第四章-人机的信息界面设计.ppt

第5章人机的信息界面设计 HCI 人机关系 在生活中 我们每个人都无时无刻不与身边的物品发生联系 当我们使用这些物品时 物品就与人产生了一种互动的关系 这种互动的关系称为人机关系 人机关系中所指的 机 除了人们通常所说的机器外 还包括各种各样的工具 仪器 设备 设施 家具 交通工具及劳动保护用具等 当人处于某一环境时 这时的人机关系就表现为人与环境的相互关系 例 乘电梯到某一层楼 人乘电梯到某一层楼时存在很多方面的人机关系 a 人与电梯门之间构成的人机关系b 人与外楼层显示器之间构成的人机关系c 人与电梯外按键之间构成的人机关系d 人与电梯厢体之间构成的人机关系e 人与内楼层显示器之间构成的人机关系f 人与电梯内按键之间构成的人机关系 在人机系统中 存在一个人与机互相作用的 面 所有的人机信息交流都发生在这个面上 通常称为人机界面 在人机界面上 向人表达机械运转状况的仪表或器件叫做显示器 操作者用以将控制信息传递给机器的装置叫控制器 人与机之间存在一个相互作用的 面 所有的人机信息交流都发生在这个作用面上 通常称为人机界面 人机界面是人与机器进行交互的操作方式 即用户与机器互相传递信息的媒介 其中包括信息的输入和输出 人机界面的设计主要是指显示 控制以及它们之间的关系的设计 人机界面的设计直接关系到人机关系的合理性 好的人机界面美观易懂 操作简单且具有引导功能 使用户感觉愉快 增强兴趣 从而提高使用效率 一般将人机界面理解为广义和狭义的人机界面 需要结合设计艺术 计算机技术 人机工程 心理学等学科知识对人机界面设计进行研究 显示器将机器工作的信息传递给人 人通过各种感觉器官 视觉 听觉 触觉等 接受信息 实现人机信息传递 大脑对信息进行处理 加工 决策 然后做出反应 通过控制器传递给机器 实现人一机信息传递 因此 人机界面的设计主要是指显示 控制以及它们之间的关系的设计 人机界面的设计直接关系到人机关系的合理性 而研究人机界面则主要针对两个问题 显示与控制 人机界面 输入 输出 输出 输入 环境 环境 广义的人机系统和界面 人机界面设计 工业产品界面设计 家用电器 家具 信息产品界面设计 手机 电脑 mp3 机械产品界面设计 汽车 机床 机械工具 虚拟产品界面设计 软件 多媒体 网页 人机界面设计师主要的工作方向是公司设计部门 如联想 摩托罗拉 西门子 阿尔卡特 通用 工业制造企业 如机床电器厂 信息服务公司 如手机短信提供商 多媒体信息服务公司 小型媒体工作室 环境 人 工业产品 人机界面 界面设计师 广义的人机界面设计系统 人 机械 环境 以人为本 创造舒适生活 绿色设计 走可持续发展之路 安全环保耐久节能便宜简便 美观新颖自然舒适易学好用 人 软件 硬件 人机界面 人 计算机系统的组成和人机界面设计 狭义的人机界面设计 硬件信息产品和工业产品界面设计 软件信息产品多媒体网页界面设计 界面设计师硬件界面设计 界面设计师软件界面设计 它影响最终用户的使用 计算机的推广 以至人们的工作和生活 人机界面是计算机系统的重要组成部分 它的开发工作量极大 占系统的40 60 加上不同人群对界面的要求不全相同 因而人机界面是计算机研制中的一个最困难的部分 怎样评价一个人机界面设计质量的优劣 目前还没有一个统一的标准 一般地 评价可以从以下几个主要方面进行考虑 1 用户对人机界面的满意程度 2 人机界面的标准化程度 3 人机界面的适应性和协调性 4 人机界面的应用条件 5 人机界面的性能价格比 目前人们习惯于用 界面友好性 这一抽象概念来评价一个人机界面的好坏 但 但面友好 与 界面不友好 恐怕无人能定一个确切的界线 一般认为一个友好的人机界应该至少具备以下特征 1 操作简单 易学 易掌握 2 界面美观 操作舒适 3 快速反应 响应合理 4 用语通俗 语义一致 需指出 一个用户界面设计质量的优劣 最终还得由用户来判定 因为软件是供用户使用的 软件的使用者才是最有发言权的人 随着生活水平的提高和社会信息化程度的加深 人们对产品设计有了更高的要求 界面设计不仅仅是提高工作效率和生产力 人们也越来越关心系统能够具备一些其它品质 如 令人愉快令人满意有趣引人入胜有用富有启发性富有美感可激发创造性让人有成就感让人得到情感上的满足 可用性目标是交互设计的核心外侧代表用户体验目标 1 用户对人机界面的满意程度 2 人机界面的标准化程度 3 人机界面的适应性和协调性 4 人机界面的应用条件 5 人机界面的性能价格比 一般认为一个友好的人机界应该至少具备以下特征 容易理解 使用方便 简单 易学 易掌握 易改进 符合生理特征 模块化 界面美观 操作舒适 审美 情绪需要 快速反应 响应合理 界面操作一致 设计灵活 用语通俗 语义一致 界面设计基本概念 1 不是用户的错 2 观察 思考和改进设计 3 设计原则 概念模型 预设用途 反馈 限制因素 人机界面设计的基本原则 人机界面的设计原则 分析用户类型应用程序和界面分离一致性尽量减少用户工作提供反馈出错处理和帮助功能增加可视化图形表示 机器体系设计的基本原则 在设计机器或装置时 要尽可能考虑人体的机能和人的心理特征 力求在人操纵机器时所接触的部位尽量符合人体的各种因素 须使 人体骨架结构能够适应它肌肉组织能够操纵它精神系统能够控制它 同时 还须在使用这些机器或装置时 保证人体安全 显示器设计 一 显示器与信息传递二 视觉显示器三 听觉显示器四 触觉显示器 按照信息传递的通道的不同 提供信息的显示器可分为 1 视觉显示器2 听觉显示器3 触觉显示器其中以视觉显示应用最为广泛 由于人对突然发生的声音具有特殊的反应能力 所以听觉显示器作为紧急情况下的报警装置 比视觉显示器具有更大的优势 触觉显示器是利用人的皮肤受到触压刺激后产生感觉 而向人传递信息的一种方式 一 显示器的分类及信息传递 二 显示器传递信息的特征 三种显示方式所传递的信息特征 一 仪表显示装置1 数字式显示器2 模拟式显示器二 信号显示装置 视觉显示器的类型及其特点 一 数字式显示器数字显示装置是直接用数字和字符等显示参数或状态的装置 其基本形式有两种 一种是以显示数字为主并有少量的字符的显示器 多数为开窗式 比如液晶显示器 数码管显示器等 一种是以显示参数 表格 模拟曲线或图形 以及数量较多的各种字符为主的显示器 多数为屏幕式 比如各种监示器 计算机显示器等 一 仪表显示装置的类型及其特点 数字式显示器的特点 1 适应环境照度值范围宽 在环境照明条件差时尤其突出 2 彩色视觉效果好 可以根据人的彩色视觉敏感特性 把显示的信息设计成黄绿光或绿光等 并能获得良好的彩色对比 减轻了操作人员的视觉疲劳和紧张程度 一 仪表显示装置的类型及其特点 数字式显示器的特点 3 数字显示的识读过程简单直观 只对单一的数字串和少量的字符进行辨认 其识读速度和识读准确性均比指针显示方式快而高 4 数字显示器不仅可以显示数字量 还可以根据需要显示生产过程的参数变化趋势曲线和图形 使信息更加形象化 而且所显示的信息与人的语言信息比较接近 如拉丁字母 数字及汉字等 所以 更适合于人的生理和心理特征 从而也加快了识读速度 提高了识读的准确性 一 仪表显示装置的类型及其特点 数字式显示器的特点应用 计算器 电子表及列车运行的时间显示屏幕 一 仪表显示装置的类型及其特点 二 模拟式显示器模拟式显示器是用标定在刻度上的指针来显示信息的 用模拟量 刻度和指针 来显示机器的有关参数和状态 依指针与刻度盘的相对运动形式 可分为指针运动刻度盘固定 指针固定刻度盘运动或两者均运动等三种形式 一 仪表显示装置的类型及其特点 模拟显示器的刻度盘分类 2 模拟式显示器的特点 1 显示醒目使人对指示值在全量程范围内所处的位置一目了然 2 对于测量的偏差值 指针显示不但指示出了偏差量 而且也指示出了偏差处于给定值的哪一例 正或负 加或减等 3 监控作业效果很好 可应用于 汽车上的油量表 氧气瓶上的压力表 一 仪表显示装置的类型及其特点 1 视觉显示器的主要功能仪表是显示装置中应用极为广泛的一种视觉显示装置 按其功能可分为五种 即读数用仪表 检查用仪表 警戒用仪表 追踪用仪表和调节用仪表 二 仪表显示装置的选择 2 视觉显示器选择的一般原则 1 用尽量简单明了的方式显示所传达的信息 使传达信息的形式尽量能直接表达信息的内容 以减少译码的错误 2 使用与信息精度要求相一致的显示精度 保证最少的认读时间 避免认读时因临时插补而降低效率 增加差错的可能 二 仪表显示装置的选择 2 视觉显示器选择的一般原则 3 注重人因工程因素 采用与操作人员的操作能力及习惯相适应的信息显示形式 以减少训练的时间和受习惯的干扰而造成的解释不一致的差错 操作者应能根据任何显示仪表显示的信息迅速准确地得出结论 4 按观察条件 如照明 速度 振动 操作位置 运动约束等 运用最有效的显示技术和显示方法使显示变化速度与操作者的反应能力相适应 不要让显示速度超过人的反应速度 二 仪表显示装置的选择 1 刻度盘的设计 三 仪表显示装置的设计 仪表形式 刻度盘的形状设计 刻度盘的大小设计 表盘尺寸 以圆形仪表为例 其最佳直径D 目视距离L 刻度显示最大数I之间的关系参见阅5 3 2 刻度与标数 表盘上的刻度线 刻度线间距 文字和数字尺寸是依据视距确定的 三 仪表显示装置的设计 不合理的刻度设计 三 仪表显示装置的设计 刻度标数优劣比较 3 仪表指针 指针的形状和长度指针的零位 4 仪表的色彩 仪表色彩是否合适 将影响认读速度和误读率 三 仪表显示装置的设计 四 仪表面板形式及其布置 仪表面板形式 四 仪表面板形式及其布置 仪表面板布置原则按仪表的重要程度排列 按使用顺序排列 按功能进行组合排列 按最佳零点方向排列 最佳零点方向 四 仪表面板形式及其布置 按视觉特性排列 按显示与操纵相合性排列 1 信号灯设计2 荧屏显示设计3 符号标志设计 五 信号显示装置的设计 信号灯设计 信号灯的视距设计 参阅表5 6 表5 7信号灯形状 标记设计 参阅表5 8信号灯的颜色选择 参阅表5 9信号灯的布置重要信号灯设计 荧光屏设计 1 荧光屏的显示特征在荧光屏上显示视觉信息 特点 既能显示图形 符号 信号 又能显示文字 既能追踪显示 又能显示多媒体的图文动态画面 应用 图文电视屏幕 计算机高分辨率显示器 示波器 彩超及雷达 2 目标的亮度 呈现时间 3 目标的运动速度 参阅表5 10 4 目标的形状 大小和颜色 参阅表5 11 5 目标与背景的关系 6 屏面 图形符号设计 图形符号的辨认速度和准确性 与图形符号的特征数量有关 参阅表5 12标志是一种形象语言 为便于识别 其颜色有特定意义 参阅表5 13 听觉信息传示系统 利用示警信号 声音 来传达信息 特点 可快速有效的传递简单和短促的信息 反应快 方向不受限制 应用 蜂鸣器 铃 角笛和汽笛 警报器 其设计要点参阅表5 14 言语传示装置 用语言在人与机器之间传递信息 使其具有一定的表达能力 特点 可以更为细致 明确地指导操作者的各种操作行为 应用 无线电广播 电视 电话 报话机和对话器及其它录音 放音的电声装置 其设计应注意以下几点 1 语言清晰度 2 语言的强度 3 声环境汇总的语言通信 参阅表5 16 表5 17 听觉刺激所代表的意义 一般应与人们已经学得的 或自然的联系相一致 采用声音的强度 频率 持续时间等维度作信息代码时 应避免使用极端值 代码数目不应超过使用者的绝对辨别能力 信号的强度应高于噪声背景 尽量使用间歇或可变的声音信号 不同的声音信号应尽量分时呈现 时间间隔不宜短于1秒 对不同场合使用的听觉信号应尽可能标准化 听觉显示器设计必须遵循的原则 触觉显示器是根据皮肤受到触压刺激 引起的感觉向人们传送信息的装置 触觉显示器主要应用于视 听觉信道负荷过重 或视 听觉信道使用条件受限制 或者使用者的视 听觉有缺陷的场合 触觉显示器常用的有电刺激 机械振动刺激和喷气刺激等信号器 触觉显示器 控制器设计 控制器的使用功能 在人 机系统中 操作人员获得从机器里传送来的信息以后 再通过各种类型的操纵控制装置来完成执行信息的任务 也就是说 显示器起着传递信息的作用 而控制器则起着执行信息的作用 是联系人和机器的重要部件之一 在生产过程中 对各种系统的指挥 都是通过控制器来实现的 常见的操纵装置 1 设计要适合人体运动的特征2 操纵方向应与预期的功能方向和机器设备的被控方向一致3 考虑操作者的操作方式4 控制器要采用适宜的控制器编码 以便易于辨认 一 控制器设计的基本要求 5 应尽量利用控制器的结构特点 如利用弹簧 杠杆原理等 或利用操作者身体部位的重力 如脚踏报警装置 进行控制 6 在可能条件下 尽量设计和选用多功能控制器 以节省空间并减少手的运动和操作的复杂性 一 控制器设计的基本要求 产品设计 书写工具 交通工具 灯具的发展 操纵装置的特征编码与识别 形状编码 大小编码 颜色编码 标志编码 形状编码 形象化的飞机操纵器 形状与功能有直接的联系 如轮形的操纵器可用来操纵飞机的起落架 翼形操纵器则用于副翼或襟翼的操纵 这种形象化的操纵器有利于减少飞行事故 形状编码 旋纽的形状编码 在 a b c 三类旋纽之间不易混淆 而同一类之间容易混淆 a 和 b 类旋纽适合作360度以上旋转操作 c 类旋纽适合360度以内旋转操作 d 类适合作定位指示调节 大小编码 操纵器采用大小编码时 一般说来 大操纵器的尺寸要比小操纵器的大20 以上 才有准确操纵的把握 而这一点是较难保证的 所以 大小编码形式的使用是有限的 颜色编码 形体和颜色是物体的外部特征 因此 可用颜色编码来区分操纵器 人眼虽然分辨各种颜色 但用于操纵器的编码颜色 一般只有红 橙 黄 绿等五种 色相多了 容易混淆 操纵器的颜色编码一般只能同形状和大小编码合并使用 而且只能靠视觉辨认 还容易受照度的影响 故使用范围有限 颜色编码 标志编码 当操纵器数量很多 而形状又难区分时 可采用标志编码 即在操纵器上刻以适当的符号以示区别 符号的设计应只靠触觉就能清楚地识别 因此 符号应当简明易辨 有很强的外形特征 如下列所示 可用触觉辨别的标志编码 手控操纵装置设计 触觉功能和触觉特性不太敏感 适应迅速 有立体感 手控操纵装置设计 1 手把的形状应与手的生理特点相适应 2 手把的形状便于触觉对其进行识别 3 尺寸应符合人手尺度的需要 见图5 11 4 适宜的用力范围 5 操纵器的适宜尺寸 与人体尺度的关系参阅表5 21 见图5 12 旋纽 手柄 按纽 按键设计 旋纽的形体设计 旋纽的操纵力和适宜尺寸 mm 旋纽 手柄 按纽 按键设计 旋纽的形体设计 指示型旋纽的尺寸和式样 旋纽 手柄 按纽 按键设计 手柄的形体设计 手柄形式和着力方式比较 要求 手握舒适 施力方便 不产生滑动 同时还需控制它的动作 因此 手柄和尺寸应按手的结构特征设计 旋纽 手柄 按纽 按键设计 按钮的形体设计 其外形常为圆心和矩形 有的还带有信号灯 按纽通常用作系统的启动和关停 其工作状态有单工位和双工位 单工位按纽是手按后 它处于工作状态 手指一离开按纽就自动脱离工作状态 回复原位 双工位的按纽是一经手指按下就一直处于工作状态 当手指在按一下时 它才回复原位 在选用时 要注意它们的区别 按纽的尺寸主要按成人手指端的尺寸和操作要求而定 一般圆弧形按纽直径以8 18mm为宜 矩形按纽以10 10 10 15或15 20为宜 按纽应高出盘面5 12mm 行程为3 6mm 按纽间距一般为12 5 25mm 最小不得小于6mm 旋纽 手柄 按纽 按键设计 按键的形体设计 常用计算机键盘 QW ERTY 键盘的设计应考虑人手指按压键盘的力度 回弹时间及使用频度 手指移动距离等因素 人们使用键盘的最高击键速度可以达到15次 s 一个熟练的使用者平均击键速度为5次 s 旋纽 手柄 按纽 按键设计 按键的形体设计 按键的形式和尺寸 案例分析1 电话数字键盘与计算机数字键盘有那些不一样 为什么 2 对身边熟悉的事 物 采用人机工程学的原理进行分析 找出不符合人机工程学的地方并加以改进 脚控操纵器的设计 1 适宜的操纵力 参阅表5 222 脚控操纵器的尺寸3 脚踏板结构形式的选择 脚动控制器 脚踏板 几个避免问题 设计不当的同心成层旋钮 手握式工具设计 手解剖及与工具有关的疾患 腱鞘炎腕道综合症网球肘扳机指 手握式工具设计 手握式工具设计的一般原则1 有效的实现预定的功能2 与操作者身体成适当比例 使操作者发挥最大效率3 按作业者的力度和作业能力设计 考虑性别 训练程度和身体素质上的差异4 工具要求的作业姿势不能引起过度疲劳 手握式工具设计的解剖学因素 1 避免静肌负荷当使用工具时 臂部必须上举或长时间抓握 会使肩 臂及手部肌肉承受静负荷 导致疲劳 降低作业效率 手握式工具设计的解剖学因素 2 保持手腕处于顺直状态 一般认为 将工具的把手与工作部分弯曲10 左右 效果最好 3 避免掌部组织受压力 好的把手设计应该具有较大的接触面 使压力能分布于较大的手掌面积上 减小应力 或者使压力作用于不太敏感的区域 如拇指与食指之间的虎口位 手握式工具设计的解剖学因素 4 避免手指重复动作 设计时应尽量避免食指作这类动作 而以拇指或指压板控制代替 手握式工具设计的解剖学因素 手握式工具设计 3 把手设计 1 直径 通常着力抓握30 40mm 精密抓握8 16mm 2 长度 一般合适度为100 125mm 3 形状 视用途而定 把手设计 4 弯角 最佳为10 左右 5 双把手工具 把手设计 6 用手习惯与性别差异 一 控制 显示比二 显示器与控制器的兼容性 显示器与控制器组合 一 控制 显示比 控制 显示比 简称C D比 是指控制器的移动量与对应的显示器的显示量之间的比较 显示量可以是直线距离 如直线型刻度盘的显示量 操纵杆的移动量 也可以是旋转的角度和圈数 圆型刻度盘的指针显示量 旋钮的旋转圈数等 一 控制 显示比 灵敏度低的控制器是指它的操纵位移量很大 但显示器的移动量却很小 相反 灵敏度高的控制器则是它的位移量小 但显示量大 C D反映了控制 显示界面的灵敏度高低 C D比高 说明控制 显示系统灵敏度低 C D比低