人的視覺特征和顯示裝置設(shè)計

關(guān)于人的視覺特征和顯示裝置設(shè)計課程目的人機工程學(xué)的理論和方法為設(shè)計中考慮“人的因素”提供人體尺度數(shù)據(jù)；為設(shè)計中“機的功能”合理性提供科學(xué)依據(jù)；為設(shè)計中考慮“環(huán)境因素”提供設(shè)計準(zhǔn)則；為“人-機-環(huán)境”系統(tǒng)設(shè)計提供整體思路；為“以人為核心”的設(shè)計思想提供可行方法。通過本課程的學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生把人－機－環(huán)境系統(tǒng)作為一個統(tǒng)一的整體來研究，以創(chuàng)造適合于人操作的機械設(shè)備和作業(yè)環(huán)境，使人－機－環(huán)境系統(tǒng)相協(xié)調(diào)，從而獲得系統(tǒng)的最高綜合效率，培養(yǎng)“以人為本”的設(shè)計價值觀。第2頁,共143頁，2024年2月25日，星期天目錄1視覺特征2視覺分布于設(shè)計布置區(qū)的劃分3顯示裝置與指針式儀表設(shè)計4電子顯示裝置設(shè)計第四章人的視覺特征和顯示裝置設(shè)計5報警信號裝置設(shè)計6儀表盤的布置第3頁,共143頁，2024年2月25日，星期天按人接受信息的感覺器官分類：顯示方式傳遞的信息特征視覺顯示1、復(fù)雜抽象或含科技術(shù)語的信息(圖表、文字、公式等)2、信息長或需延遲、儲存3、需用方位、距離等空間狀態(tài)說明的信息4、以后可能被引用5、不適合其它方式傳遞或其它方式傳遞負(fù)荷已很重6、不需急迫傳遞7、需同時顯示、監(jiān)控、操縱的信息聽覺顯示1、信息短或不需遲延2、簡單且要求快速傳遞3、不適合其它方式傳遞或其它方式傳遞負(fù)荷已很重觸覺顯示1、簡單且要求快速傳遞2、視、聽覺通道負(fù)荷過重3、使用視、聽覺通道傳遞有困難4.1視覺特征第4頁,共143頁，2024年2月25日，星期天4.1視覺特征手機界面顯示方式信息傳遞的特征視覺顯示界面比較復(fù)雜和抽象的信息，文字，圖片，影像等不需急迫傳遞，傳遞的信息很長，或者需較長時間保留的信息所處環(huán)境不適宜聽覺信息的傳遞或聽覺傳遞負(fù)荷過重控制界面后的反饋信息，如顯示短消息已發(fā)送聽覺顯示界面簡單且需快速傳遞，較短或無法延遲的信息，如通話等無意識狀況下的提示信息，如鬧鈴，來電等控制界面后的反饋信息，如按鍵的聲音休閑或放松時所用的信息，如歌曲或游戲的音樂觸覺顯示界面使用視聽覺通道傳遞信息困難或負(fù)荷過重的場合，如震動提示靜態(tài)感官體驗的信息，如造型和材質(zhì)的手感動態(tài)感官體驗的信息，如打開翻蓋手機的信息感受控制界面后的反饋信息，如按鍵的鍵程實例：手機短消息、鈴聲等的設(shè)計第5頁,共143頁，2024年2月25日，星期天1、分析手機界面設(shè)計中各種信息為何采用該感覺通道，試從感覺通道與適用的場合進行分析。信息類型感覺通道原因文字/圖片/影像視覺通道傳遞比較復(fù)雜和抽象的信息文字/圖片/影像視覺通道不需急迫傳遞，傳遞的信息很長，或者需較長時間保留的信息短信息視覺通道所處環(huán)境不適宜聽覺信息的傳遞或聽覺傳遞負(fù)荷過重短消息已發(fā)送視覺通道控制界面后的反饋信息通話聽覺通道簡單且需快速傳遞，較短或無法延遲的信息鬧鈴/來電聽覺通道無意識狀態(tài)下的提示信息按鍵聲音聽覺通道控制界面后的反饋信息歌曲/游戲音樂聽覺通道休閑或放松時所用的信息震動提示觸覺通道使用視聽覺通道傳遞信息困難或負(fù)荷過重的場合第6頁,共143頁，2024年2月25日，星期天信息或消息常用的形式視覺聽覺短的或是簡單的長的或是復(fù)雜的日后將被提交及時處理事件處理一個空間位置需要立刻注意環(huán)境是暗的環(huán)境是很吵鬧的用戶持續(xù)不斷地與產(chǎn)品發(fā)生接觸第7頁,共143頁，2024年2月25日，星期天4.1視覺特征物體發(fā)出的或反射的光透射到視網(wǎng)膜上，在視網(wǎng)膜上產(chǎn)生光化學(xué)反應(yīng)，視神經(jīng)把神經(jīng)沖動傳到到大腦形成視覺。視覺三要素——光、對象、眼睛第8頁,共143頁，2024年2月25日，星期天適宜刺激是光。人眼所能感覺到的波長大約是380nm到780nm。

全部電磁光譜中的可見光譜第9頁,共143頁，2024年2月25日，星期天視網(wǎng)膜內(nèi)壁上有視桿細(xì)胞和視錐細(xì)胞兩種視覺細(xì)胞，功能互相不同。視覺細(xì)胞類型其作用的條件色彩識別能力在視網(wǎng)膜中的位置視桿細(xì)胞光線很弱只能區(qū)別黑白，無分辨顏色的功能邊緣區(qū)域視錐細(xì)胞光線很強能分辨顏色和細(xì)節(jié)中心區(qū)域進入電影院、太陽下第10頁,共143頁，2024年2月25日，星期天4.1視覺特征視野：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。分為一般視野、色覺視野、微觀視野和宏觀視野。視野第11頁,共143頁，2024年2月25日，星期天一般視野在垂直面內(nèi)的靜視野最大范圍角度為130度，以視水平線為準(zhǔn)，最大仰角為60度，最大俯角為70度。第12頁,共143頁，2024年2月25日，星期天在水平面內(nèi)雙眼總的視野大約是180度，兩眼內(nèi)側(cè)重合60度，外側(cè)各90度。第13頁,共143頁，2024年2月25日，星期天色覺視野：視網(wǎng)膜除能辨別光的明暗外，還有很強的辨色能力，可以分辨出180多種顏色。人眼的視網(wǎng)膜能辨別波長不同的光波，在波長380nm--780nm的可見光譜中，光波波長只相差3nm，人眼即可分辨，但主要是紅、橙、黃、綠、青、藍、紫等七色。人眼區(qū)別不同顏色的機理，常用光的“三原色學(xué)說”來解釋，該學(xué)說認(rèn)為紅、綠、藍三種基本色，其余的顏色都可由這三種基本色混合而成，并認(rèn)為在視網(wǎng)膜中有三種視錐細(xì)胞，含有三種不同的感光色素分別感受三種基本顏色。缺乏辨別某種顏色的能力，稱為色盲，若辨別某種顏色的能力較弱，則稱為色弱。第14頁,共143頁，2024年2月25日，星期天180白。120黃。100藍。60綠紅。

色覺視野130。白95。黃80。藍45。紅40。綠水平方向的色覺視野垂直方向的色覺視野白色視野最大，其次為黃、藍、紅、綠。色覺視野和被看對象的顏色和被襯色有關(guān)。4.1視覺特征第15頁,共143頁，2024年2月25日，星期天微觀視野和宏觀視野視距為25cm，人眼能分辨物體兩點間最小距離為0.075mm顯微鏡----微觀視野250萬倍望遠(yuǎn)鏡----宏觀視野20億光年4.1視覺特征第16頁,共143頁，2024年2月25日，星期天4．1．2視角和視力視角：是被看對象中兩點光線投入眼角的相交角度。

α=2arctg(D/2L)α視角，D被看對象上兩點的距離，L眼睛至被看對象的距離4.1視覺特征第17頁,共143頁，2024年2月25日，星期天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的視角的倒數(shù)。

視力=1/能夠分辨的最小物體的視角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。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。4.1視覺特征第18頁,共143頁，2024年2月25日，星期天4．1．3對比感度顏色對比和亮度對比Cp=ΔLp/Lb=(Lb-Lo)/LbSc=1/CpCp臨界對比，Lb背景亮度，Lo零件亮度，ΔLp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。Sc對比感度4.1視覺特征第19頁,共143頁，2024年2月25日，星期天4．1．4適應(yīng)性適應(yīng)——人眼對光亮變化的順應(yīng)性稱為適應(yīng)。暗→明1分鐘明→暗4-6分鐘，完全適應(yīng)需要30分鐘4.1視覺特征進入電影院、太陽下第20頁,共143頁，2024年2月25日，星期天對工作面設(shè)計提出的要求：工作面的光亮要均勻，避免產(chǎn)生陰影。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多。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。4.1視覺特征LED儀表數(shù)字顯示屏亮度變化要考慮晝夜環(huán)境的影響。如LED數(shù)字鐘表第21頁,共143頁，2024年2月25日，星期天物體表面產(chǎn)生刺眼和耀眼的強烈光線叫炫光。4.1視覺特征4．1．4

炫光第22頁,共143頁，2024年2月25日，星期天炫光的影響：1）使眼睛的瞳孔直徑減小，在視野內(nèi)亮度不變的條件下降低了視網(wǎng)膜上的照度。

2）眩光在眼球媒質(zhì)內(nèi)散射，減弱了被看對象與背景間的對比；

3）視覺細(xì)胞受高亮度光源的刺激，使大腦皮層細(xì)胞產(chǎn)生相互作用，因而使對對象的觀察模糊。研究表明，做精細(xì)工作時，眩光在20分鐘之內(nèi)就會使差錯明顯增加，工效顯著降低。4.1視覺特征4．1．4

炫光第23頁,共143頁，2024年2月25日，星期天炫光的種類直接炫光和反射炫光直接炫光由天然光或強烈人工光源直接引起的。如陽光或日光燈照到計算機顯示屏幕上.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.4.1視覺特征依眼睛不適程度分為：不適眩光：不影響視力但不舒適。失能眩光：除了有不適感外，會直接干擾視力。目盲眩光：強眩光，遠(yuǎn)離一段時間后仍無法看清事物。第24頁,共143頁，2024年2月25日，星期天減少炫光的方法對直接炫光：減少引起炫光的面積；增大視線和炫光源的夾角；提高炫光周圍的亮度。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。4.1視覺特征第25頁,共143頁，2024年2月25日，星期天4.1視覺特征第26頁,共143頁，2024年2月25日，星期天4．1．6視錯覺

錯覺：對外界事物不正確的知覺4.1視覺特征視錯覺：就是當(dāng)人觀察物體時，基于經(jīng)驗主義或不當(dāng)?shù)膮⒄招纬傻腻e誤的判斷和感知。視錯：是指觀察者在客觀因素干擾下或者自身的心理因素支配下，對圖形產(chǎn)生的與客觀事實不相符的錯誤的感覺。比如，法國國旗紅：白：藍三色的比例為35：33：37，而我們卻感覺三種顏色面積相等。這是因為白色給人以擴張感覺，而藍色則有收縮的感覺，這就是視錯覺。第27頁,共143頁，2024年2月25日，星期天視錯覺圖矛盾空間第28頁,共143頁，2024年2月25日，星期天少女與巫婆第29頁,共143頁，2024年2月25日，星期天4．1．6視錯覺4.1視覺特征視錯覺的利用矮中見高在居室中，一部分做吊燈，而另一部分不做，那么沒有吊燈的部分就會顯得“高”了。虛中見實通過條形或整幅的鏡面玻璃，制造出一個虛的空間，而虛的空間在視覺上卻是實的空間。冷調(diào)降溫例如廚房大面積使用深色時，我們呆在里面，就會覺得溫度下降2-3度。粗中見細(xì)在光潔度比較高的材質(zhì)邊上，放置一些粗糙的材質(zhì)，例如復(fù)古磚和鵝卵石，那么光潔的材質(zhì)會顯得更光潔，這就是對比形成的視錯覺。曲中見直一些建筑的天花板往往并不是平的，當(dāng)彎曲度不是很大的情況下，可以通過處理四條邊附近的平直角，造成視覺上的整體平整感。第30頁,共143頁，2024年2月25日，星期天4．1．6視錯覺1長度錯覺4.1視覺特征第31頁,共143頁，2024年2月25日，星期天4．1．6視錯覺1長度錯覺4.1視覺特征第32頁,共143頁，2024年2月25日，星期天4．1．6視錯覺1長度錯覺4.1視覺特征第33頁,共143頁，2024年2月25日，星期天4．1．6視錯覺1長度錯覺4.1視覺特征第34頁,共143頁，2024年2月25日，星期天2方位錯覺4.1視覺特征第35頁,共143頁，2024年2月25日，星期天2方位錯覺4.1視覺特征第36頁,共143頁，2024年2月25日，星期天3透視錯覺4.1視覺特征第37頁,共143頁，2024年2月25日，星期天4對比錯覺4.1視覺特征第38頁,共143頁，2024年2月25日，星期天視錯覺圖第39頁,共143頁，2024年2月25日，星期天4．1．7顏色視覺4.1視覺特征第40頁,共143頁，2024年2月25日，星期天4．1．7顏色視覺人眼可以看到波長380-780nm的電磁波小于380nm(紫外線，X射線等)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藍色470450-480綠色510480-575黃色580575-595橙色610595-620紅色700620-7804.1視覺特征第41頁,共143頁，2024年2月25日，星期天視網(wǎng)膜上圓錐細(xì)胞感應(yīng)顏色信息。視網(wǎng)膜上有三種圓錐細(xì)胞，分別感受紅、綠、藍三種基本色。同等強刺激-白色；同等中刺激-灰色；同等弱刺激-黑色；4.1視覺特征第42頁,共143頁，2024年2月25日，星期天4．1．8視駝峰現(xiàn)象

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。4.1視覺特征第43頁,共143頁，2024年2月25日，星期天視駝峰現(xiàn)象的應(yīng)用1機電產(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。2圖像識別3電視機上色邊電路4攝影技術(shù)4.1視覺特征第44頁,共143頁，2024年2月25日，星期天4．2．1視覺的運動規(guī)律1．眼睛的水平運動比垂直運動快2．實現(xiàn)習(xí)慣于從左到右和從上到下運動，看圓形內(nèi)的東西時，總是沿順時針方向看的迅速

儀表刻度方向也遵循這一原則3．眼睛朝上下方向運動比沿水平方向運動容易疲勞，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)確得多水平儀表誤讀率28%，垂直儀表誤讀率35%4.2視覺分布與設(shè)計布置區(qū)的劃分第45頁,共143頁，2024年2月25日，星期天4

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。視區(qū)布置也遵循這一原則

5兩眼的運動是協(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。6對直線輪廓比對曲線輪廓更容易接受。儀表外形多為橫向長方形4.2視覺分布與設(shè)計布置區(qū)的劃分第46頁,共143頁，2024年2月25日，星期天

顏色對比與人眼辨色能力有一定關(guān)系。當(dāng)人們從遠(yuǎn)處辨認(rèn)前方的多種不同顏色時，其易于辨認(rèn)的順序是紅、綠、黃、白。當(dāng)兩種顏色相配在一起時，易于辨認(rèn)的順序是：

黃底黑字，黑底白字，藍底白字，白底黑字等。

4.2視覺分布與設(shè)計布置區(qū)的劃分第47頁,共143頁，2024年2月25日，星期天選用清晰配色方案：黑與黃、黑與白等。4.2視覺分布與設(shè)計布置區(qū)的劃分

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，藍底白字，白底黑字等。第48頁,共143頁，2024年2月25日，星期天4．2．2視區(qū)的分布和色覺范圍

1水平方向的視區(qū)10度為最佳視區(qū)20度為瞬息區(qū)30度為有效區(qū)120度最大視區(qū)4.2視覺分布與設(shè)計布置區(qū)的劃分第49頁,共143頁，2024年2月25日，星期天2垂直方向的視區(qū)最佳視線：視水平線下10度左右良好視區(qū)：視水平線以上10度和以下30度最大視區(qū)：視水平線以上60度和以下70度4.2視覺分布與設(shè)計布置區(qū)的劃分第50頁,共143頁，2024年2月25日，星期天3最敏感的色覺范圍白天：555nm的黃綠光暗視覺：綠光。在暗黑天,視敏感的波長向短波方向移動4.2視覺分布與設(shè)計布置區(qū)的劃分第51頁,共143頁，2024年2月25日，星期天4最小分辨角最小分辨角為0．7’隨照度、環(huán)境、顏色和視線方向有所變化例如白天和晚上、航海環(huán)境、對象顏色等4.2視覺分布與設(shè)計布置區(qū)的劃分第52頁,共143頁，2024年2月25日，星期天4．2．3設(shè)計布置區(qū)的劃分A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。B最佳區(qū)域：視覺和手操作的最佳區(qū)域C輔助區(qū)域D最大區(qū)域0504.2視覺分布與設(shè)計布置區(qū)的劃分第53頁,共143頁，2024年2月25日，星期天司機-汽車三要素基本模型第54頁,共143頁，2024年2月25日，星期天機器至人的信息傳遞有視覺顯示、聽覺顯示、觸覺顯示等，視覺顯示是最重要的。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。4.3顯示裝置和指示式儀表的設(shè)計顯示裝置：機器設(shè)備向人傳遞信息的裝置。目的：將機器的運行狀態(tài)采用數(shù)值形式定量傳達或用規(guī)定的形式定性表現(xiàn)，為機器操縱管理人員控制機器提供依據(jù)。第55頁,共143頁，2024年2月25日，星期天視覺顯示

主要優(yōu)點：采用數(shù)字、文字、圖形、動畫等多種形式；傳示信息便于延時保留和儲存。聽覺顯示主要優(yōu)點：即時性、警示性強，能向所有方向傳示信息且不易受到阻隔。主要缺點聽覺信息與環(huán)境之間的相互干擾較大。第56頁,共143頁，2024年2月25日，星期天顯示的典型應(yīng)用使用例子顯示狀態(tài)電子燈亮，顯示“準(zhǔn)備好了”打印機上顯示“出紙”信息定時器指示周期工作時的嗡嗡聲復(fù)印機上的控制標(biāo)志符號確認(rèn)功能投幣電話機上的圖表指示用戶手冊上的插圖為五速度汽車傳動的齒輪移動標(biāo)志符號汽車上的警報燈發(fā)出警告割草機上的警報標(biāo)志符號顯示質(zhì)信息在汽車上的溫度計量器（熱、冷、正常）壓力計量器顯示量信息車速表計數(shù)器第57頁,共143頁，2024年2月25日，星期天4.3顯示裝置和指示式儀表的設(shè)計第58頁,共143頁，2024年2月25日，星期天4．3．1視覺顯示裝置的種類和特點

一般分為三大類：數(shù)字顯示、模擬顯示、電子顯示數(shù)字顯示指直接用數(shù)碼來顯示機器工作狀態(tài)各參數(shù)的裝置4.3顯示裝置和指針式儀表的設(shè)計第59頁,共143頁，2024年2月25日，星期天4．3．1視覺顯示裝置的種類和特點

一般分為三大類：數(shù)字顯示、模擬顯示、電子顯示模擬顯示用刻度和指針來顯示機器工作狀態(tài)各參數(shù)的裝置電子顯示器用光信號組成的字符或圖像，通過顯示屏幕顯示各種狀態(tài)及數(shù)量的裝置。4.3顯示裝置和指針式儀表的設(shè)計第60頁,共143頁，2024年2月25日，星期天哪個讀數(shù)更快些？4.3顯示裝置和指針式儀表的設(shè)計第61頁,共143頁，2024年2月25日，星期天氧氣壓力表4.3顯示裝置和指針式儀表的設(shè)計第62頁,共143頁，2024年2月25日，星期天數(shù)字顯示器與模擬顯示器的選擇

數(shù)字顯示：直接用數(shù)碼來顯示

模擬顯示：用刻度和指針來指示4.3顯示裝置和指針式儀表的設(shè)計第63頁,共143頁，2024年2月25日，星期天4.3顯示裝置和指針式儀表的設(shè)計狀況比較受歡迎的顯示模擬數(shù)字活動指示，固定刻度固定指示，移動刻度讀取精確性是重要的√讀取速度是重要的√√數(shù)值改變得很快或是很頻繁√用戶需要變化率的信息√用戶需要相對于固定數(shù)值改變了的信息√能顯示的最小的空間√√用戶要求設(shè)置數(shù)值√√為數(shù)量信息選擇最合適的顯示方式第64頁,共143頁，2024年2月25日，星期天視覺顯示器按顯示功能可分為：讀數(shù)用儀表用數(shù)值顯示機器的有關(guān)參數(shù)和狀態(tài)。如汽車的時速表。檢查用儀表用以顯示系統(tǒng)狀態(tài)參數(shù)偏離正常值的情況。警戒用儀表用以顯示機器是處于正常區(qū)、警戒區(qū)還是危險區(qū)?？捎镁G、黃、紅三種不同的顏色或不同圖形符號將警戒區(qū)、危險區(qū)與正常區(qū)明顯區(qū)別開來。追蹤用儀表這類顯示器必須顯示實際狀態(tài)與需要達到的狀態(tài)之間的差距及其變化趨勢。宜選擇直線形儀表或指針運動的圓形儀表。選用熒光屏顯示更為理想。調(diào)節(jié)用儀表用以顯示操縱器調(diào)節(jié)的值，不顯示機器系統(tǒng)運行的動態(tài)過程。一般采用指針運動式或刻度盤運動式。4.3顯示裝置和指針式儀表的設(shè)計第65頁,共143頁，2024年2月25日，星期天4.3顯示裝置和指針式儀表的設(shè)計第66頁,共143頁，2024年2月25日，星期天4.3顯示裝置和指針式儀表的設(shè)計第67頁,共143頁，2024年2月25日，星期天示波器是一種用途十分廣泛的電子測量儀器。它能把肉眼看不見的電信號變換成看得見的圖象，便于人們研究各種電現(xiàn)象的變化過程。4.3顯示裝置和指針式儀表的設(shè)計第68頁,共143頁，2024年2月25日，星期天

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4.3顯示裝置和指針式儀表的設(shè)計第69頁,共143頁，2024年2月25日，星期天4．3．2指針式儀表設(shè)計的人機學(xué)問題

需要考慮的人機學(xué)參數(shù)：操縱者與顯示裝置間的觀察距離；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；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。4.3顯示裝置和指針式儀表的設(shè)計第70頁,共143頁，2024年2月25日，星期天1刻度盤的形狀和大小

①圓形②半圖形③偏心半圓形④水平弧形⑤垂直弧形⑥水平直線形⑦垂直直線形⑧開窗形4.3顯示裝置和指針式儀表的設(shè)計第71頁,共143頁，2024年2月25日，星期天1刻度盤的形狀和大小

4.3顯示裝置和指針式儀表的設(shè)計第72頁,共143頁，2024年2月25日，星期天1刻度盤的形狀和大小

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>豎直直線形模擬式儀表形式與誤讀率4.3顯示裝置和指針式儀表的設(shè)計第73頁,共143頁，2024年2月25日，星期天比

較開窗式：數(shù)字式儀表的一種變形優(yōu)點：認(rèn)讀區(qū)域很小，視線集中，讀數(shù)準(zhǔn)確快捷；缺點：不掌握易信息變化趨勢及狀態(tài)，跟蹤調(diào)節(jié)不方便。圓形儀表盤優(yōu)點：兩類刺激，觀察時視線掃描路徑短，

認(rèn)讀較快；缺點：讀數(shù)的起始點和終止點可能混淆。直線形的儀表盤缺點：單類刺激，掃描路徑長，認(rèn)讀比較慢、

誤讀率高4.3顯示裝置和指針式儀表的設(shè)計第74頁,共143頁，2024年2月25日，星期天根據(jù)指針與度盤相對運動分類：

指針運動刻度盤固定刻度盤運動指針固定4.3顯示裝置和指針式儀表的設(shè)計第75頁,共143頁，2024年2月25日，星期天刻度盤的大小

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)。

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。4.3顯示裝置和指針式儀表的設(shè)計第76頁,共143頁，2024年2月25日，星期天刻度標(biāo)記的數(shù)量刻度盤的最小允許直徑/mm觀察距離50CM觀察距離90CM38507010015020030025.425.425.436.454.472.8109.025.432.545.564.398.0129.6196.0觀察距離和標(biāo)記數(shù)量與刻度盤直徑的關(guān)系4.3顯示裝置和指針式儀表的設(shè)計第77頁,共143頁，2024年2月25日，星期天認(rèn)讀速度和讀錯率與刻度盤直徑的關(guān)系圓形刻度盤直徑/mm觀察時間（秒）平均反應(yīng)時間（秒）讀錯率（%）2544700.820.720.750.760.720.756412懷特實驗4.3顯示裝置和指針式儀表的設(shè)計第78頁,共143頁，2024年2月25日，星期天刻度盤直徑D大小應(yīng)該適當(dāng)

D<17.5mm

無錯認(rèn)讀速度大為降低。

25mm<D<80mm隨著D增加，讀數(shù)速度與準(zhǔn)確度提高，讀錯率下降；

D>80mm隨著D增加，讀數(shù)速度與準(zhǔn)確度下降，讀錯率上升；

35mm<D<70mm讀數(shù)速度與準(zhǔn)確度無差別；4.3顯示裝置和指針式儀表的設(shè)計第79頁,共143頁，2024年2月25日，星期天

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。4.3顯示裝置和指針式儀表的設(shè)計第80頁,共143頁，2024年2月25日，星期天2刻度和刻度線設(shè)計

刻度大小度盤上刻度線之間的距離稱為刻度。4.3顯示裝置和指針式儀表的設(shè)計第81頁,共143頁，2024年2月25日，星期天刻度大小

人眼直接讀數(shù)，刻度最小尺寸為0.6~1mm

視距為750mm時，通常取1~2.5mm；

觀察時間受限時，通常取4~8mm。不同材料最小刻度值4.3顯示裝置和指針式儀表的設(shè)計第82頁,共143頁，2024年2月25日，星期天刻度線類型刻度線分類：長刻度線中刻度線短刻度線為了避免認(rèn)讀錯誤，可以采用遞增式刻度線。4.3顯示裝置和指針式儀表的設(shè)計第83頁,共143頁，2024年2月25日，星期天刻度線寬度：

一般取刻度大小的5%～15%

普通刻度線寬度：0.1mm

精密裝置刻度線寬度:0.0015～0.1mm

遠(yuǎn)距離觀察時刻度線寬度：0.6、0.8mm

刻度線長度選擇。視距為“L”

長刻度線長度＝L/90

中刻度線長度＝L/125

短刻度線長度＝L/200

10%讀數(shù)誤差最小第84頁,共143頁，2024年2月25日，星期天刻度線長度與視距的關(guān)系視距(m)長刻度線長度(mm)中刻度線長度(mm)短刻度線長度(mm)0.50.5~0.90.9~1.81.8~3.63.6~6.05.510.020.040.067.04.17.114.028.048.02.34.38.617.029.04.3顯示裝置和指針式儀表的設(shè)計第85頁,共143頁，2024年2月25日，星期天刻度方向刻度方向刻度盤上刻度值遞增順序和認(rèn)讀方向?？潭确较蛟O(shè)計刻度方向必須遵循視覺規(guī)律，水平直線型應(yīng)從左至右；豎直直線型應(yīng)從下到上；圓形刻度應(yīng)按順時針方向安排刻度值。4.3顯示裝置和指針式儀表的設(shè)計第86頁,共143頁，2024年2月25日，星期天刻度值數(shù)字的標(biāo)注：

避免采用小數(shù)或者分?jǐn)?shù)，避免換算。適宜刻度標(biāo)值不適宜刻度標(biāo)值4.3顯示裝置和指針式儀表的設(shè)計第87頁,共143頁，2024年2月25日，星期天每個刻度的單位值：1，2，5或1，2，5X10n個單位4.3顯示裝置和指針式儀表的設(shè)計第88頁,共143頁，2024年2月25日，星期天

一般應(yīng)采取表中“優(yōu)”的累進法，只是在不得已的情況下才使用“可”，而絕對不能使用“差”的累進法。人最易讀取自然增加的數(shù)字。

4.3顯示裝置和指針式儀表的設(shè)計第89頁,共143頁，2024年2月25日，星期天刻度設(shè)計注意事項A、不要以點代替刻度線；B、刻度線的基線用細(xì)實線為好；C、刻度線不可很長而且很擠；D、不要設(shè)計成間距不均勻的刻度。4.3顯示裝置和指針式儀表的設(shè)計第90頁,共143頁，2024年2月25日，星期天3

符號文字的設(shè)計

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。

字符大?。罕M可能大，一般為觀察距離的1/200。

數(shù)字的立位：必須任何時候都同指針垂直。正對著操縱者。

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）4.3顯示裝置和指針式儀表的設(shè)計第91頁,共143頁，2024年2月25日，星期天字符的大小主要與視距、照度以及背景色彩搭配有關(guān)字符高度

H=L／200或者H=La／3600其中L為視距，a為視角(多為10’-30’

)字符寬度字符寬高比：3:2字體筆畫寬與字高比：1:8、1:64.3顯示裝置和指針式儀表的設(shè)計第92頁,共143頁，2024年2月25日，星期天字符高度尺寸D與視距L的對照關(guān)系4.3顯示裝置和指針式儀表的設(shè)計第93頁,共143頁，2024年2月25日，星期天字符的立位儀表盤面上字符數(shù)碼立位的正確選擇，與指針盤面的相對運動關(guān)系有關(guān)盤面固定，指針旋轉(zhuǎn)盤面旋轉(zhuǎn)，標(biāo)記固定4.3顯示裝置和指針式儀表的設(shè)計第94頁,共143頁，2024年2月25日，星期天刻度標(biāo)示的比較4.3顯示裝置和指針式儀表的設(shè)計第95頁,共143頁，2024年2月25日，星期天盤面結(jié)構(gòu)與字符數(shù)碼的立位①一般最小刻度不標(biāo)數(shù)，最大刻度必須標(biāo)數(shù)。②指針運動式儀表標(biāo)數(shù)的數(shù)碼應(yīng)當(dāng)垂直，表面運動的儀表數(shù)碼應(yīng)當(dāng)按圓形排列。③若儀表表面的空間足夠大，則數(shù)碼應(yīng)標(biāo)在刻度記號外側(cè)，以避免它被指針擋??；若表面空間有限，應(yīng)將數(shù)碼標(biāo)在刻度內(nèi)側(cè)，以擴大刻度間距。指針處于儀表表面外側(cè)的儀表，數(shù)碼應(yīng)一律刻在刻度內(nèi)側(cè)。④開窗式儀表窗口的大小至少應(yīng)能顯示被指示數(shù)字及其上下兩側(cè)的兩個數(shù)，以便觀察指示運動的方向和趨勢。⑤對于表面運動的小開窗儀表，其數(shù)碼應(yīng)按順時針排列。當(dāng)窗口垂直時，安排在刻度的右側(cè)；當(dāng)窗口水平時，安排在刻度的下方，并且使字頭向上。23452第96頁,共143頁，2024年2月25日，星期天盤面結(jié)構(gòu)與字符數(shù)碼的立位⑥對于圓形儀表，不論表面運動式或指針運動式，均應(yīng)使數(shù)碼按順時針方向依次增大。數(shù)值有正負(fù)時，0位設(shè)在時針12時位置上，順時針方向表示“正值”，逆時針方向表示“負(fù)值”。對于長條形儀表，應(yīng)使數(shù)碼按向上或向右順序增大。⑦不做多圈使用的圓形儀表，最好在刻度全程的頭和尾之間斷開，其首尾的間距以相當(dāng)于一個大刻度間距為宜。第97頁,共143頁，2024年2月25日，星期天開窗式儀表的窗口應(yīng)能顯示出被指出的數(shù)字及上下相鄰的兩個數(shù)字，標(biāo)數(shù)應(yīng)順時針輻射定向安排。為了不干擾對顯示信息的識讀，刻度盤上除了刻度線和必要的字符外，一般不加任何附加裝飾；一些說明儀表使用環(huán)境、精度的字符應(yīng)安排在不顯眼的地方。4.3顯示裝置和指針式儀表的設(shè)計第98頁,共143頁，2024年2月25日，星期天4

指針設(shè)計

形狀應(yīng)單純明確，頭頂尖，尾部平，中間等寬或狹長三角形。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4.3顯示裝置和指針式儀表的設(shè)計第99頁,共143頁，2024年2月25日，星期天指針的寬度——指針針尖寬度應(yīng)與最短刻度線等寬，但不應(yīng)大于兩刻度線間的距離。指針不應(yīng)接觸刻度盤面，但要盡量貼近盤面。精度要求很高的儀表，其指針和刻度盤面應(yīng)裝配在同一平面內(nèi)。指針的長度——指針的針尖不要覆蓋刻度，一般要離開刻度記號1.6mm左右，圓形刻度盤的指針長度不要超過它的半徑，需要超過半徑時，其超過部分的顏色應(yīng)與盤面的顏色相同。4.3顯示裝置和指針式儀表的設(shè)計第100頁,共143頁，2024年2月25日，星期天指針的顏色——指針的顏色與刻度盤的顏色應(yīng)有較鮮明的對比，但指針與刻度線的顏色和字符的顏色應(yīng)該相同。零點位置——指針零點位置大都在相當(dāng)于始終12點或9點的位置上。色彩匹配——指針、刻度和表盤的配色關(guān)系要符合人的色覺原理，黑色配色的清晰度較高。4.3顯示裝置和指針式儀表的設(shè)計第101頁,共143頁，2024年2月25日，星期天零點位置：9點和12點位置指針零點的位置大都在時鐘的12點和九點的位置上。abc4.3顯示裝置和指針式儀表的設(shè)計第102頁,共143頁，2024年2月25日，星期天顏色設(shè)計儀表顏色設(shè)計主要指刻度盤、刻度線、字符以及指針的顏色匹配問題。級次12345678910清晰

程度底色

被襯色

模糊

程度底色

被襯色

4.3顯示裝置和指針式儀表的設(shè)計第103頁,共143頁，2024年2月25日，星期天色彩單色界面：對認(rèn)讀速度和誤讀率有影響：墨綠色和淡黃色儀表表面分別配上白色和黑色的刻度線時，其誤讀率最小，而黑色和灰黑色儀表表面配上白色刻度線時，其誤讀率最大，不宜使用。一般條件下，即無需暗適應(yīng)下，以亮底暗字為佳；當(dāng)儀表在暗處，觀察者在明處，即需暗適應(yīng)下，以暗底亮字為好。第104頁,共143頁，2024年2月25日，星期天彩色界面設(shè)計準(zhǔn)則：非專業(yè)用戶或不常使用顯示器的用戶，顏色限制在1-4種，最多不超過7種。為了盡可能提高分辨能力，可以選擇一些特殊的顏色來擴大兩種顏色的波長間隔，但不要采用僅與某種主色的深淺程度有所差別的顏色。避免同時顯示高飽和度的極端顏色。在大顯示器邊緣區(qū)域的小符號和小形狀不應(yīng)采用紅和綠。背景很大的形狀最好采用藍色（非飽和色），但藍色不要用于文字、細(xì)線或小形狀。在相互靠近或有物體/背景關(guān)系的場合采用反差的顏色無一定的準(zhǔn)則。字母符號的顏色必須與背景顏色形成對比。在使用顏色的時候，必須利用形狀或亮度作為一種輔助提示。顏色種類數(shù)增加，則標(biāo)注顏色物體的尺寸也應(yīng)增大。第105頁,共143頁，2024年2月25日，星期天汽車儀表盤配色4.3顯示裝置和指針式儀表的設(shè)計第106頁,共143頁，2024年2月25日，星期天4．3．3指示式儀表的顏色匹配盤面部分總體效果特殊用色4.3顯示裝置和指針式儀表的設(shè)計第107頁,共143頁，2024年2月25日，星期天盤面部分：選用清晰配色方案：黑與黃、黑與白。4.3顯示裝置和指針式儀表的設(shè)計第108頁,共143頁，2024年2月25日，星期天

總體效果：使總體顏色協(xié)調(diào)、淡雅，富有親切感和明快感。4.3顯示裝置和指針式儀表的設(shè)計第109頁,共143頁，2024年2月25日，星期天

特殊用色：

紅色:禁止、停止、危險和需立即處理的指示；黃色:注意和警告；綠色:安全、正常和允許運行；藍色:指令和必須遵守的規(guī)定；白色:表示其他狀態(tài)等。4.3顯示裝置和指針式儀表的設(shè)計第110頁,共143頁，2024年2月25日，星期天公路上的標(biāo)志4.3顯示裝置和指針式儀表的設(shè)計第111頁,共143頁，2024年2月25日，星期天隨著電子技術(shù)和計算機技術(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。例如，各種家電控制面板，數(shù)控機床的數(shù)控系統(tǒng)面板，各種計算機顯示屏幕，手機顯示屏等等。4.4電子顯示裝置設(shè)計第112頁,共143頁，2024年2月25日，星期天4.4電子顯示裝置設(shè)計第113頁,共143頁，2024年2月25日，星期天

4．4．1字符的形狀檢測時間：大寫優(yōu)于小寫；簡單優(yōu)于復(fù)雜；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4．4．2字符的大小字符大小要適當(dāng)，過小影響識別度；過大不經(jīng)濟。字符高寬比為2:1或1：1一般每個字符所占的水平視角在22’左右可以滿足要求。4.4電子顯示裝置設(shè)計第114頁,共143頁，2024年2月25日，星期天

4．4．3字符的亮度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。計算機屏幕上的字符亮度一般在10-180cd/m24．4．4屏幕上的背景亮度背景亮度不低于10cd/m2最優(yōu)值：70cd/m2

背景亮度和字符亮度之間應(yīng)有一定對比度4．4．5顯示屏幕外的環(huán)境亮度周圍環(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。4.4電子顯示裝置設(shè)計第115頁,共143頁，2024年2月25日，星期天4．5．1報警信號裝置的功用指示方面：引起操作者的注意或指示操作，具有傳遞信息的作用。執(zhí)行方面：借以反映某種指令，某種狀態(tài)，某些條件，或某類演變正在執(zhí)行或已經(jīng)執(zhí)行。4.5報警信號裝置設(shè)計第116頁,共143頁，2024年2月25日，星期天4．5．2信號燈的設(shè)計1．亮度：至少兩倍于背景亮度，背景以灰暗無光為好。2．顏色：紅色表示警戒、禁止、停頓或指示不安全；綠色表示正常運行；黃色表示提請注意。4.5報警信號裝置設(shè)計

第117頁,共143頁，2024年2月25日，星期天電工成套裝置中的指示燈4.5報警信號裝置設(shè)計

第118頁,共143頁，2024年2月25日，星期天3．閃光信號：引起操作者進一步注意——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。閃爍頻率：0.67--1.67hz4．信號形象化：不僅用顏色，也可以用形象化形狀加以區(qū)別。如高速公路收費處，機場等。4.5報警信號裝置設(shè)計

第119頁,共143頁，2024年2月25日，星期天4.5報警信號裝置設(shè)計

汽車內(nèi)部信號顯示燈形象第120頁,共143頁，2024年2月25日，星期天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。4.5報警信號裝置設(shè)計

第121頁,共143頁，2024年2月25日，星期天4．5．3

報警器

報警器一般是音響形的，如電鈴，汽笛，蜂鳴器等；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)。4.5報警信號裝置設(shè)計第122頁,共143頁，2024年2月25日，星期天直線形布置、弧形布置、彎折形布置4．6．1儀表盤的總體布置4.6儀表盤的總體布置第123頁,共143頁，2024年2月25日，星期天性能比較

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。

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。

彎折形一般是組合成型，安裝和結(jié)構(gòu)比較簡單，視覺條件好，炫光較少。4.6儀表盤的總體布置第124頁,共143頁，2024年2月25日，星期天顯示裝置較多時，儀表板改為弧圍或折彎形，也可采用多塊組合式面板；一般情況下可采用三塊組合式面板。圖控制臺面板的形式及其布置

a)弧圍形b）折彎形c)多塊組合式d)三塊折式第125頁,共143頁，2024年2月25日，星期天顯示裝置布置的一般原則如下：按視覺特性排列儀表排列的水平范圍應(yīng)大于垂直范圍。儀表的排列順序和方向應(yīng)遵循人眼自左至右、自上而下和順時針方向圓周運動掃視的視覺特性。人眼的觀察效率以左上方為最優(yōu)，其次是右上、左下，右下為最差，儀表應(yīng)按其重要程度和使用頻率的要求分別布置在觀察效率不同的方位上。排列應(yīng)盡量緊湊。所在平面與人的正常視線接近于垂直。第126頁,共143頁，2024年2月25日，星期天4．6．2儀表盤面上的儀表布置根據(jù)視覺運動規(guī)律，儀表盤應(yīng)為水平長方形，盤面的儀表順序和判讀順序一致。關(guān)系密切的儀表要靠近并考慮與操縱器的關(guān)系。4.6儀表盤的總體布置第127頁,共143頁，2024年2月25日，星期天按儀表的重要程度排列常用的主要顯示儀表應(yīng)盡可能排列在視野中心3°范圍內(nèi)；一般性顯示儀表可安排在20°~40°視野范圍內(nèi)；次要的顯示儀表可布置在40°~60°的視野范圍內(nèi)；對80°以外的視野范圍，因其視覺認(rèn)讀效率低，一般不宜放置顯示儀表。汽車常用控制器的排列：

速度表：最明顯易見位置；油表、里程表按觀察頻率依次排布。第128頁,共143頁，2024年2月25日，星期天按使用順序排列應(yīng)與儀表在操作過程中的使用順序一致，同