人因工程第三章.ppt

1,人因工程,第三章 人体感知及其特征,2,目 录,第一节 感觉和知觉的特征 第二节 视觉机能及其特征 第三节 听觉机能及其特征 第四节 其他感觉机能及其特征,3,人机环境系统,4,第一节 感觉和知觉的特征,概述 感觉的基本特性 知觉的基本特性,5,一、概述,感觉 感觉是人脑对直接作用于感觉器官的客观事物个别属性的反映。 感觉是一种最简单而又最基本的心理过程，在人的各种活动过程中起着极其重要的作用。,6,一、概述,知觉 知觉是人脑对直接作用于感觉器官的客观事物和主观状况整体的反映。 知觉是在感觉的基础上产生的。感觉到的事物个别属性越丰富、越精确，对事物的知觉也就越完整，越正确。,7,二、感觉的基本特性,适宜刺激,表31 适宜刺激和识别特征,8,二、感觉的基本特性,感觉阈限 刚刚能引起感觉的最小刺激量，称为感觉阈下限；能产生正常感觉的最大刺激量，称为感觉阈上限。 刺激强度不允许超过上限，否则不但无效，而且还会引起相应感觉器官的损伤。 能被感觉器官所感受的刺激强度范围，称为绝对感觉阈值。,9,二、感觉的基本特性,感觉阈限 感觉器官不仅能感觉刺激的有无，而且能感受刺激的变化或差别。刚刚能引起差别感觉的刺激最小差别量，称为差别感觉阈限。 不同感觉器官的差别感觉阈限不是一个绝对数值，而是随最初刺激强度变化，且与最初刺激强度之比是个常数。,10,二、感觉的基本特性,感觉阈限 对于中等强度的刺激，其关系可用韦伯定律表示，即有： 式中 I为最初刺激强度；I为引起差别感觉的刺激增量；K为常数，又称韦伯分数。,11,二、感觉的基本特性,适应 感觉器官经持续刺激一段时间后，在刺激不变的情况下，感觉会逐渐减小以致消失，这种现象称为“适应”。,12,二、感觉的基本特性,相互作用 在一定条件下，各种感觉器官对其适宜刺激的感受能力都将受到其他刺激的干扰影响而降低，由此使感受性发生变化的现象称为感觉的相互作用。,13,二、感觉的基本特性,对比 同一感受器官接受两种完全不同但属同一类的刺激物的作用，而使感受性发生变化的现象称为对比。感觉的对比分为同时对比和继时对比两种。 几种刺激物同时作用于同一感受器官时产生的对比称为同时对比。 几个刺激物先后作用于同一感受器官时，将产生继时对比现象。,14,二、感觉的基本特性,余觉 刺激取消以后，感觉可以存在一极短时间，这种现象叫“余觉”。,15,三、知觉的基本特性,整体性,16,三、知觉的基本特性,整体性 接近,17,三、知觉的基本特性,整体性 相似,18,三、知觉的基本特性,整体性 封闭,19,三、知觉的基本特性,整体性 连续,20,三、知觉的基本特性,整体性 美的形态,21,三、知觉的基本特性,整体性 美的形态,22,三、知觉的基本特性,选择性 对象和背景的差别 对象和背景的差别越大(包括颜色、形态、刺激强度等方面)，对象越容易从背景中区分出来，并优先突出，给予清晰的反映；反之，就难予区分。,23,三、知觉的基本特性,选择性 对象的运动 在固定不变的背景上，活动的刺激物容易成为知觉对象。例如，航道的航标用闪光作信号，更能引人注意，提高知觉效率。,24,三、知觉的基本特性,选择性 主观因素 人的主观因素对于选择知觉对象相当重要，当任务、目的、知识、经验、兴趣、情绪等因素不同时，选择的知觉对象便不同。例如，情绪良好，兴致高涨时，知觉的选择面就广泛；而在抑郁的心境状态下，知觉的选择面就狭窄，会出现视而不见，听而不闻的现象。,25,三、知觉的基本特性,选择性 主观因素,26,三、知觉的基本特性,理解性 在知觉时，用以往所获得的知识经验来理解当前的知觉对象的特征，称为知觉的理解性。,27,三、知觉的基本特性,理解性,28,三、知觉的基本特性,恒常性 知觉的条件在一定范围内发生变化，而知觉的印象却保持相对不变的特性，叫知觉的恒常性。知觉恒常性是经验在知觉中起作用的结果，也就是说，人总是根据记忆中的印象、知识、经验去知觉事物的。,29,三、知觉的基本特性,恒常性 大小恒常性 看远处物体时，人的知觉系统补偿了视网膜映象的变化，因而知觉的物体是其真正的大小。,30,三、知觉的基本特性,恒常性 颜色恒常性 是与明度恒常性完全类似的现象。因为绝大多数物体之所以可见，是由于它们对光的反射，反射光这一特征赋予物体各种颜色。一般说来，即使光源的波长变动幅度相当宽，只要照明的光线既照在物体上也照在背景上，任何物体的颜色都将保持相对的恒常性。,31,三、知觉的基本特性,错觉 错觉是对外界事物不正确的知觉。总的来说，错觉是知觉恒常性的颠倒。,32,三、知觉的基本特性,错觉,33,三、知觉的基本特性,错觉,34,三、知觉的基本特性,错觉,35,三、知觉的基本特性,错觉,36,三、知觉的基本特性,错觉,37,三、知觉的基本特性,错觉,38,三、知觉的基本特性,错觉,39,三、知觉的基本特性,错觉,40,第二节 视觉机能及其特征,视觉刺激 视觉系统 视觉机能 视觉特征,41,一、视觉刺激,视觉的适宜刺激是光。光是放射的电磁波，如图37所示，呈波形的放射电磁波组成广大的光谱，其波长差异极大。,42,二、视觉系统,眼睛的构造,43,二、视觉系统,视觉是由眼睛、视神经和视觉中枢的共同活动完成的。,44,二、视觉系统,眼睛是视觉的感受器官，人眼是直径为2125mm的球体，其基本构造与照相机相类似。,眼睛的视角,45,三、视觉机能,视角与视力 视角是确定被看物尺寸范围的两端点光线射入眼球的相交角度。 眼睛能分辨被看物体最近两点的视角，称为临界视角。 视力是眼睛分辨物体细微结构能力的一个生理尺度，以临界视角的倒数来表示。,46,三、视觉机能,视野与视距 视野是指人的头部和眼球固定不动的情况下，眼睛观看正前方物体时所能看得见的空间范围，常以角度来表示。,47,三、视觉机能,视野与视距 在水平面内的视野,48,三、视觉机能,视野与视距 在垂直平面的视野,49,三、视觉机能,视野与视距 视距是指人在操作系统中正常的观察距离。一般操作的视距范围在3876cm之间。视距过远或过近都会影响认读的速度和准确性，而且观察距离与工作的精确程度密切相关，因而应根据具体任务的要求来选择最佳的视距。,50,三、视觉机能,中央视觉和周围视觉 在视网膜上分布着视锥细胞多的中央部位，其感色力强，同时能清晰地分辨物体，用这个部位视物的称为中央视觉。 视网膜上视杆细胞多的边缘部位感受多彩的能力较差或不能感受，故分辨物体的能力差。但由于这部分的视野范围广，故能用于观察空间范围和正在运动的物体，称其为周围视觉。,51,三、视觉机能,双眼视觉和立体视觉 当用单眼视物时，只能看到物体的平面，即只能看到物体的高度和宽度。 若用双眼视物时，具有分辨物体深浅、远近等相对位置的能力，形成所谓立体视觉。,52,三、视觉机能,色觉与色视野 视网膜除能辨别光的明暗外，还有很强的辨色能力，可以分辨出180多种颜色。人眼的视网膜可以辨别波长不同的光波，在波长为380780 nm的可见光谱中，光波波长只相差3nm，人眼即可分辨，但主要是红、橙、黄、绿、青、蓝、紫等七色。,53,三、视觉机能,色觉与色视野 缺乏辨别某种颜色的能力，称为色盲；若辨别某种颜色的能力较弱，则称色弱。 由于各种颜色对人眼的刺激不同，人眼的色觉视野也就不同。,54,三、视觉机能,暗适应和明适应 当人从亮处进入暗处时，刚开始看不清物体，而需要经过一段适应的时间后，才能看清物体，这种适应过程称为暗适应。 与暗适应情况相反的过程称为明适应。,55,三、视觉机能,暗适应和明适应,56,四、视觉特征,眼睛沿水平方向运动比沿垂直方向运动快而且不易疲劳；一般先看到水平方向的物体，后看到垂直方向的物体。因此，很多仪表外形都设计成横向长方形。 视线的变化习惯于从左到右，从上到下和顺时针方向运动。所以，仪表的刻度方向设计应遵循这一规律。,57,四、视觉特征,人眼对水平方向尺寸和比例的估计比对垂直方向尺寸和比例的估计要准确得多，因而水平式仪表的误读率(28)比垂直式仪表的误读率(35)低。 当眼睛偏离视中心时，在偏离距离相等的情况下，人眼对左上限的观察最优，依次为右上限，左下限，而右下限最差。视区内的仪表布置必须考虑这一特点。,58,四、视觉特征,两眼的运动总是协调的、同步的，在正常情况不可能一只眼睛转动而另一只眼睛不动；在一般操作中，不可能一只眼睛视物，而另一只眼睛不视物。因而通常都以双眼视野为设计依据。 人眼对直线轮廓比对曲线轮廓更易于接受。 颜色对比与人眼辨色能力有一定关系。,59,四、视觉特征,60,第三节 听觉机能及其特征,听觉刺激 听觉系统 听觉的物理特性,61,二、听觉系统,听觉是仅次于视觉的重要感觉，其适宜的刺激是声音。 振动的物体是声音的声源，振动在弹性介质(气体、液体、固体)中以波的方式进行传播，所产生的弹性波称为声波，一定频率范围的声波作用于人耳就产生了声音的感觉。 对于人来说，只有频率为2020000Hz的振动，才能产生声音的感觉。 低于20Hz的声波称为次声；高于20000Hz的声波称为超声，次声和超声人耳都听不见。,62,二、听觉系统,63,三、听觉的物理特性,频率响应 人耳能听闻的频率比为:,图313 听力损失曲线,64,三、听觉的物理特性,听觉绝对阈限 听觉的绝对阈限是人的听觉系统感受到最弱声音和痛觉声音的强度。它与频率和声压有关。 听觉的绝对阈限包括频率阈限、声压阈限和声强阈限。频率20HZ、声压210-5pa、声强声10-12W/m2的声音为听阈。低于这些值的声音不能产生听觉。而痛阈声音的频率为20000HZ、声压20pa、声强10W/m2，人耳的可听范围就是听阈与痛阈之间的所有声音。,65,三、听觉的物理特性,听觉的辨别阈限 辨别声音的方向和距离 正常情况下，人的两耳的听力是一致的，因此，根据声音到达两耳的强度和时间先后之差可以判断声源的方向。 听觉的掩蔽 一个声音被其它声音的干扰而听觉发生困难，只有提高该声音的强度才能产生听觉，这种现象称为声音的掩蔽。被掩蔽声音的听阈提高的现象，称为掩蔽效应。,66,第四节 其他感觉机能及其特征,肤觉 本体感觉,67,一、肤觉,触觉 温度觉 痛觉,68,二、本体感觉,人在进行各种操作活动的同时能给出身体及四肢所在位置的信息，这种感觉称为本体感觉。 本体感觉系统主要包括两个方面。一个是耳前庭系统，其作用主要是保持身体的姿势及平衡；另一个是运动觉系