第4章視覺特征和顯示裝置設(shè)計(I)新_1

1、第四章 視覺特征和顯示裝置設(shè)計主要章節(jié)n41 視覺特征n42 視覺的分布與設(shè)計布置區(qū)的劃分n43 顯示裝置和指示式儀表的設(shè)計n44 電子顯示裝置設(shè)計n45 儀表盤的總體布置4.1 視覺特征n據(jù)統(tǒng)計在認(rèn)識物質(zhì)世界的過程中，80%以上的信息是通過視覺得到的。n光、對象和眼睛是構(gòu)成所謂看見的視覺現(xiàn)象的三要素。4.1.1 視野（一） 一般視野n視野一般是指眼睛觀看物體的時候，頭部和眼球固定不動，觀看正前方所能看見的空間范圍。常以角度表示。水平視野和垂直視野圖n垂直方向上為120或130度，視平線上方60度，下方70度。n水平方向約為180度，兩眼內(nèi)側(cè)視野重合約60度，外側(cè)各90度。n在垂直方向6度和水

2、平方向8度角度內(nèi)見到的物體落在黃斑。n視角1.5左右的影響落在中央凹上。色覺視野圖白色視野最大，其次為黃、藍(lán)、紅、綠。色覺視野和被看對象的顏色和被襯色有關(guān)。（三）微觀視野和宏觀視野n視距為25cm，人眼能分辨物體兩點(diǎn)間最小距離為0.075mmn顯微鏡-微觀視野 250萬倍n望遠(yuǎn)鏡-宏觀視野 20億光年412 視角和視力n視角：是被看對象中兩點(diǎn)光線投入眼角的相交角度。 n=2arctg(D/2L)=2arctg(D/2L)n視角，D被看對象上兩點(diǎn)的距離，L眼睛至被看對象的距離n視力是眼睛識別物體細(xì)部的能力，它是眼睛能分辨被看對象最近兩點(diǎn)的視角的倒數(shù)。 視力視力=1/=1/能夠分辨的最小物體的視角

3、能夠分辨的最小物體的視角n作為評價眼睛分辨細(xì)小物體清晰度的標(biāo)準(zhǔn)。它與照度、背景亮度以及對象與背景對比度的增加而增大。n為了提高視力，必須提高背景亮度或照度，或提高零部件與背景亮度的對比。413 對比感度 n顏色對比和亮度對比nCp=Lp/Lb=(Lb-Lo)/LbnSc =1/ CpnCp臨界對比臨界對比，Lb背景亮度， Lo零件亮度，nLp臨界亮度差，人眼剛能辨別零件時，背景和零件的最小亮度差叫做臨界亮度差。nSc對比感度對比感度414適應(yīng)性n暗明1分鐘n明暗 4-6分鐘，完全適應(yīng)需要30分鐘n工作面的光亮要均勻，避免產(chǎn)生陰影。n對于夜航飛行，顯示屏的亮度不應(yīng)高于（或低于）顯示屏以外的亮度很

4、多。n避免適應(yīng)性問題導(dǎo)致的觀察或判斷延遲，視覺疲勞和事故。 夜航駕駛艙415炫光炫光的影響n炫光使瞳孔減小，在視野亮度不變的情況下降低了視網(wǎng)膜上的照度，n炫光在眼球媒質(zhì)中散射，降低了被看對象與背景之間對比度。n視覺細(xì)胞受高亮度光遠(yuǎn)的刺激使大腦皮層細(xì)胞間產(chǎn)生相互作用，使觀測的對象模糊不清。總之，炫光導(dǎo)致視力下降，頭暈?zāi)垦＃斐刹皇孢m的視覺條件，應(yīng)予以避免。炫光的種類n直接炫光和反射炫光n直接炫光由天然光或強(qiáng)烈人工光源直接引起的。如陽光或日光燈照到計算機(jī)顯示屏幕上.n反射炫光是由其他表面反射而來的高亮度光線或高亮度對比產(chǎn)生的。 如玻璃等反射導(dǎo)致的炫光.減少炫光的方法n對直接炫光：減少引起炫光的面積

5、；增大視線和炫光源的夾角；提高炫光周圍的亮度n對反射炫光：降低光源的亮度；改變光源位置或改變作業(yè)對象的位置；改變刺眼物體表面性質(zhì)；提高環(huán)境亮度n工具:眼鏡和濾光板等研究方法n生理炫光：用視力變化來研究和評價炫光的作用。n心理炫光；主觀心理效果來研究和評價炫光的作用。416 視錯覺n1 長度錯覺n2 方位錯覺n3 透視錯覺n4 對比錯覺417 顏色視覺n人眼可以看到波長380-780nm的電磁波n小于380nm (紫外線，X射線等)n大于780nm(紅外線，無線電波等)顏色標(biāo)準(zhǔn)波長波長范圍紫色420380-450藍(lán)色470450-480綠色510480-575黃色580575-595橙色6105

6、95-620紅色700620-780三色學(xué)說：n視網(wǎng)膜上圓錐細(xì)胞感應(yīng)顏色信息。n視網(wǎng)膜上有三種圓錐細(xì)胞，分別感受紅、綠、藍(lán)三種基本色。n同等強(qiáng)刺激-白色；同等中刺激-灰色；同等弱刺激-黑色；加大顏色對比，避免保護(hù)色效應(yīng)418視駝峰現(xiàn)象n由于視神經(jīng)節(jié)細(xì)胞的作用，人在察看物體表面輪廓非常清晰，即視駝峰現(xiàn)象。視駝峰現(xiàn)象的應(yīng)用n1 機(jī)電產(chǎn)品造型設(shè)計，建筑設(shè)計，廣告設(shè)計，裝潢和繪畫中，背景和對象之間采用烘云托月的手法。n2 圖像識別n3 電視機(jī)上色邊電路n4 攝影技術(shù)42 視覺分布與設(shè)計布置區(qū)的劃分421 視覺的運(yùn)動規(guī)律n1眼睛的水平運(yùn)動比垂直運(yùn)動快n2實(shí)現(xiàn)習(xí)慣于從左到右和從上到下運(yùn)動，看圓形內(nèi)的東西時

7、，總是沿順時針方向看的迅速n3眼睛朝上下方向運(yùn)動比沿水平方向運(yùn)動容易疲勞，對水平方向的尺寸和比例的估計比對垂直方向的估計要準(zhǔn)確得多。n4當(dāng)眼睛偏離視中心時，在偏離距離相同的情況下，人眼對左上象限的觀察率優(yōu)于對右上象限，對右上優(yōu)于左下，右下最差。左上n5 兩眼的運(yùn)動是協(xié)調(diào)和同步的，不可能一只眼轉(zhuǎn)動而另一只眼不動，也不可能一眼看，而另一眼不看。n6 對直線輪廓比對曲線輪廓更容易接受n7 顏色對比與人眼辨色能力有一定關(guān)系。當(dāng)人從遠(yuǎn)處辨認(rèn)不同顏色時，易辨認(rèn)的順序分別是：紅，綠，黃，白。兩種顏色搭配在一起時，易辨認(rèn)的順序是：黃底黑字，黑底白字，藍(lán)底白字，白底黑字等。n選用清晰配色方案：黑與黃、黑與白等。

8、422 視區(qū)的分布和色覺范圍1 水平方向的視區(qū)n10 度為最佳視區(qū)n20 度為瞬息區(qū)n30 度為有效區(qū)n120 度最大視區(qū) 2 垂直方向的視區(qū)n最佳視線：視水平線下10 度左右n良好視區(qū)：視水平線以上10 度和以下30 度n最大視區(qū)：視水平線以上60 度和以下70 度3 最敏感的色覺范圍n白天：555nm的黃綠光n暗視覺：綠光 。n在暗黑天, 視敏感的波長向短波方向移動4 最小分辨角n最小分辨角為07 -1 n隨照度、環(huán)境、顏色和視線方向有所變化n例如白天和晚上、航海環(huán)境、對象顏色等433 設(shè)計布置區(qū)的劃分nA 一般區(qū)域： 操作頻繁的操縱裝置；但不宜布置精度高的認(rèn)讀頻繁的顯示裝置。nB 最佳區(qū)

9、域： 視覺和手操作的最佳區(qū)域nC 輔助區(qū)域nD 最大區(qū)域05043 顯示裝置和指示式儀表的設(shè)計n機(jī)器至人的信息傳遞有視覺顯示、聽覺顯示、觸覺顯示等，但是無疑視覺顯示是最重要的。n信息傳遞和處理的質(zhì)量取決于人接受信息的速度和準(zhǔn)確度，這與視覺顯示裝置有密切聯(lián)系。n本節(jié)討論顯示裝置、刻度盤設(shè)計、刻度線選擇和字符選擇等顯示裝置如何配置的問題431 視覺顯示裝置的種類和特點(diǎn)n一般分為三大類：數(shù)字顯示、模擬顯示、電子顯示n模擬顯示用模擬量來顯示機(jī)器工作狀態(tài)各參數(shù)的裝置 n數(shù)字顯示指直接用數(shù)碼來顯示機(jī)器工作狀態(tài)各參數(shù)的裝置 n電子顯示器綜合了模擬顯示器和數(shù)字顯示器的特點(diǎn)，它既能顯示機(jī)器工作過程中的某一特定參

10、數(shù)和狀態(tài)，又能顯示其模擬量值和趨勢，還能通過圖形和符號顯示機(jī)器工作狀態(tài)及各有關(guān)參數(shù)。n模擬顯示裝置的類型： 開窗形、圓形、半圓形、水平直線形、豎直直線形模擬式儀表形式與誤讀率關(guān)系 n類型：讀數(shù)用儀表、檢查用儀表、警戒用儀表、跟蹤用儀表、調(diào)節(jié)用儀表n功能：供數(shù)量認(rèn)讀、供質(zhì)量認(rèn)讀、供檢查認(rèn)讀、此外有跟蹤、警戒等功能。432指針式儀表設(shè)計的人機(jī)學(xué)問題需要考慮的人機(jī)學(xué)參數(shù)：n操縱者與顯示裝置間的觀察距離；n根據(jù)操縱者的位置，顯示裝置是否布置在最佳視區(qū)范圍；n選擇有利于顯示和認(rèn)讀的形式，以及考慮顏色照明等條件。1 刻度盤的形狀和大小n刻度盤的形狀與認(rèn)讀準(zhǔn)確性關(guān)系：開窗形圓形半圓形水平直線形豎直直線形模擬

11、式儀表形式與誤讀率刻度盤的大小n刻度盤的大小與刻度標(biāo)記數(shù)量和人的觀察距離有關(guān)。n刻度盤大小一般隨著它們的增減而增減。但是刻度盤過大，眼睛的掃描路線變長，反而影響讀數(shù)的速度和準(zhǔn)確性，同時占了安裝面積。圓度盤直徑/mm觀察時間/s平均反應(yīng)時間/s讀錯率/%250820766%440720724%7707507312%刻度標(biāo)記的數(shù)量刻度盤的最小允許直徑（mm)觀察距離500mm時觀察距離900mm時3825.425.45025.432.57025.445.510036.464.315054.498.020072.8129.6300109.0196.0觀察距離和標(biāo)記數(shù)量與盤度直徑的關(guān)系 認(rèn)讀速度和準(zhǔn)確

12、度與刻度盤直徑的關(guān)系n此外：開窗式儀表，要求無論刻度盤轉(zhuǎn)到任何位置，都能在觀察窗口看到相鄰兩個刻有數(shù)字的窗口。2 刻度和刻度線設(shè)計刻度大小n度盤上刻度線之間的距離稱為刻度。n刻度的大小 一般1-2.5mm, 不得小于0.6-1mm，必要時4-8mm。n過小導(dǎo)致誤讀率顯著增加；n最小刻度與材料有關(guān)材 料 名 稱銅鋁黃銅鋅白銅刻度單位（mm)1.01.00.50.5n刻度線類型：單刻度線、雙刻度線、遞增式刻度線。n刻度線分為：長刻度線、中刻度線、短刻度線。n刻度線最小長度的近似計算 (L 為視距)長刻度線高度 L90mm 刻度線寬度 L5000mm中刻度線高度 L125mm 短刻度線間距 L600

13、mm短刻度線高度 L200mm 長刻度線間距P L50mmn刻度線寬一般為0.1+0.02mm；遠(yuǎn)距離0.6-0.8mm，刻度線間距為：L/600 - L/50mm;n刻度方向：是從左到右；從上到下；順時針方向等每個刻度的單位值：1，2 ，5或1，2，5X10n個單位3符號文字的設(shè)計n字符形狀：簡單顯眼，多用直線和尖角，漢字推薦采用宋體或黑體。n字符大?。罕M可能大，一般為觀察距離的1/200。n數(shù)字的立位：必須任何時候都同指針垂直。正對著操縱者。n符號設(shè)計：辨認(rèn)較復(fù)雜的符號的效果比簡單和復(fù)雜符號的效果好些（辨認(rèn)速度快，錯誤數(shù)少） 刻度標(biāo)示的比較零點(diǎn)位置：9點(diǎn)和12點(diǎn)位置指針零點(diǎn)的位置大都在時鐘

14、的12點(diǎn)和九點(diǎn)的位置上。abc4指針設(shè)計n形狀應(yīng)單純明確，頭頂尖，尾部平，中間等寬或狹長三角形（參考鐘表）n寬度與刻度線等寬，n不接觸盤面，但應(yīng)當(dāng)盡量靠近n長度不能覆蓋刻度記號，也不能遠(yuǎn)離刻度n指針顏色與度盤顏色有鮮明對比，與刻度線顏色和字符顏色相同4指針設(shè)計n形狀形狀應(yīng)單純明確，頭頂尖，尾部平，中間等寬或狹長三角形。n下面指針分別為：桿形、刀形、帶指針的劍形、塔形、直角三角形、梯形、劍形n指針指針寬度寬度與刻度線等寬，或?yàn)榭潭却笮〉?0-n倍。4指針設(shè)計n不接觸盤面盤面，但應(yīng)當(dāng)盡量靠近n長度長度不能覆蓋刻度記號，也不能遠(yuǎn)離刻度n指針顏色指針顏色與度盤顏色有鮮明對比，與刻度線顏色和字符顏色相同

15、零點(diǎn)位置：9點(diǎn)和12點(diǎn)位置指針零點(diǎn)的位置大都在時鐘的12點(diǎn)和9點(diǎn)的位置上。abc433 指示式儀表的顏色匹配n盤面部分n總體效果n特殊用色n盤面部分：選用清晰配色方案：黑與黃、黑與白等。最常見的指針式儀表n總體效果：使總體顏色協(xié)調(diào)、淡雅，富有親切感和明快感。n特殊用色： 紅色的含義是禁止、停止、危險和需立即處理的指示； 黃色的含義是注意和警告； 綠色的含義是安全、正常和允許運(yùn)行； 藍(lán)色的含義是指令和必須遵守的規(guī)定； 白色表示其他狀態(tài)等；公路上的標(biāo)志44 電子顯示裝置設(shè)計n隨著電子技術(shù)和計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，電子顯示裝置在各類設(shè)備中應(yīng)用日趨廣泛。n例如，各種家電控制面板，數(shù)控機(jī)床的數(shù)控系統(tǒng)面板，各種

16、計算機(jī)顯示屏幕，手機(jī)顯示屏等等。電子顯示裝置人機(jī)界面分類n硬件人機(jī)界面n軟件人機(jī)界面Quantum SmartBake: 自動面包烤制機(jī)441字符的形狀n檢測時間：大寫優(yōu)于小寫；簡單優(yōu)于復(fù)雜；n辨別型狀優(yōu)劣：三角形圓形梯形方形長方形橢圓形十字形442字符的大小n字符大小要適當(dāng)，過小影響識別度；過大不經(jīng)濟(jì)。n一般每個字符所占的水平視角在22左右可以滿足要求。443字符的亮度n一般來說字符亮度越高，識別效果越好，但是亮度超過一定范圍，識別效果不會有多大的改善。n計算機(jī)屏幕上的字符亮度一般在10-180cd/m2444屏幕上的背景和亮度n背景亮度不低于10cd/ m2n背景亮度和字符亮度之間應(yīng)有一定

17、對比度445顯示屏幕外的環(huán)境亮度n周圍環(huán)境亮度應(yīng)比顯示器亮度稍低或一致，屏幕上的符號看起來才是最清晰的。軟件的人機(jī)界面人機(jī)對話界面的類型原則類型n命令行、菜單、表格、圖形用戶界面（GUI）等。原則n兼容性；一致性；簡明性。命令行；菜單2 界面的構(gòu)成 屏幕的布局 菜單的式樣 光標(biāo)的式樣：尖頭、沙漏等 對話框n3 網(wǎng)頁界面的設(shè)計n考慮人的因素，進(jìn)行審美層次的設(shè)計，又要考慮用戶的構(gòu)成、行為和心理期望。n處理好信息傳遞和控制。n要有鮮明的特色和風(fēng)格。45 報警信號裝置設(shè)計451報警信號裝置的功用n指示方面：引起操作者的注意或指示操作，具有傳遞信息的作用。n執(zhí)行方面：借以反映某種指令，某種狀態(tài)，某些條件

18、，或某類演變正在執(zhí)行或已經(jīng)執(zhí)行。n美國三里島核電站事故就與這兩種功能混淆有關(guān)。452信號燈的設(shè)計n1亮度： 至少兩倍于背景亮度，背景以灰暗無光為好。n2顏色：紅色表示警戒、禁止、停頓或指示不安全；綠色表示正常運(yùn)行；黃色表示提請注意。電工成套裝置中的指示燈n3閃光信號：引起操作者進(jìn)一步注意需要操作者立即采取行動；反映不符合指令要求的信息。 此外用速度的快慢作情況緊急的指示。n4信號形象化：不僅用顏色，也可以用形象化形狀加以區(qū)別。如高速公路收費(fèi)處，機(jī)場等。公路上的標(biāo)志顯示飛機(jī)著陸高程的信號燈系統(tǒng)機(jī)場登記門指示標(biāo)志n 5. 信號燈的位置：最重要的信號燈和警告燈應(yīng)安置在視野中央3的范圍內(nèi)； 所有警告燈均應(yīng)安置在視野30的范圍內(nèi)。 具體位置的確定還應(yīng)考慮與其他顯示器和控制器的空間兼容關(guān)系。 453 報警器n報警器一般是音響形的，如電鈴，汽笛，蜂鳴器等；n既要高亢嘹亮，易于引起人們的重視，又要柔和悅耳，不致引起心理負(fù)擔(dān)。46 儀表盤的總體布置 461 儀表盤的總體布置n直線形布置、弧形布置 、彎折形布置性能比較n直線形結(jié)構(gòu)簡單，安裝方便，用于小型控制室，但視覺條件差，易產(chǎn)生炫光。n弧形結(jié)構(gòu)安裝結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，視覺條件好，炫光不嚴(yán)重