《人機工程學》課件5

1、第三章 人的感覺系統(tǒng)人與外界直接發(fā)生聯(lián)系的主要是三個系統(tǒng)： 感覺系統(tǒng)、神經(jīng)系統(tǒng)、運動系統(tǒng)。人機系統(tǒng)示意圖 例如，當一個排球向你飛來時 躲過、接住 視覺、聽覺、觸覺、運動覺聯(lián)合作用 3.1 自下而上與自上而下的加工感覺與知覺經(jīng)驗 知識 知覺 感覺客觀刺激自下而上加工自上而下加工感覺定義：感覺是人腦對直接作用于感覺器官的事物個別屬性的反映，感覺是人們了解外部世界的渠道，也是一切復雜 心理活動的基礎和前提。感覺的過程：人的感覺器官接受內外環(huán)境的刺激，將其轉化為神經(jīng)沖動，通過傳入神經(jīng)，將其傳至大腦皮質感覺中樞，便產(chǎn)生了感覺。3.1 感覺與知覺感覺是人們認識外部物質世界和了解自身狀態(tài)的開端。 人們對任何

2、事物的認識都是從感覺開始的。感覺是人們了解外部世界的主要渠道，也是一切復雜心理活動的基礎和前提。 人的感覺包括視覺、聽覺、味覺、嗅覺、膚覺、運動覺、本體覺等，人體的這些感覺既能夠接收外部環(huán)境的信息，又能感知身體所處的狀態(tài)。知覺的定義：知覺是在人腦對直接作用于感覺器官的客觀事物和主觀狀況整體的反映。知覺的過程：客觀事物的各種屬性分別作用于人的不同感覺器官，引起人的各種不同感覺，經(jīng)大腦皮質聯(lián)合區(qū)對來自不同感覺器官的各種信息進行綜合加工，于是在人的大腦中產(chǎn)生了對各種客觀事物的各種屬性、各個部分及其相互關系的綜合的整體的決策，這便是知覺。知覺3.1感覺與知覺 人們通常把感覺和知覺總起來稱為感知。人的感

3、知反應過程是：通過各種感受器官(感受器)接受外部信息(各種刺激)，經(jīng)過神經(jīng)中樞進行分析，判斷并作出決定，再下達給運動器官(執(zhí)行器)，以改變事物或被操縱對象原來的狀態(tài)。 3.1 感覺與知覺 從知覺的過程得知，客觀事物是首先被感覺，然后才能進一步被知覺，所以知覺是在感覺的基礎上產(chǎn)生的，感覺是知覺的前提、基礎和有機組成部分。 感覺和知覺的關系和區(qū)別3.1 感覺與知覺 感覺的性質較多的取決于刺激物的性質，而知覺在很大程度上卻受到人的知識、經(jīng)驗、情緒、態(tài)度等因素的制約和影響；因此，知覺不是對當前客觀事物的各種感覺的堆積，而是人們借助于已有的知識經(jīng)驗對當前事物所提供的信息進行選取、理解和解釋的過程。 人體

4、的各種感覺器官都有各自最敏感的刺激形式，這種刺激形式稱為相應感覺器官的適宜刺激，刺激可以是不同形式的能量，也可以是物質。 3.1.1 感覺的特性1）適宜刺激感覺類型感覺器官適宜刺激刺激起源識別外界的特征作用視覺眼可見光外部色彩、明暗、形狀、大小、位置、遠近、運動方向等鑒別聽覺耳一定頻率范圍的聲波外部聲音的強弱和高低，聲源的方向和位置等報警，聯(lián)絡嗅覺鼻腔頂部嗅細胞揮發(fā)的和飛散的物質外部香氣、臭氣、辣氣等揮發(fā)物的性質報警，鑒別味覺舌面上的味蕾被睡液溶解的物質接觸表面甜、酸、苦、咸、辣等鑒別皮膚感覺皮膚及皮下組織物理和化學物質對皮膚的作用直接和間接接觸觸覺、痛覺、溫度覺和壓力等報警深部感覺機體神經(jīng)和

5、關節(jié)物質對機體的作用外部和內部撞擊、重力和姿勢等調整平衡感覺半規(guī)管運動刺激和位置變化內部和外部放置運動、直線運動和擺動等調整表2-1 列出了人體各主要感覺器官的適宜刺激及其識別外界的特征3.1 感覺與知覺 人通過感覺器官接收外界的信號刺激，這一刺激可能被人感覺到，也可能沒有被人感覺到。當這個刺激的強度較小時，盡管在物理上可以測到感覺器官對刺激的某種反應，然而人卻并沒有感覺到。當刺激強度逐漸增加達到某一界限值時，人便通過感覺器官獲得了感覺。這種使人從沒有到獲得感覺的刺激強度的界限值，稱為“刺激閾”。刺激閾是產(chǎn)生感覺的刺激下限，但是，當刺激強度達到人不能承時，刺激不但無效，而且還會引起相應感覺器官

6、的損傷。這種刺激強度的上限稱為刺激極限，也稱“痛閾”。 2） 刺激閾感覺最低限(刺激閾)最高限(痛閾)視覺(2.25.7)10-17J(2.25.7)10-8J聽覺110-12J/m2110-2 J/m2觸壓覺 2.610-9J振動覺 2.510-4mm嗅覺 210-7kg/m3溫度覺6.2810-9kg*味覺角加速度 直線加速度 0.784m/s24978m/s2表22是人體主要感覺的感覺閾值3）適應 感覺器官經(jīng)持續(xù)刺激一段時間后，在刺激不變的情況下，感覺會逐漸減小以致消失，這種現(xiàn)象稱為適應。 久居蘭室而不聞其香 除痛覺外，適應現(xiàn)象幾乎在所有感覺中都存在，但適應的表征和持續(xù)的時間是不同的，例

7、味覺和觸覺適應分別約需30秒和2秒。4）相互作用 在一定條件下，各種感覺器官對其適宜刺激的感受能力都將受到其它刺激的干擾影響而降低，由此使感受性發(fā)生變化的現(xiàn)象稱為感覺的相互作用。3.1.1 感覺的特性當視覺信息與聽覺信息同時輸入時聽覺信息對視覺信息的干擾較大5）對比 同一感受器官接受兩種完全不同但屬同一類的刺激的作用，而使感受性發(fā)生變化的現(xiàn)象稱為對比。感覺的對比分為同時對比和繼時對比兩種。 3.1 感覺與知覺 同樣一個灰色的圖形，在白色的背景上看起來顯得顏色深一些，在黑色背景上則顯得淺一些，這就是同時對比效應。 吃了糖以后接著吃帶有酸味的食品 左手放在冷水里，右手放在熱水里，過一會兒以后，再同

8、時將兩手放在溫水里會覺得更酸，這就是繼時對比現(xiàn)象。則左手感到熱，右手會感到冷，這就是上面所提到的絕對對比現(xiàn)象。 6）余覺 刺激取消以后,感覺可以存在一極短時間,這種現(xiàn)象叫余覺.電影就是利用余覺使不連續(xù)的畫面讓人感覺不到間隔?！?.11”事件發(fā)生后的“第六感”。到街頭的郵箱投信時的相遇。 就像上面情景中的例子一樣，在現(xiàn)實生活中，許多女性都或多或少地體驗過自己憑直覺做出判斷或預測的準確性。這種判斷往往是對問題直接做出結論，缺少可以意識到的和能用言語表達的過程和依據(jù)，然而卻能一擊即中，精確無誤。這就是所謂的女性神奇的直覺能力。令人驚奇的“第六感”3.1 感覺與知覺知覺的基本特性知覺的整體性知覺的理解

9、性知覺的恒常性知覺的選擇性 不同的人對同一事物可能產(chǎn)生不同的知覺，在產(chǎn)品設計的過程中，設計師應當考慮人在知覺上的共性，又要考慮到人的知覺的差異性。 3.2 知覺的特點 1. 知覺的整體性：理論1：Gestalt心理學（完形心理學） （1）完整性和閉合性原則：彼此相屬的圖形部分容易被看成整 體，否則容易被隔離開來。第一感覺：第一感覺：整體圖像可以同記憶中的貓頭鷹/人頭匹配，其實可能就只是若干線條。（2）接近性原則：某些距離較短或較近的部分容易組成整體。第一感覺：窗口中有4根細棒，其實也可能是5塊短木板第一感覺：6條豎線，其實也可能是6條橫線3.2 知覺的特點 （視覺模式識別） 在感知不熟悉的對象

10、時，則傾向于把它感知為具有一定構成意義的整體。在這種情況下，影響知覺整體性的因素有以下幾個方面：人的認知傾向于將近似、接近的元素組合起來作為一個整體加以認知。也就是說如果不同的文字或圖形組成部分位置靠近，瀏覽者就比較容易看出它們是一起的。根據(jù)這一原理，對于頁面上的任何元素，如果在功能或內容上是相同或相近的，就應在一定程度上保持相對較小的空間距離，做到“物以類聚”。（3）相似性原則：看起來相似的物體容易被看成一個整體。第一感覺：窗口中有 6 條豎線，其實橫豎間距幾乎是一樣的，看成6條橫線也可以。知覺的特點 （視覺模式識別）假如一個圖形中的組成部分都屬于同一風格，這個圖形就被視為一個整體。為了使瀏

11、覽者重點關注圖形中的特定部分，對這一部分可采用不同的顏色、動畫、閃爍或其他區(qū)分方式。如果一幅畫面中區(qū)別過多，也會使瀏覽者難以注意需要獲得的信息。因此，這些方法應該用于強調關鍵信息或圖形的關鍵部分，而不宜用于大片信息。（4）連續(xù)性原則：數(shù)學上連續(xù)性較好的線條容易被理解成一個整體。第一感覺：a-b與c-d為一條完整的線，其實c-b與a-d也可以是實際存在的線條。dabc（5）對稱性原則：對稱的圖形容易被理解為一個整體。第一感覺：A、C是個整體，B是由左右2部分構成。其實這些圖形中尤其C是由多個K字形圖形構成。A B C2 知覺的恒常性大小恒常性：5m遠和10m遠看人一樣高。形狀恒常性：門是長方形的

12、。明度恒常性：白襯衣在白天與晚上都是白的。顏色恒常性：煤在強光與昏暗中總是黑的。 例如陽光下煤塊的反射率要比黃昏時粉筆的反射率高，然而人們仍然把粉筆看成白的，把煤塊看成黑的，不會依反光率的高低而顛倒黑白。這一知覺特性使我們能夠全面、真實、穩(wěn)定地反映客觀事物。 知覺的條件在一定范圍內發(fā)生變化，而知覺的印象卻保持相對不變的特性，叫知覺的恒常性。3.知覺的選擇性 把某些對象從背景中優(yōu)先地區(qū)分出來，并予以清晰反映的特性，叫知覺選擇性。 總是有選擇地把少數(shù)刺激物作為知覺的對象，并把他們組成一個整體，對它們的知覺格外清晰，而對同時起作用的其余刺激物的反映則模糊籠統(tǒng)。 “魯賓之杯”初步看到 繼而似乎看到了

13、反饋后再仔細觀察，最后看到了知覺的選擇性取決下列因素：知覺對象與背景之間的差別越大，對象越容易從背景中區(qū)分出來。如黑夜中的星星。在固定不變或相對靜止的背景上，運動著的對象最易成為知覺對象。如示波器上跳動的波形圖。人的主觀因素，當人的任務、目的、知識、興趣、情緒等不同時，選擇的知覺對象便不同。 4. 知覺的理解性 在知覺時，用以往所獲得的知識經(jīng)驗來理解當前的知覺對象的特征稱為知覺的理解性。在對知覺對象理解的過程中，經(jīng)驗是最重要的一般人類從外界所獲得的信息有近80%是通過眼睛 得到的. 到目前為止還沒有任何一個巨型機系統(tǒng)或超級 并行計算機系統(tǒng)或網(wǎng)絡工作站機群的認知速度與能力能與人的視覺系統(tǒng)相匹敵

14、人的視覺系統(tǒng)是非常敏感和嚴格的，任何不滿足物理學或光學定律的運動視景，任何同步不好的視頻序列都會被輕而易舉地發(fā)現(xiàn)，也都會對視覺系統(tǒng)帶來額外的刺激3.3 視覺人眼的感覺是通過光來感覺的3.3 視覺3.3.1 人的視覺特征1.視覺系統(tǒng) 眼睛視神經(jīng)視覺中樞一、視覺結構人眼結構示意圖右視野左視野處理文字的能力較強處理數(shù)字的能力較強數(shù)字文字3.3.1 人的視覺系統(tǒng)視覺感受器系統(tǒng)1.晶狀體 調節(jié)自身形狀， 保證圖像聚焦在視網(wǎng)膜 屈光度度量 調節(jié)需要時間2. 視覺感受器 視網(wǎng)膜 包括視桿細胞和視錐細胞，它們是接受信息的主要細胞。 錐細胞不僅能感光(在強光下發(fā)生作用), 并且能產(chǎn)生色覺, 辯別細節(jié), 含有強光

15、視覺所需要的視紫藍質. 桿細胞的特點是對弱光有高度的感受性, 含有夜視所需要的視紫紅質, 對弱光反應靈敏, 但它不能感受顏色, 對精細的辯別也沒有多大的貢獻. 二、視覺特征 視網(wǎng)膜：錐狀細胞、桿狀細胞 位置：中央凹 ，2度視角 全部是錐體細胞 離中央凹越遠，錐 體細胞越少。 視敏度：錐體細胞解析細節(jié)能力強，中央凹視敏度高。邊緣區(qū) 視敏度迅速降低，對運動的敏感性較高。 敏感性：桿體細胞在敏感性上有優(yōu)勢，邊緣的運動 日感受 器、夜感受器 色彩敏感度：錐細胞產(chǎn)生色覺 桿細胞不產(chǎn)生 夜間無法辨認色彩。 適應：明適應、暗適應 桿細胞感受器時間長 見圖 對不同波長的敏感性：錐體敏感所有波長的光、桿細胞不明

16、 感紅光，紅色物體在夜間特別黑。紅光照射下物體在黑暗中不會破壞桿狀細胞的暗適應。航海圖 返回i3.3.2 視覺特征 對比敏感度 定義：可被覺察的亮、暗區(qū)的最小比值的倒數(shù) 如果小于這個比值，兩塊區(qū)域看起來是同質的，不容易區(qū)分。 用光柵來測量。 影響因素： 低對比條件下的低空間頻率： 昏暗中不識別形狀，低照度下閱讀的印刷字體 低對比度條件下的辨別難度： 例如：灰色儀表盤上閱讀黑色標簽、錄像機上黑色背景下的黑色凸印文字、藍色背景下的黑字的ppt 對比感度與照度、物體尺寸、視距、和眼的適應情況等因素有關。在理想情況下，視力好的人，其臨界對比度約為0.01，也就是其對比感度達到100。變量 影響 舉例對

17、比度下降 可見性（下降） 灰色背景上的黑色字體照度下降 對比敏感度下降 昏暗的燈光下看地圖極性 黑色在白色之上比白色在黑色之上好 視圖設計空間頻率 3c/d 為最佳對比敏感度 特定距離下的理想字體大小視覺適應 對比敏感度 夜間看地圖運動 對比敏感度（下降） 運動中看路標 某些影響對比敏感度和可見性的變量3.3.2 視覺特征微小的印刷體和非常細的筆畫寬度是很危險的黑色字體紅色背景在低照度條件下尤其危險深色字體淺色背景的對比敏感度要高于淺色字體深色背景（正性對比）白色字體有一種從黑色背景中分離出來的趨勢輻照字體的大小寫 單獨字體 大寫效果優(yōu)于小寫 多字體文本 大寫字母閱讀難于小寫字體 小寫字母形狀

18、富于變化可以在低空間頻率的水平上傳遞信息3.2 視覺特征 顏色感覺 在良好的照明環(huán)境中，顏色視覺是一種有效的幫助手段。照明差、顏色視覺差 色盲 限制顏色感覺 大約有7%的男性存在色覺缺陷，紅綠色盲 指導原則： 首先要用單色進行設計 ，然后將顏色作為冗余編碼信息提供信息 例如：交通信號燈的設計首先是采用信號燈的位置編碼（上、中、下），然后將顏色作為冗余編碼信息傳遞交通指令。 同時對比是指有些顏色在靠近其他顏色時看起來會有所不同例如：綠色靠進紅色比靠進中性的灰色顯得更深3.3.2 視覺特征表B2 顯現(xiàn)的顏色與物體本色、照射光的顏色之間的關系 4. 視錯覺 當所處環(huán)境不同，如光、形、色等干擾，或物體自身部 分之間的相互作用，以及人的自身心理狀態(tài)等因素，使 得形態(tài)在人的視覺中會發(fā)生變化，即發(fā)生視錯覺。 萊亞錯覺 艾賓豪斯錯覺 含糊圖像引起的錯覺 視覺殘留引起的錯覺 模擬真實引起的錯覺3.2 視覺特征4. 視錯覺萊亞錯覺大小恒常性艾賓豪斯錯覺兩個線段哪個看起來更長？誰比較胖？這是方嗎？這是圓嗎？ 深度錯覺黑色表面是朝上還是朝下？ 深度知覺4. 視錯覺 視覺殘留引起 的錯覺:無中生有的點：難道這些點是徘徊在橫縱間的靈魂？ 博雅宋字型扁方，重心平穩(wěn)，趨向于安靜， 排成文字塊