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第四章视觉及视觉显示器 第一节视觉概述第二节视觉显示器的分类和设计原则第三节表盘式仪表显示中的人的因素第四节电子显示器设计中的人的因素第五节信号灯设计中的人的因素第六节字符标志设计中的人的因素 第一节视觉概述 一 视觉系统的构造和功能视觉系统包括 眼睛 传入神经和脑皮层视区等部分 二 视觉的空间特性 视野 视敏度三 视觉的时间特性四 颜色视觉 第二节视觉显示器的分类和设计原则 一 视觉显示器及分类1视觉显示器指依靠光波作用于人的眼睛向人提供外界信息的装置 二 视觉显示器的选择三 视觉显示器设计中的人机匹配原则 1 按显示状态分 静态和动态显示器2 按信息的量化分 数量和性质显示器3 按显示信息的表示方式分 形象显示器和抽象显示器4 根据其结构特点分 机电式显示器 电光式显示器 灯光显示器等5 按功用分 读数显示器 核查显示器 告警显示器 追踪显示器和调节显示器等 显示器的选择步骤 1确定显示器的功能要求2明确使用者的作业特点和身心素质要求3理解和比较显示器的物理特性 技术水平和可能存在的问题 4根据以上几步所考虑的问题和掌握的资料 从人机匹配的角度 选择功效高 安全可靠 费用合理的显示器 1要根据使用要求选择最适宜的视觉刺激纬度作信息代码 并将代码数目限制在人的绝对辨别能力允许的范围内 2要使显示精度与人的视觉辨别能力相适应3要尽量采用形象直观的显示方式4要尽量采用与所表示意义有内在联系的显示方式 避免使用与人们的习惯相冲突的显示方式 5要对同时呈现的有关信息尽可能实现综合显示 6要使显示的目标与背景时间在形状 亮度或颜色方面具有较鲜明的对比7要适应照明条件的变化 并避免产生眩光8把最重要和使用频次最多的显示器安放在最有利于辨认的位置9要使同时使用的显示器在信息编码上尽可能互相兼容10显示器与相应的控制器在空间关系和运动关系上应相互兼容 第三节表盘式仪表显示中的人的因素 一 概念二 表盘式仪表的形式三 刻度盘大小的设计四 刻度及标尺设计五 指针设计 概念 表盘式仪表是指相对于刻度盘的不同位置来显示信息的视觉显示器 1按刻度盘的形状分 开窗式 圆形 半园形 垂直带式和水平带式等基本类型 2按指针与刻度盘的运动关系分 刻度盘固定动指针和指针固定动刻度盘两类 三 刻度盘大小的设计 1格雷赛尔研究了圆形刻度盘的直径 从25毫米至100毫米 与刻度判读速度和正确率的关系 结果是 刻度盘直径为25 35毫米时判读效果随直径增大而提高 在直径35 70毫米的范围内判读成绩趋于稳定 表盘直径继续增大时 判读成绩下降 韦特的实验表明直径为44毫米的仪表认读效果最佳 查帕尼斯指出直径为75毫米的仪表可读性最佳 2结论 当刻度较小时 随着直径的增加 刻度上的基本元素的刻度间距 刻度标记 字符等都有相应的增大 这有利于改善认读条件 但当直径增至一定的范围后 人眼已足以清晰地分辨盘面上的基本元素 认读效果保持稳定 若直径继续增大 眼睛在认读过程中的扫描路线变长 从而对认读产生不利影响 1刻度间距与刻度读数单位间距 刻度间距指两个最小刻度标记之间的距离 刻度读数单位间距是需要读出的最小单位在刻度盘上的间距 两者最好一致 刻度间距一般以视角表示 视角临界值约为2分 最理想的间距为10分 2刻度读数进级 标尺上刻度间的数值关系称为刻度读数进级 一般认为采用以1或10的整倍数进行读数进级 如1 2 10 20 四 刻度及标尺设计 3刻度标记的尺寸 标尺上的刻度标记一般分大 中 小三类 各类刻度标记尺寸的设计以最小刻度标记为基础 最小刻度标记的宽度以占刻度间距的5 15 为宜 其长度 高度 应为刻度间距的25 50 中刻度标记的尺寸约为小刻度标记的1 1 5倍 大刻度标记的尺寸约为小刻度标记的1 5 2倍 4刻度读数方向 刻度读数方向的确定取决于表盘的形状 圆形或扇形仪表刻度读数方向与顺时针方向一致 垂直和水平带式仪表读数方向分别为自上而下和从左到右 5标尺数字定位 应遵循以下原则 1 刻度盘固定动指针仪表的数字应该与刻度盘的水平线垂直 指针固定动刻度盘仪表的数字应该与刻度垂直 2 指针位于刻度盘内的仪表 数字应标在刻度外侧 指针位于刻度盘外的仪表 数字应标在刻度内侧 3 开窗式仪表在窗口垂直和窗口水平时 数字应分别设在刻度的右侧和下方 五 指针设计 1形状 指针的形状尽可能简单 一般采用尾平 头尖 中间等宽的形状 2大小 指针的长度应短于刻度盘的半径 最好使指针的针尖刚好与刻度标记接触 而不与之重叠 3零点位置 随仪表类型和功用的不同而异 但总的来说 极大多数都应选在相当于时钟的12点和9点钟位置为忧 第四节电子显示器设计中的人的因素 一 图例二 显示亮度三 分辨率四 扫描速度五 颜色 二 显示亮度 1总的显示亮度 一般认为再一般照明条件下能使CRT保持100坎德拉每平方米左右的亮度水平就能取得较好的视觉效果 2目标与背景亮度对比 适中的对比度有利于提高视觉作业效果 而对比度过高或过低均会对显示质量和视觉作业绩效产生不利影响 1分辨率 指的是视觉显示图像单位面积内包含的最小可辨或可测的细节数量 2CRT显示器的分辨率一般以屏幕上每厘米或每毫米高度包含的扫描线数表示 包含的线数多表示分辨率高 包含的扫描线数少表示分辨率低 3CRT用于图像显示时 其分辨率不应低于每毫米5线 三 分辨率 四 扫描速度 1扫描速度 指图像像素在CRT屏幕上产生的速度 一般用每帧图像刷新的时间表示 或用每秒钟内刷新图像的次数即帧频表示 2帧频达到60赫 一般就能消除闪烁效应 3视觉临界融合频率存在个体差异 并随图像显示亮度和颜色的不同而变化 五 颜色 1彩色CRT显示的视觉效果主要取决于颜色间的配合 因此对颜色显示的优劣只能作相对比较而不易作绝对评价 2在CRT显示设计中 颜色常用来进行信息编码 一般认为用色调作单维编码的系统最多可容纳10种色调 若超过10种就容易发生混淆 第五节信号灯设计中的人的因素 一 信号灯的亮度要求二 信号灯的颜色要求三 闪光信号灯闪动速度 3 10次 秒闪频代码数目 不可超过4种 两种最好 防止环境灯光干扰 信号灯的亮度要求 1必须有足够的亮度 在高强度背景光下使用的信号灯需要有较高的亮度 2信号灯标志的正确辨认率有随信号灯亮度增强而提高的趋势 亮度达到1000坎德拉每平方米时 三种颜色信号灯均可达完全正确辨认的程度 3在变化不定的环境照明下使用的信号灯 其亮度应随着环境照明亮度的不同而变化 信号灯的颜色要求 1要使所选用的颜色在一切使用信号灯的场合都不易发生混淆2在一个复杂的人机系统中有多处使用颜色信号灯或同一使用者需要在多处使用颜色信号灯时 相同颜色在意义上应尽量保持一致3信号灯颜色的含义应尽可能与人们在日常生活中对颜色形成的习惯联系或已有概念相一致 第六节字符标志设计中的人的因素 一 字母数字设计二 标志设计形象性可理解性醒目性整体性兼容性统一性 字母数字设计 1字体2字型 用以构成字母数字的格式称做字型 5 7是构成字母数字的最小点阵 3字高宽比 5 3 3 24笔画宽度 大的字母数字取1 8 小的取1 65字母数字大小与视距H 0 0022D K1 K2 1 应尽可能突出每一个字母或数字特有的成分 同时使