色彩在人机工程学中的应用分析

科技信息 现代人机工程学把人机环境系统作为一个统一的整体来研 究， 致力于创造最适合人操作的机械设备和作业环境， 使人机环境 系统相协调， 从而获得系统的最高综合效能。 当我们把操作者作为人机 系统中的一个 “环节” 来研究时， 我们发现在这一环节操作者需要进行 三步工作， 即： 感知、 决策和行动。 后两步的工作是完全建立在感知的基 础上的， 操作者通过感知获得机械设备和作业环境中的信息。 人感知外界信息的途径有： 视觉、 听觉、 嗅觉、 味觉和触觉， 根据有 关试验表明： 在人所能感知的信息中有 80%由视觉得来的。 而在视觉感 知中， 色彩的作用非常重要， 有研究显示人们在观察物体时， 最初的 20 秒中色彩感觉占 80%， 形态感觉占 20%； 两分钟后色彩占 60%， 形态占 40%； 五分钟后， 两者各占一半。可见对操作者而言， 色彩有先于形体完 成信息传递的能力。因此， 为实现人机系统的最高综合效能， 研究色彩 在机械设备和作业环境中的应用是非常有意义的。 本文依据色彩对操作者所产生的作用的不同，从人机工程学的角 度将其分为： 色彩的辨识作用、 色彩的警示作用和色彩心理暗示作用。 1色彩的辨识作用 在机械设备和作业环境中有大量的信息需要操作者辨认，比如操 作面板的按钮、 指针、 数据等， 这些信息的可辨识度与其所选用的色彩 息息相关。所谓 “可辨识度” 就是指确认对象存在的程度以及眼睛捕捉 外界物体所需要的距离或面积，影响可辨识度的重要的因素是背景色 彩与主体色彩的对比度。 影响这种对比度的因素又能进一步分为： 明度 对比、 色相对比和纯度对比。 色彩的明度对比对可辨识度的影响最为直接。为了保证信息能够 迅速准确地传递到操作者，目标信息的色彩必须和背景色彩在明度上 有较大差别。比如， 在白纸上画同样大小的圆形， 圆形采用黑色的可辨 识距离会比黄色大很多。曾经有人做过试验， 将不同颜色两两成组， 分 别当作同一字母的颜色和底色， 再进行辨识。比如， 白底蓝字的可辨识 距离为 44 米， 白底黄字则为 22 米， 白底灰字为 39 米； 而红底蓝字的可 辨识距离为 26 米， 红底黄字为 46 米， 红底黑字为 33 米。 这些试验数据 证明了明度差别对可辨识度的影响。 但是色彩的明度对比越大可辨识度就越好吗？ 也不完全是这样， 人 对不同色彩的敏感程度是有差异的，比如黑底黄字就比黑底白字要醒 目， 因此色相对于可辨识度也能产生一定的影响。同为纯色， 在黑底的 情况下， 可辨识度最高的色彩为黄色， 以下依次为橙色和红色； 而在白 底的情况下， 可辨识度最高的色彩为红色， 以下依次为橙色和紫色。此 外， 亮色、 高纯度的色彩和暖色， 比暗色、 低纯度的色彩和冷色更能引起 注意， 其可辨识度也相对较好。 此外， 在人机界面的设计中应注意一点： 人的眼睛在不同光照条件 下对于色彩的感知能力是不同的。在明适应时光谱中最明亮的区域在 黄和黄绿色之间， 即白天对于黄色光最敏感； 但暗适应时最亮而敏感的 光谱色位置移到了蓝绿这边，这是视网膜杆状细胞在弱光下最为活跃 且对红色不敏感。 因此， 人机界面在光线较暗的环境中的信息最好使用 蓝绿色进行显示； 而在日光下的最好使用橙色进行显示。 2色彩的警示作用 在机械设备和作业环境中有些信息要求必须引起操作者的注意， 这种情况下设计师可根据信息的重要程度来选择色彩方案。最重要的 信息可以选择用红色， 以下可选择黄色、 橙色、 绿色。 并且要注意底色的 选择， 必须保证底色和警示色在明度和纯度上有较大的对比度。 在特殊 情况下， 还可以使用闪烁的方式来强调警示作用。 为了能更好的发挥色彩的警示作用，我们还必须了解不同色彩的 色视野。 因为不同色彩对人的视觉刺激不同， 人能够发现这种色彩的视 野也就不同。实验表明， 人对于白色的色视野最宽， 上下左右都可以达 到 180； 黄色次之， 上下为 95， 左右为 120； 蓝色上下为 80， 左右为 100； 红色上下为 45， 左右为 60； 绿色最小， 上下为 40， 左右为 60。 这也就要求在设计时，当将红色和绿色作为关键信息的警示色时必须 将其放置于操作者视野的上下 40、 左右 60的范围内， 也就是视场的 中心区域内。 而一些普通的警示信息可使用黄色或蓝色， 放置于操作者 的视场中心区域以外的一些区域也能够起到警示的作用。遵循这样的 原则就能将色彩的警示作用发挥到最大。 3色彩的心理暗示作用 色彩的心理暗示作业在创造适合人操作的机械设备和作业环境中 的作用同样不容忽视， 色彩能引起人们多样的感情和心理效应， 如产生 寒暖感、 轻重感、 软硬感和强弱感； 在心理上产生明快与忧郁、 兴奋与恬 静等效应。如果应用得当， 色彩不仅可以调高人们的工作效率， 甚至可 以影响到人的身体机能。 德国的医院的 “医院色彩工程” 在这个方面就做出了有益的尝试。 比如， 蓝色能给人以宁静、 深邃之感， 具有明显的镇定作用， 所以急诊室 和病号服多采用蓝色； 孕妇房内的座椅、 窗帘等则以紫色调为主， 这可 以使孕妇的情绪得到安慰； 消化科和心理科病房以黄色为主， 因为黄色 能促进血液循环， 增加唾液腺的分泌， 刺激食欲； 而棕色能促进细胞的 增长， 使手术后的病人更快地得到康复， 于是手术康复科以棕色为主。 同时， 对医生来说， 色彩也大大提高了医生的工作效率。 比如， 绿色对人 的视觉神经最为适宜， 在诊断室里和手术室采用绿色， 能够缓解医生眼 睛疲劳， 提高工作效率。病人们对多彩的医院也都表示肯定。 有趣的是， 色彩不仅可以影响到人类的情绪和感觉， 还能影响到动 物的行为。 一些昆虫对于特定的色彩反应灵敏， 因此可以用色彩来驱赶 或吸引昆虫， 比如： 蚊子一般避开橙色、 黄色和粉红色而接近蓝色、 红色 和黑色， 这是美军热带制服颜色的参考依据； 与此相似， 养蜂人身穿白 色服装可以防蜂蜇， 而一旦穿上深色衣服便会遭到蜜蜂围攻； 苍蝇讨厌 蓝色而小飞虫喜欢黄色， 这些色彩知识对食品包装或加工、 厨房炊事和 环境卫生大有裨益。 4结论 由此可见， 色彩的辨识作用、 警示作用和心理暗示作用在人机工程 学领域有着不可替代的重要作用。合适的色彩搭配能够创造出适合人 操作的机械设备和作业环境， 使人机环境系统相协调， 从而获得系 统的最高综合效能。 我们期待随着研究的深入， 色彩能够在人机工程学 领域发货更大的作用。 参考文献 1 丁玉兰.人机工程学 M .北京： 北京理工大学出版社， 2000 2 朱介英.色彩学色彩设计与配色 M .北京： 中国青年出版 社， 2006 3 李亮之.色彩工效学与人机界面色彩设计 J .人类功效学， 2004 年 09 期 4 曹巨江， 程金霞.色彩感知在机械产品人性化设计中的应用 J . 机械设计与制造， 2007 年 4 期 色彩在人机工程学中的应用分析 华北电力大学 （保