人机工程学 显示装置

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,*,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,人机工程学 显示装置,表,4-1,人的感觉类型与感觉器官,2,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。,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。,3,图,4-1,人的感知响应过程与人机系统,二、视觉器官与视觉机制,1,视觉器官,眼睛的构造,图,4-2,眼球的构造,5,前后依次为,：,角膜；,前房；,虹膜；,晶状体；,玻璃体；,视网膜,。,眼球壁从外向里依次为,：,外膜；,中膜；,内膜，,即,视网膜。,眼球周围还有,6,块肌肉可使眼球转动。,6,2,视觉机制,可见光在电磁波频谱中只占很小的范围。,图,4-3,电磁波频谱中的可见光,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。,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。,7,2,视觉机制,可见光在电磁波频谱中只占很小的范围。,图,4-3,电磁波频谱中的可见光,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,。,8,三、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。,（,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,。,（,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。,（,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,9,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。,10,图,4-4,正常视线,图,4-5,最佳的直接视野,11,图,4-6,最佳的眼动视野 图,4-7,最佳的观察视野,12,色觉视野（色视野）,：白色最大，黄色、蓝色，红色依次递减，绿色视野最小。,图,4-8,色视野,13,2,视区 按辨认清晰度和速度，分,4,个。,表,4-2,不同视区的空间范围及辨认效果,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,”,。,14,（二）视角及视敏度,1,视角与视距,D,为物体的尺寸，,L,为,视距,，,为,视角，,三者关系是：,图,4-9,视距与视角,D,（,/3438,）,L,。,上式中，视角,的单位是“分”：,1,（,1/60,）,。,15,2,.,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,。,16,图中,D,，代入上,式，,（,/3438,）,5000,，,1,。,其视敏度即人的 视力,1/,1,。,图,4-10,缺口圆环视标,（三）明暗适应,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。,图,4-11,暗适应和明适应,18,（四）目光巡视特性,（视觉运动特性）,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。,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。,两眼同时注视一处，设计应依据双眼视野。,对不同区域的视觉感知快慢不同。,19,（五）视错觉,视错觉有,形状错觉、色彩错觉,和物体,运动错觉,。,图,4-13,视错觉的一些例子,20,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。,图,4-14,视错觉在设计中应用的例子,电子天平和天平（陈慎任 沈熊键 马海波 设计）,21,（一）人耳的听觉范围,影响听觉的因素有声波的,频率,和,强度,。,四、人的听觉特性,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,20,20 000Hz,；最敏感的是,1000,3000Hz,，人们讲话的频率基本在此范围内。,22,图,4-15,听觉的频率和声压级范围,听觉能感受的频率和声压级范围见图,4-15,。,（二）方向敏感性,两耳听觉的微小差异，使人辨别声音方向，称为,“,双耳效应,”,。,23,频率越高，声波波长越短，辨别声音方向越容易。 右耳的方向敏感性与频率的关系见图,4-16,。,图,4-16,听觉方向敏感性（右耳）与频率的关系,24,（三）遮蔽效应,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。,26,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。,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。,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,。,27,表,4-3,刻度指针式仪表与数字式仪表的性能对比,28,二、显示仪表设计的人机学因素,（一）仪表刻度盘,1,仪表刻度盘的形式,图,4-17,刻度指针式仪表的形式,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,对比数字式仪表，刻度指针式仪表的人机学因素更加丰富。,29,图,4-18,几种仪表刻度盘的形式与误读率,30,2,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,（,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。,31,表,4-4,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。,（二）数码与字符,因素有：,尺寸大小；,字符宽高比和笔画粗细；,字体选择；,数码、,字符主体色与背景色的搭配等。,数码字符对应的视角为,10,30,。由此算出字符尺寸,D,与视距,L,的关系：,D,=,（,L,/350,）（,L,/110,）,影响因素还有：光照强弱、字符与背景的明度色彩对比、认读快慢要求等。,33,中等光照及通常条件下，,D,L,/250,。,表,4-5,仪表盘上 字符的高度与视距,34,（三）刻度及刻度线,1,刻度标值,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,图,4-19,适宜与不适宜的刻度标值示例,2,刻度间距,刻度太小，分辨困难；过大，则认读速度降低。,一般照明下，刻度对应的视角取,5,11,。,刻度间距,D,与视距,L,应有关系：,D,（,L,/700,）（,L,/300,）,。,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,36,表,4-6,刻度线 长度与视距的关系,（四）有关仪表结构因素的举例,1,指针与盘面,指针形状应有鲜明的指向性。,图,4-22,指针造型的指向性示例,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。,图,4-23,指针旋转与刻度线在同一平面 上的方案示例,38,39,2.,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动有关。,图,4-24,刻度盘结构与字符数码的立位,两种情况，左图、右图，哪个合理？,40,三、显示仪表的布置,一般原则如下：,所在平面与人的正常视线接近垂直。,图,4-25,显示装置平面与视线尽量垂直,41,布置应紧凑，按重要性和观视频度分别布置在合适的视区内。,图,4-26,显示装置布置区域及认读效果的示例,a,）仪表板的尺寸（,mm,）与分区：,最佳认读区，,一般认读区,b,）不同区域的正确认读时间：,1,认读右半部，,2,认读左半部,42,显示装置较多时，仪表板改为弧围或折弯形。,a,）弧围形,b,）折弯形,图,4-27,弧围形、折弯形仪表板,43,按从左到右、从上到下、按顺时针方向布置。,按,“,功能分区,”,的原则布置。,图,4-28,美国,SAEJ209,号标准推荐的仪表功能分区布置,44,检查类,、,警戒类仪,表的,“零位”和辅助线。,显示与被显示对象有容易理解的一一对应关系。,图,4-30,显示与被显示对象对应关系正确与否的示例,图,4-29,检查类仪表的零位选择和辅助线的应用,45,第四节 信号显示设计,一、信号显示的类型与特点,信号显示有,视觉、听觉、触觉,信号,3,种类型。,各类型都可以是,有源,、或,无源信号,。,表,4-7,视觉、听觉和触觉的有源和无源信号的示例,46,1,视觉信号,由稳光、或闪光的信号灯构成。,远距离信息显示,常用，主要优点：刺激持久、明确、醒目；闪光信号灯刺激强度更高。,易于管理维护，便于自动控制。,缺点是不适于传达复杂信息。,2,听觉信号,铃、蜂鸣器、哨笛、语言等听觉信号的,即时性、警示性强,；尤其,语言能传达复杂信息,。,主要应用于,报警、提示,。,听觉信号侵扰无关人群，不宜持续提供。,听觉信号多需要人员守护管理。,48,表,4-8,听觉信号功能参数和应用场合,3,触,觉信号,近身传递信息的辅助方法。,49,图,4-31,仅用触觉可识别形状的示例,二、信号灯,（一）信号灯的视距与亮度,1,信号灯与背景的亮度及亮度比,亮度比应大于,2,。为避免过亮的,“,眩光,”,刺激，背景亮度应较低。,2,信号灯的亮度与视距,由环境、气象、警戒级别等因素决定，参照相关技术资料。,（二）信号灯的颜色,与图形符号颜色的使用规则相同，例如：,红色,警戒、禁止、停顿等；,黄色,提请注意；,蓝色,指令；,绿色,安全或正常；,白色,无特定含义，等。,51,表,4-9,险情信号颜色分类表,52,（三）稳光与闪光信号的闪频,闪光信号灯造成紧迫感，用于警示，险情警示及紧急警告等。,一般警示，如路障警示等，可用,1Hz,以下的低闪频； 紧急、重大险情，用高闪频，并与声信号结合，如消防车、急救车等。,53,（四）信号灯的形状、组合和编码,信号灯与图形符号结合，增加其信息含量，已被广泛应用。例如：,用箭头,“,”,、,“,”,、,“,”,、,“,表示前进方向；,用,“,”,、,“,”,、,“,/,”,或,“,”,中加一,45,红杠表示禁止；,用,“,！,”,表示注意险情或警告，等等。,多个信号灯的组合，可显示复杂的信息内容。,54,图,4-32,显示飞机着陆高程的信号灯系统,图,4-33,汽车尾灯系统的信号编码示例,55,哇，那么多仪表！不让人看晕吗？,对啦，那才要设计呐，抓“,人机工程,”！,尺寸、形式、色彩、排布,件件都得细考究！,56,57,Thank You !,不尽之处，恳请指正！,