第一节人的感知特征三、人的视觉特性（一）视野及视区2．视区1．视角与视距第一节人的感知特征三、人的视觉特性（二）视角及视敏度视距是指人在工作过程中正常的观察距离。一般操作的视距范围：380~760mm，560mm处适宜；＜380mm引起目眩；＞760mm细节看不清；观察时头部转动左右不宜超过45°；上下不宜超过30°1．视角与视距D为物体的尺寸，L为视距，α为视角，三者关系是：D＝（α/3438）L。一个物体能否看清，不仅取决于物体的尺寸本身，还取决于对应的视角。仪表的直径、仪表刻度的间距、视觉传达的文字等都需要用到这个公式。第一节人的感知特征三、人的视觉特性（二）视角及视敏度临界视角眼睛对目标细节刚能区分状态下的视角。视敏度临界视角（以分为单位）的倒数，即视敏度＝1/临界视角（临界视角单位：分）规定照度下，视距L＝5000mm，用白底黑环的“缺口圆环视标”测试，所得视敏度称为视力。第一节人的感知特征三、人的视觉特性（二）视角及视敏度2.视敏度人眼从看亮物体到能看清暗物体的过程称为暗适应；反之为明适应。在反复且较大强度的明、暗适应中，易发生观察错误，使眼睛疲劳甚至伤害。（白天开车进隧道、夜间开车远近光灯）第一节人的感知特征三、人的视觉特性（三）明暗适应①习惯方向水平：左→右；铅垂：上→下；旋转：顺时针。运动为跳跃如袋鼠、而非如蛇行。②水平运动快于铅垂方向，且不易疲劳；水平方向上尺寸与比例的估测较准确。③两眼同时注视一处，设计应依据双眼视野。④对不同区域的视觉感知快慢不同。第一节人的感知特征三、人的视觉特性（四）目光巡视特性（视觉运动特性）第一节人的感知特征三、人的视觉特性（五）视觉现象第一节人的感知特征三、人的视觉特性（五）视觉现象第一节人的感知特征三、人的视觉特性（五）视觉现象第一节人的感知特征三、人的视觉特性（五）视觉现象视错觉有形状错觉、色彩错觉和物体运动错觉。第一节人的感知特征三、人的视觉特性（六）视错觉设计中有时要避免视错觉的发生，有时又利用视错觉来达到一定目标。第一节人的感知特征三、人的视觉特性（五）视错觉•影响听觉的因素有声波的频率和强度。•常用声压级（dB，分贝）度量声波强度。•除个体差异外，影响听觉的因素主要是年龄。年龄增大，对高频声波的感受衰减。•听觉能感受的最弱、最强限值为听阈、痛阈。•成年人能感受的频率为20～20000Hz；最敏感的是1000～3000Hz，人们讲话的频率基本在此范围内。第一节人的感知特征四、人的听觉特性（一）人耳的听觉范围听觉的频率和声压级范围第一节人的感知特征四、人的听觉特性（一）人耳的听觉范围两耳听觉的微小差异，使人辨别声音方向，称为“双耳效应”。频率越高，声波波长越短，辨别声音方向越容易。第一节人的感知特征四、人的听觉特性（二）方向敏感性听觉方向敏感性（右耳）与频率的关系•一个声音（主体声）被另一个声音（遮蔽声）掩盖的现象，称为遮蔽。•遮蔽的效应，与遮蔽声、主体声的相对频率和相对强度有关，对听觉传达和语言通讯的设计关系甚大。第一节人的感知特征四、人的听觉特性（三）遮蔽效应第二节显示装置的类型、设计与布置显示是有目的的信息传递。显示设计的基本要求是将信息分配给合适的信息通道，使之顺利通过人机界面。兼顾传递信息能产生情感或审美上的愉悦。显示装置有：视觉、听觉、触觉显示装置。视觉显示应用最广，听觉显示次之，触觉显示只用于辅助显示。第二节显示装置的类型、设计与布置一、显示装置的类型与性能特点视觉显示的优点：能传示数字、文字、图形图表、公式等复杂信息，便于延时保留和储存，受环境干扰小。听觉显示的优点：即时性警示性强，能向所有方向传示且不易受到阻隔，但与环境间的相互干扰较大。第二节显示装置的类型、设计与布置一、显示装置的类型与性能特点显示装置按形式可分为：仪表显示、信号显示（信号灯、听觉信号、触觉信号）、荧光屏显示等。第二节显示装置的类型、设计与布置一、显示装置的类型与性能特点显示仪表的常见类型有：刻度指针式仪表和数字式显示仪表。第二节显示装置的类型、设计与布置一、显示装置的类型与性能特点表4-3刻度指针式仪表与数字式仪表的性能对比对比内容刻度指针式仪表数字式仪表信息①读数不够快捷准确②显示形象化、直观，能反映显示值在全量程范围内所处的位置③形象化地显示动态信息的变化趋势①认读简单、迅速、准确②不能反映显示值在全量程范围内所处的位置③反映动态信息的变化趋势不直观跟踪调节①难以完成很精确的调节②跟踪调节较为得心应手①能进行精确的调节控制②跟踪调节困难其他①易受冲击和振动的影响②占用面积较大，要求照明条件占用面积小，常不需另设照明第二节显示装置的类型、设计与布置一、显示装置的类型与性能特点（一）仪表刻度盘1．仪表刻度盘的形式a）开窗式b）半圆形c）圆形d）水平直线形e）铅垂直线形f）、g）、h）非整圆形第二节显示装置的类型、设计与布置二、显示仪表设计的人机学因素几种仪表刻度盘的形式与误读率（一）仪表刻度盘第二节显示装置的类型、设计与布置二、显示仪表设计的人机学因素2．仪表刻度盘的尺寸在基本保证清晰分辨刻度条件下，宜选取较小的直径。刻度盘外轮廓对应的视角，一般α＝（2.5°～5°）。同时考虑刻度线的数量、光照条件、空间限制等因素的影响。刻度盘外轮廓尺寸D与视距L的关系如下：D＝（L/23）～（L/11）。即刻度盘外轮廓尺寸宜在视距L的（1/23～1/11）间选取。（一）仪表刻度盘第二节显示装置的类型、设计与布置二、显示仪表设计的人机学因素刻度盘最小尺寸、标记数量与视距的关系仪表盘外边缘的宽窄、颜色深浅，以能“拢”住视线，又不过于“抢眼”、不干扰认读为佳。（一）仪表刻度盘第二节显示装置的类型、设计与布置二、显示仪表设计的人机学因素仪表盘上的数码与字符标注因素有：①尺寸大小；②字符宽高比和笔画粗细；③字体选择；④数码、字符主体色与背景色的搭配等。（二）数码与字符第二节显示装置的类型、设计与布置二、显示仪表设计的人机学因素中等光照及通常条件下，D≈L/250。（二）数码与字符第二节显示装置的类型、设计与布置二、显示仪表设计的人机学因素只在长刻度线上标注整数，按左到右、从到下，顺时针方向递增。a）适宜b）不适宜1．刻度标值第二节显示装置的类型、设计与布置（三）刻度及刻度线二、显示仪表设计的人机学因素2．刻度间距刻度太小，分辨困难；过大，则认读速度降低。第二节显示装置的类型、设计与布置（三）刻度及刻度线二、显示仪表设计的人机学因素刻度线长度与视距的关系3．刻度线短、中、长三级刻度线的宽度、长度示例见图4-22、图4-23。图4-20三级长度的刻度线图4-21三级刻度线的宽度长度第二节显示装置的类型、设计与布置（三）刻度及刻度线二、显示仪表设计的人机学因素1．指针与盘面指针形状应有鲜明的指向性。第二节显示装置的类型、设计与布置（四）有关仪表结构因素的举例二、显示仪表设计的人机学因素1．指针与盘面为避免读数误差，指针旋转平面与刻度线盘面在同一平面上。第二节显示装置的类型、设计与布置（四）有关仪表结构因素的举例二、显示仪表设计的人机学因素2.盘面结构与字符数码的立位字符与数码的上下朝向称为立位。立位的选择与指针盘面的相对运