听觉显示器设计.ppt

第四章听觉显示器设计的人为因素，第一节听觉的基本特性，第一，声音特性听觉的适当刺激是声波。声音的基本参数是振幅、频率和波形(或能量分布)，根据听觉将音量和音调相匹配。第二，听觉敏感度，人类耳朵是非常敏感的感觉器官。健康人的耳朵大约在20到20，000Hz范围内，健康人的耳朵里有20微波(参考声压，P0)最弱的声音，人能承受的最大声音压力超过20微波的100万倍，其范围惊人。因此，通常使用分贝方法来测量声音的强度。声压级Lp表示Lp=20*lg(p/p0)、音量、声压和频率之间的关系，声音的感觉主要取决于声压值，但实际上受频率影响。声音的感官测量可以表示为一首歌等于一首歌，是声压级40分贝时1000Hz的声音的两倍。1 son=40个字符下限图中的曲线表示为了达到最小听觉阈值，不同频率的纯音必须达到的声压值。人类的听觉曲线，年龄高频声音听力损失，随着年龄的增长，老人对高频声音的听力处理水平持续下降，所以要对老人小声说话，放慢语速。第三，声音掩蔽，人们总是在特定的噪声环境下接收声音信号。在这种情况下，会产生声音遮罩效果，即环境中的一个声音组件降低了人类对另一个声音组件的耳朵敏感度。遮罩效果的测量：显示为代表遮罩声音所遮罩之声音的感知反转的偏移。纯音遮罩趋势，低音容易遮罩高音，高音难遮罩低音信号接近噪声(全部为纯音)频率时会出现比特现象，减少遮罩。窄带噪声的掩蔽现象与纯音相似，但没有朴音现象。宽带噪声(或白噪声)的纯音屏蔽几乎随噪音强度的增加而线性增加。遮罩声音的强度越大，遮罩的频率范围就越大。在安静的环境下，纯音信号必须高于绝对极限点40-20分贝才能识别。人类对纯音信号的检测效率取决于信号频率和持续时间。低频信号被噪声比高频信号更轻。在特定范围(约200-500毫秒)内与信号强度互补的声音信号的持续时间。持续时间短于200毫秒时，人感受到的主观水滴会明显减少。11/81，声音掩蔽的基本规律是，持续几秒以上时声音强度不再增加，一般不建议纯音持续时间小于300毫秒。信号最佳水平在声音掩蔽条件下测量的信号检测阈值大于阈值的110分贝范围内。根据菲德尔的研究，人类在1/3倍速度频带中的表现作为信噪比的函数。增加此频带的信号强度或减小此频带的噪声强度对提高检测信号的性能有重要作用。第四，听觉的其他特性，听觉的时间特性，即人的耳朵不会立即对声音做出反应，这也很重要。人类耳朵需要0.20.3秒来“形成”声音，宽带声音形成得更快。声音的衰减也需要大约0.14秒。因此，听觉信号要持续一段时间才能听到。第四，听觉的其他特性作为听觉信号，必须能识别声音。相对识别：区分两个或多个紧密连续呈现的声音信号。绝对识别：信号单独呈现时识别。1，信号相对识别，声音相对识别性能主要取决于人类对声音信号的强度和频率差异的识别能力。一般来说，用于强度识别的纯色调信号的信号强度高于绝对阈值60分贝(a)，频率范围在1000-4000赫兹是合适的。判断频率的纯音信号必须在最大30分贝(a)以上，频率必须在500-1000赫兹范围内。15/81，2，信号绝对识别，人类绝对识别能力远低于相对识别能力。对于纯音强度和纯音频率，人们正确认识的刺激数分别为5，7个。多维编码增加了听觉编码的数量。波洛克研究了听觉信号的方向、频率、强度、重复速度、中断时间和持续时间等维度的组合。结果显示，对相同代码数使用多维、低等级(例如，8维，每个维的等级为2)的多维代码方案比较小的维、多等级(例如，4维，每个维的等级为4)更有效。16/81，2节听觉显示器使用设计，听觉显示器使用范围？要求用户立即行动，听众清楚语音的意义。表示在某个特殊的时刻发生或即将发生的事情。需要快速的双向信息交换。第一，什么是听觉显示器，听觉显示器是在人机系统中使用听觉通道向人们传递信息的设备。根据所显示信息的特性，可以分为语音听觉显示器声音听觉显示器，18/81，基于电话的用户界面，现在电话银行和各种自动语音服务使用了很多基于电话的用户界面。手机等移动设备的听觉用户界面是当前的研究热点。要创建可用的基于电话的用户界面(TBI)，设计者必须充分利用此类型界面中的优势声音通道。在基于电话的用户界面中使用非语音之前，最重要的任务是应用这些用户界面中已有的设计指南。这样才能利用多种非语言声音，为提高交互效果奠定坚实的基础。19/81、收音机、电话、耳机、蜂鸣器、奇迹、哨子、喇叭等常见听觉显示器。最典型的是电话铃，短信铃。20/81，盲人如何上网？盲计算机预装“计算机可读”盲语音软件清晰语音读取屏幕系统、应用高级语音合成技术、计算机屏幕信息准确“读取”；正确的鼠标位置语音判断功能可以读取鼠标的位置、单击的图标的名称和网页上的文字。6点盲文显示键盘有助于盲人使用触觉直观地感受键的位置，盲文键盘上方安装的热键也简化了操作。21/81，听觉信号的特征，声音可以四处传播；声音信息可以传送的遥远地方；声音可以绕过和穿透烟雾、雨天、屏障等不利条件下可能传播的烟雾性能；听觉信号具有强迫主义的特征。所以特别适合传递报警信息。也可用于导航、跟踪等更复杂的通信操作，效果比可视信号低。(GPRS语音导航)，22/81，什么时候需要听觉显示器，(1)信号源本身是声音；(2)视觉通道超载了。在很多工作中，工作人员的视觉负担往往很重，如果能够通过听觉渠道传递一些信息，将有助于减轻视觉负担，提高工作效率。(3)视觉观测条件(例如光源或观测位置)受到限制。(4)信号要及时处理，必须立即采取措施(警察对讲机，运动场)。23/81，什么时候需要听觉显示器，(5)信息很短；(6)信息涉及时间事件。7)工作的时候，工人必须四处走动。(8)振动会导致视力下降、高过载和缺氧等压力条件。24/81，第二，听觉信号的设计原则，听觉刺激的意思，一般来说，人必须已经学过，或与自然的联系一致。例如，口哨声必须与紧急情况相关联，高频音必须与“上方”或“高速”相关联。选择的信号应尽量不与以前使用的信号相矛盾。用新的听觉信号替换旧的信号系统(例如视觉信号系统)时，可以同时使用两种信号系统一段时间，从而帮助人们形成对新听觉信号的习惯。25/81，2，听觉信号的设计原理，2。尽量不使用间歇或变化的声音信号，持续的恒虚态信号。3.使用声音强度、频率、持续时间等维度作为信息代码时，不要使用极端值。代码数不能超过用户的绝对识别能力。，26/81，2，听觉信号的设计原则要求听觉信号的强度高于背景噪声的水平，才能防止声音掩蔽效果。5.使用两个或多个听觉信号时，每个信号必须有明显的差异，同一信号在所有时间都必须表示相同的含义。27/81，2，听觉信号的设计原理，6。对于同时需要提出的信号，必须分离声源的空间位置，或者根据对系统的重要性首先注意。选定的信号与以前使用的信号意思不矛盾。其他情况下使用的听觉信号应尽可能标准化。28/81，3节听觉警报信号设计，AMS和trax在5种噪音环境下发出尖啸，发出短尖叫，发出喊声，呲呲呲呲呲呲呲呲呲呲“测量了声音、间歇性号角等8种不同报警信号的反应。结果是，在“2181”声(1.4秒内频率从800赫兹下降到100赫兹)和喇叭“哔”声(间歇扬声器，频率为425赫兹，0.7秒，0.6秒)的反应中，口哨声最短(3.8秒)信号的强度与平均反应时的关系随着信号强度的增加而缩短。29/81，1，警报信号等级，一般警报信号分类为3级。警告：发生了危险和安全情况，工作人员必须立即知道并采取措施。注意：即使不立即采取措施，也可能出现危险情况或系统设备故障。提示：必须通知操作人员有关某些系统设备的安全或正常运行状态、性能状态和日常操作。可以使用增加噪声中的信号的可侦察性的方法，以及提高噪声中的信号的可检测性的方法，如下方法：通过过滤设备消除某些噪音，可以获得增加信噪比(S/N)的效果。在某些情况下，人类的中枢神经系统也有过滤噪音的功能，但其机制还不得而知。例如，如果两耳发出噪音，但只在单耳中出现信号，则检查的可能性会提高。在噪声下提高信号的侦察度，在信号频率附近的频域(即临界带宽)中降低噪声强度的方法。增加信号的强度。信号持续表示0.5-1秒。将信号频率更改为噪声强度弱的频域。交换信号的相位，将非控制和已控制的信号分别发送到不同的耳朵。第二，听觉报警信号设计要求，(a)信号特性听觉报警信号有两个组件。注意信号，即主警报信号，俯仰信号的使用，功能主要引起注意，提供紧急级别的初步信息。持续时间0.5秒识别或动作信号：提供有关问题位置和特性的信息，并指导操作员采取纠正措施、语音信号。在识别和边界信号之间，0.15-0.5秒，2，听觉报警信号的设计要求(a)信号特性不同的警告信号表示根据请求不同反应的不同条件时，应易于区分，使用适当强度的信号。如果可能，使用与平时不同的传播系统(如扩音器、扬声器等)显示警告。2，听觉报警信号设计要求，(2)信号频率使用的频率可以在2005，000Hz之间，但可以在5003，000Hz之间，因为耳朵对中间频率的灵敏度最好。如果需要传输更远的距离(300米或更大)，请使用低于1，000Hz的频率。因为高频率的声音很难传送很长的距离。如果信号需要绕过较大的障碍物或穿过墙壁，请使用低于500Hz的频率。第二、听觉报警信号设计要求、(2)使用信号频率在1秒到8次或1秒到3次之间的调制信号。这是因为与异常声音的差异可能足够引起注意。信号的频率不同于背景噪音的主频率，因此可以减少遮罩效果。，二是听觉报警信号设计要求，(c)信号强度信号强度必须在绝对阈值60分贝以上；但是信号太强，不能出现不便或耳鸣。噪音环境中应使用8 3分贝的高掩蔽阈值。根据工作阶段，噪音发生变化时，应使用自动增益控制来保持适当的信噪比。当环境噪音导致警报信号达到可能引起疼痛或损害听力的强度水平时，应使用耳机。第二，听觉报警信号设计要求，(4)信号区分的各种功能的使用：对于各种不同类型的条件，要使用多种不同的音调信号，识别的音调信号数不得超过4个。编码：在重要的情况下，必须对不同的信号进行编码，以便工作人员能够快速响应。主要信号：此信号的前0.5秒必须与其他信号明显不同。禁用的信号类型：类似于口哨、间歇、周期脉冲等的声音不能用于信号。二是听觉报警信号设计要求，(5)信号源位置报警信号应采用双耳呈现方法；使用单耳机的话，耳机要放在听力好的耳朵里。报警信号的声音必须至少被识别为音源的90间隔。如果找不到信号源，则必须使用宽带信号。第二，听觉报警信号设计要求，(6)掩蔽报警信号不得干扰其他主要功能或报警信号，也不得掩蔽其他主要信号。如果不遮罩，则可以通过其他耳机通道传输其他信号。第二，听觉报警信号设计要求，(7)操作员必须具有控制所有报警系统的键、开关或随时确认信号声音状态的其他方法。自动复位功能必须由检测装置控制，无论听觉报警信号设置为自动关机还是手动关机。报警音量控制器的开关必须防止音量降到听不见的程度。第二，听觉报警信号设计要求，(8)报警系统可靠性听觉报警信号设计必须将所有误报警(falsealarm)的可能性降至最低。警报系统的电路必须独立于主系统。听觉显示设备的特殊用途，无线电通信：如a(单音-长音)航线左侧；n(长音-单音)航线向右；航线的中间(连续短音)。盲人的行动助理：无障碍指标：提供指示盲人能否通过的信号。环境传感器：帮助构建盲人面临的环境的图像。第五章触觉和嗅觉显示设备、触觉显示设备嗅觉显示设备、5.1触觉显示设备、触觉显示设备的主要用途是代替视觉(尤其是作为帮助聋人的辅助设备)。触觉显示设备大部分用于替代视觉功能(眼睛的延伸)。通过震动调节手机的时候.5.1触觉显示设备，与其他感官相比，触觉通常更适合传送有限数量的间断性刺激。触觉显示设备不能成为常用设备，但在视觉和听觉系统过载的以下两种情况下，它很发达：有助于盲人的生活和工作。5.2嗅觉显示设备，嗅觉具有以下特征：嗅觉是嗅觉细胞与大脑皮层的嗅觉区域直接相连，因此其路径是所有感觉系统中最短的人。人类的嗅觉能力不是很强。大脑皮层的嗅觉区域是鱼占据了整个大脑半球，而狗只有三分之一，但人类只有二十分之一。嗅觉灵敏度的个别差异很大。47/81，48/81，5，5.2嗅觉显示装置，训练对提高嗅觉能力有很大的效果，对未受过训练的普通人来说，可以辨别大约15-32种一般刺激，但经过训练后，60种以上的刺激剂(DesorandBeauchamp，194种)可以毫无错误地被识别出来。如果仅以强度或浓度识别，人只能区分大约3-4种不同的浓度(Engen，1982)。5.2气味检测装置，虽然在很多气味中对