人机工程学人的感觉系统输入系统张慧姝1

人的感觉系统——输入系统主讲人：张慧姝教授博士北京联合大学工业设计业人的感觉系统张慧姝工作室本章要点第一节：人的视觉与听觉特性第二节：显示装置的类型与设计原则第三节：显示仪表的设计与布置第四节：信号显示设计人的感觉系统－输入系统张慧姝工作室TOPIC1:人的视觉与听觉特性中枢神经脑：延髓；脑髓；中脑；间脑；小脑；大脑脊髓按解剖分脑神经；脊神经按功能分感觉（传入）神经运动神经（传出）躯体运动神经（支配骨骼肌）植物性神经（支配内脏器官）神经系统周围神经1神经系统的组成及其功能COMPOSITIONOFNERVOUSSYSTEMANDFUNCTION张慧姝工作室•感觉定义：感觉是人脑对直接作用于感觉器官的事物个别属性的反映。•感觉类型：视觉、听觉、化学感觉（嗅觉和味觉）、触觉、皮肤感觉（温度觉）、本体感觉等。本体感觉能告知操作者躯体正在进行的动作及其相对于环境和机器的位置；而其他感觉能将外部环境的信息传递给操作者。•感觉的过程：人的感觉器官接受内外环境的刺激，将其转化为神经冲动，通过传入神经，将其传至大脑皮质感觉中枢，便产生了感觉。TOPIC1:人的视觉与听觉特性感觉和知觉PERCEPTIONANDCONSCIOUSNESS2张慧姝工作室阈限是使个体产生感觉的刺激水平。绝对阈限能引起人体产生感觉的最小刺激水平。差别阈限（J.N.Djustnoticeabledifference）两个相似刺激之间被觉察到的最小差别。•阈限的运用：不易察觉的变化TOPIC1:人的视觉与听觉特性感觉和知觉PERCEPTIONANDCONSCIOUSNESS差别阈限内的图形演变（Fisher1967年）2张慧姝工作室阈限的运用：不易察觉的变化TOPIC1:人的视觉与听觉特性感觉和知觉PERCEPTIONANDCONSCIOUSNESS美国贝尔电报电话公司标志的渐变过程SONY经典P系列数码相机2张慧姝工作室阈限的运用：易视性TOPIC1:人的视觉与听觉特性感觉和知觉PERCEPTIONANDCONSCIOUSNESS比较:国内外农机驾驶室控制器的设计上有什么样的差别？2张慧姝工作室感觉的适应：在同一刺激物的持续作用下，人的感受性发生变化的过程。TOPIC1:人的视觉与听觉特性感觉和知觉PERCEPTIONANDCONSCIOUSNESS这种适应现象，除痛觉外，几乎在所有感觉中都存在，但适应的表现和速度是不同的。除暗适应外，其余各种感觉适应大都表现为感受性逐渐下降乃至消失。视觉适应中的暗适应约需45分钟以上；明适应约需1-2分钟；听觉适应约需15分钟；味觉和轻适应分别适应约需30S和2S。明度对比导致的光强度的错觉2张慧姝工作室知觉的基本特性：1）知觉的整体性，2）知觉的理解性，3）知觉的恒常性，4）知觉的选择性。感觉和知觉PERCEPTIONANDCONSCIOUSNESS知觉的定义：是人脑对于感觉到的事物属性综合后得到的整体反映。TOPIC1:人的视觉与听觉特性舒曼正方形凯尼撒三角形及在其基础上衍变出来的其他错觉轮廓的图形2张慧姝工作室知觉的基本特性：1）知觉的整体性，2）知觉的理解性，3）知觉的恒常性，4）知觉的选择性。感觉和知觉PERCEPTIONANDCONSCIOUSNESS知觉的定义：是人脑对于感觉到的事物属性综合后得到的整体反映。TOPIC1:人的视觉与听觉特性根据已有的知识经验去理解当前的感知对象，这种特性称为知觉的理解性。2张慧姝工作室知觉的基本特性：1）知觉的整体性，2）知觉的理解性，3）知觉的恒常性，4）知觉的选择性。感觉和知觉PERCEPTIONANDCONSCIOUSNESSTOPIC1:人的视觉与听觉特性人们总是根据已往的印象、知识、经验去知觉当前的知觉对象，当知觉的条件在一定范围内改变了的时候，知觉对象仍然保持相对不变，这种特性称为知觉恒常性。包括大小恒常性，颜色恒常性，形状恒常性。2张慧姝工作室知觉的基本特性：1）知觉的整体性，2）知觉的理解性，3）知觉的恒常性，4）知觉的选择性。感觉和知觉PERCEPTIONANDCONSCIOUSNESSTOPIC1:人的视觉与听觉特性形状恒常性2张慧姝工作室知觉的基本特性：1）知觉的整体性，2）知觉的理解性，3）知觉的恒常性，4）知觉的选择性。感觉和知觉PERCEPTIONANDCONSCIOUSNESSTOPIC1:人的视觉与听觉特性颜色恒常性2张慧姝工作室知觉的基本特性：1）知觉的整体性，2）知觉的理解性，3）知觉的恒常性，4）知觉的选择性。感觉和知觉PERCEPTIONANDCONSCIOUSNESSTOPIC1:人的视觉与听觉特性作用于感官的事物是很多的，但人不能同时知觉作用于感官的所有事物或清楚地知觉事物的全部。人们总是按照某种需要或目的主动地有意识地选择其中少数事物作为知觉对象，对它产生突出清晰的知觉映象，而对同时作用于感官的周围其他事物则呈现隐退模糊的知觉映象，从而成为烘托知觉对象的背景，这种特性称为知觉的选择性。2张慧姝工作室知觉的基本特性：1）知觉的整体性，2）知觉的理解性，3）知觉的恒常性，4）知觉的选择性。感觉和知觉PERCEPTIONANDCONSCIOUSNESSTOPIC1:人的视觉与听觉特性面积小的比面积大的容易形成图形亮度差大的容易形成图形①知觉对象与背景差别越大，对象越容易从背景中区分出来。②在固定不变或相对静止的背景上，运动着的对象最容易成为知觉对象，如在荧光屏上显示的变化着的曲线。2张慧姝工作室知觉的基本特性：1）知觉的整体性，2）知觉的理解性，3）知觉的恒常性，4）知觉的选择性。感觉和知觉PERCEPTIONANDCONSCIOUSNESSTOPIC1:人的视觉与听觉特性2图中是花瓶还是人像？你看到的是桥还是帆船？图中是老妇还是女孩呢？张慧姝工作室知觉的基本特性：1）知觉的整体性，2）知觉的理解性，3）知觉的恒常性，4）知觉的选择性。感觉和知觉PERCEPTIONANDCONSCIOUSNESSTOPIC1:人的视觉与听觉特性2图是一对老夫妻，三个人（一个人的旁边放着酒，一个人弹着琴，一个人在门旁）或是一只花瓶？你是看到了一张脸，或是一个爱斯基摩人呢？张慧姝工作室知觉的基本特性：1）知觉的整体性，2）知觉的理解性，3）知觉的恒常性，4）知觉的选择性。感觉和知觉PERCEPTIONANDCONSCIOUSNESSTOPIC1:人的视觉与听觉特性2你看到了一位乐器演奏家或是一位女孩的脸呢？图中是鸭子还是兔子？张慧姝工作室知觉的基本特性：1）知觉的整体性，2）知觉的理解性，3）知觉的恒常性，4）知觉的选择性。感觉和知觉PERCEPTIONANDCONSCIOUSNESSTOPIC1:人的视觉与听觉特性2张慧姝工作室感觉和知觉PERCEPTIONANDCONSCIOUSNESSTOPIC1:人的视觉与听觉特性這是一個螺旋嗎？錯，這只是一些各自獨立的同心圓而已。2张慧姝工作室感觉和知觉PERCEPTIONANDCONSCIOUSNESSTOPIC1:人的视觉与听觉特性你看到了幾種顏色？圖中只有三種顏色，分別是：白、綠及粉紅。但是看起來卻像是有兩種不同的粉紅色，其實是同一個顏色喔！2张慧姝工作室感觉和知觉PERCEPTIONANDCONSCIOUSNESSTOPIC1:人的视觉与听觉特性2张慧姝工作室视错觉就是当人观察物体时，基于经验主义或不当的参照形成的错误的判断和感知，是指观察者在客观因素干扰下或者自身的心理因素支配下，对图形产生的与客观事实不相符的错误的感觉。感觉和知觉PERCEPTIONANDCONSCIOUSNESSTOPIC1:人的视觉与听觉特性2张慧姝工作室视错觉1)概述在人们认知世界的过程中，大约有80%-90%的信息是通过视觉系统获得的，因此，视觉系统是人与外界相联系的最主要途径。物体依赖于光的反射映入眼睛，所以，光、对象物、眼睛是构成视觉现象的三个要素。但视觉系统并不只是眼睛，从生理学角度看，它包括眼睛和脑；从心理学角度看，它不仅包括当前的视觉，还包括以往的知识经验。换句话说，视觉捕捉到的信息，不只是人体自然作用的结果，而且也是人的观察与过去经历的反映。人们得到的信息途径是什么?TOPIC1:人的视觉与听觉特性视觉和本体感觉VISIONANDNOUMENON3张慧姝工作室2)视觉术语①视角：被看目标物的两点光线投入眼球的交角。眼睛能分辨被看目标物最近两点光线投入眼球时的交角，称为临界视角。视力为1.0，即视力正常，此时的临界视角=1度，若视力下降，则临界视角值增大。在设计中，视角是确定设计对象尺寸大小的依据。视觉和本体感觉3VISIONANDNOUMENONTOPIC1:人的视觉与听觉特性张慧姝工作室②视力：视力是眼睛分辨物体细节能力的一个生理尺度，用临界视角的倒数来表示，即：视力=1/临界视角•认清物体形状的视力为中心视力。•在暗环境中辨别物体形状的视力为夜视力。视觉和本体感觉VISIONANDNOUMENONTOPIC1:人的视觉与听觉特性3张慧姝工作室③视野视野：视野是当人的头部和眼球不动时，人眼能觉察到的空间范围，通常以角度表示。色觉视野：不同的颜色对人眼的刺激不同，所以视野也不同。白色的视野最大，黄、蓝、红、绿色的视野依次渐小。视觉和本体感觉VISIONANDNOUMENONTOPIC1:人的视觉与听觉特性3张慧姝工作室视觉和本体感觉VISIONANDNOUMENONTOPIC1:人的视觉与听觉特性3垂直最佳视区：上、下15度。最佳视野范围：水平视线以下30度。有效视野范围：水平视线以上25度、以下35度。最大固定视野：115度。扩大的视野：150度。在垂直面内，实际上人的自然视线低于标准视线，直立时低15度，放松站立时低30度，放松坐姿时低40度。因此，视野范围在垂直面内的下界限也应该随着放松立姿、放松坐姿而改变。垂直面内的视野张慧姝工作室视觉和本体感觉VISIONANDNOUMENONTOPIC1:人的视觉与听觉特性3张慧姝工作室视觉和本体感觉VISIONANDNOUMENONTOPIC1:人的视觉与听觉特性3色觉视野水平方向的色觉视野垂直方向的色觉视野张慧姝工作室④视距：视距是人在操作系统中正常的观察距离。•视距的确定：•一般应根据观察目标的大小和形状以及工作要求确定视距。•头部转动角度：•左右均不宜超过45度，上、下均不宜超过30度。当转移视线时，约97%时间的视觉是不真实的，所以应避免在转移视线中进行观察。3视觉和本体感觉VISIONANDNOUMENONTOPIC1:人的视觉与听觉特性张慧姝工作室⑤对比•物体与背景有一定的对比度时，人眼才能看清其形状。这种对比可以用颜色（背景与物体具有不同的颜色），也可以用亮度（背景与物体在亮度上有一定的差别）。3视觉和本体感觉VISIONANDNOUMENONTOPIC1:人的视觉与听觉特性张慧姝工作室⑥视觉的适应视觉的适应：视觉适应是人眼随视觉环境中光量变化而感受性发生变化的过程。•视觉适应的种类：暗适应和明适应•暗适应：人由明亮的环境转入暗环境，在暗环境中视网膜上的1.2亿个视杆细胞感受光的刺激，使视觉感受性逐步提高的过程称为暗适应。•暗适应过程的时间较长，最初5分钟，适应的速度很快，以后逐渐减慢。获得80%的暗适应约需25分钟，完全适应则需1小时。人在暗环境中可以看到大的物体、运动物体，但不能看清细节，也不能辨别颜色。3视觉和本体感觉VISIONANDNOUMENONTOPIC1:人的视觉与听觉特性张慧姝工作室•明适应：人由暗环境转入明亮的环境，视杆细胞失去感光作用而视网膜上的600-800万个视锥细胞感受强光的刺激，是视觉阈限由很低提高到正常水平，这一过程称为明适应。•明适应在最初30S内进行得很快，然后渐慢，约1-2分钟即可完全适应。人在明亮的环境中，不仅可以辨认很小的细节而且可以辨别颜色。训练：拍照片说明明适应。并写一段说明文字。3视觉和本体感觉VISIONANDNOUMENONTOPIC1:人的视觉与听觉特性张慧姝工作室⑦本体感觉的种类•平衡觉：人对