视觉特征和显示装置设计I新

1、视觉特征和显示装置设计视觉特征和显示装置设计I I新新主要章节 41 视觉特征 42 视觉的分布与设计布置区的划分 43 显示装置和指示式仪表的设计 44 电子显示装置设计 45 仪表盘的总体布置4.1 视觉特征 据统计在认识物质世界的过程中，80%以上的信息是通过视觉得到的。 光、对象和眼睛是构成所谓看见的视觉现象的三要素。视野（一） 一般视野 视野一般是指眼睛观看物体的时候，头部和眼球固定不动，观看正前方所能看见的空间范围。常以角度表示。水平视野和垂直视野图垂直方向上为120或130度，视平线上方60度，下方70度。水平方向约为180度，两眼内侧视野重合约60度，外侧各90度。在垂直方向6

2、度和水平方向8度角度内见到的物体落在黄斑。视角左右的影响落在中央凹上。色觉视野图白色视野最大，其次为黄、蓝、红、绿。白色视野最大，其次为黄、蓝、红、绿。色觉视野和被看对象的颜色和被衬色有关。色觉视野和被看对象的颜色和被衬色有关。（三）微观视野和宏观视野 视距为25cm，人眼能分辨物体两点间最小距离为 显微镜-微观视野 250万倍 望远镜-宏观视野 20亿光年412 视角和视力视角：是被看对象中两点光线投入眼角的相交角度。 =2arctg(D/2L)=2arctg(D/2L) 视角，D被看对象上两点的距离，L眼睛至被看对象的距离 视力是眼睛识别物体细部的能力，它是眼睛能分辨被看对象最近两点的视角

3、的倒数。 视力视力=1/=1/能够分辨的最小物体的视角能够分辨的最小物体的视角 作为评价眼睛分辨细小物体清晰度的标准。它与照度、背景亮度以及对象与背景对比度的增加而增大。 为了提高视力，必须提高背景亮度或照度，或提高零部件与背景亮度的对比。413 对比感度 颜色对比和亮度对比 Cp=Lp/Lb=(Lb-Lo)/Lb Sc =1/ Cp Cp临界对比临界对比，Lb背景亮度， Lo零件亮度， Lp临界亮度差，人眼刚能辨别零件时，背景和零件的最小亮度差叫做临界亮度差。 Sc对比感度对比感度414适应性 暗明1分钟 明暗 4-6分钟，完全适应需要30分钟 工作面的光亮要均匀，避免产生阴影。 对于夜航飞

4、行，显示屏的亮度不应高于（或低于）显示屏以外的亮度很多。 避免适应性问题导致的观察或判断延迟，视觉疲劳和事故。 夜航驾驶舱415炫光炫光的影响 炫光使瞳孔减小，在视野亮度不变的情况下降低了视网膜上的照度， 炫光在眼球媒质中散射，降低了被看对象与背景之间对比度。 视觉细胞受高亮度光远的刺激使大脑皮层细胞间产生相互作用，使观测的对象模糊不清。总之，炫光导致视力下降，头晕目眩，造成不舒适的视觉条件，应予以避免。炫光的种类 直接炫光和反射炫光 直接炫光由天然光或强烈人工光源直接引起的。如阳光或日光灯照到计算机显示屏幕上. 反射炫光是由其他表面反射而来的高亮度光线或高亮度对比产生的。 如玻璃等反射导致的

5、炫光.减少炫光的方法 对直接炫光：减少引起炫光的面积；增大视线和炫光源的夹角；提高炫光周围的亮度 对反射炫光：降低光源的亮度；改变光源位置或改变作业对象的位置；改变刺眼物体表面性质；提高环境亮度 工具:眼镜和滤光板等研究方法 生理炫光：用视力变化来研究和评价炫光的作用。 心理炫光；主观心理效果来研究和评价炫光的作用。416 视错觉 1 长度错觉 2 方位错觉 3 透视错觉 4 对比错觉417 颜色视觉颜色标准波长波长范围紫色420380-450蓝色470450-480绿色510480-575黄色580575-595橙色610595-620红色700620-780 人眼可以看到波长380-780

6、nm的电磁波 小于380nm (紫外线，X射线等) 大于780nm(红外线，无线电波等)三色学说： 视网膜上圆锥细胞感应颜色信息。 视网膜上有三种圆锥细胞，分别感受红、绿、蓝三种基本色。 同等强刺激-白色；同等中刺激-灰色；同等弱刺激-黑色；加大颜色对比，避免保护色效应418视驼峰现象 由于视神经节细胞的作用，人在察看物体表面轮廓非常清晰，即视驼峰现象。视驼峰现象的应用 1 机电产品造型设计，建筑设计，广告设计，装潢和绘画中，背景和对象之间采用烘云托月的手法。 2 图像识别 3 电视机上色边电路 4 摄影技术42 视觉分布与设计布置区的划分421 视觉的运动规律 1眼睛的水平运动比垂直运动快

7、2实现习惯于从左到右和从上到下运动，看圆形内的东西时，总是沿顺时针方向看的迅速 3眼睛朝上下方向运动比沿水平方向运动容易疲劳，对水平方向的尺寸和比例的估计比对垂直方向的估计要准确得多。 4当眼睛偏离视中心时，在偏离距离相同的情况下，人眼对左上象限的观察率优于对右上象限，对右上优于左下，右下最差。左上 5 两眼的运动是协调和同步的，不可能一只眼转动而另一只眼不动，也不可能一眼看，而另一眼不看。 6 对直线轮廓比对曲线轮廓更容易接受 7 颜色对比与人眼辨色能力有一定关系。当人从远处辨认不同颜色时，易辨认的顺序分别是：红，绿，黄，白。两种颜色搭配在一起时，易辨认的顺序是：黄底黑字，黑底白字，蓝底白字

8、，白底黑字等。选用清晰配色方案：黑与黄、黑与白等。422 视区的分布和色觉范围1 水平方向的视区 10 度为最佳视区 20 度为瞬息区 30 度为有效区 120 度最大视区 2 垂直方向的视区 最佳视线：视水平线下10 度左右 良好视区：视水平线以上10 度和以下30 度 最大视区：视水平线以上60 度和以下70 度3 最敏感的色觉范围 白天：555nm的黄绿光 暗视觉：绿光 。 在暗黑天, 视敏感的波长向短波方向移动4 最小分辨角 最小分辨角为07 -1 随照度、环境、颜色和视线方向有所变化 例如白天和晚上、航海环境、对象颜色等433 设计布置区的划分 A 一般区域： 操作频繁的操纵装置；但

9、不宜布置精度高的认读频繁的显示装置。 B 最佳区域： 视觉和手操作的最佳区域 C 辅助区域 D 最大区域05043 显示装置和指示式仪表的设计 机器至人的信息传递有视觉显示、听觉显示、触觉显示等，但是无疑视觉显示是最重要的。 信息传递和处理的质量取决于人接受信息的速度和准确度，这与视觉显示装置有密切联系。 本节讨论显示装置、刻度盘设计、刻度线选择和字符选择等显示装置如何配置的问题431 视觉显示装置的种类和特点 一般分为三大类：数字显示、模拟显示、电子显示 模拟显示用模拟量来显示机器工作状态各参数的装置 数字显示指直接用数码来显示机器工作状态各参数的装置 电子显示器综合了模拟显示器和数字显示器

10、的特点，它既能显示机器工作过程中的某一特定参数和状态，又能显示其模拟量值和趋势，还能通过图形和符号显示机器工作状态及各有关参数。 模拟显示装置的类型： 开窗形、圆形、半圆形、水平直线形、竖直直线形模拟式仪表形式与误读率关系 类型：读数用仪表、检查用仪表、警戒用仪表、跟踪用仪表、调节用仪表 功能：供数量认读、供质量认读、供检查认读、此外有跟踪、警戒等功能。432指针式仪表设计的人机学问题需要考虑的人机学参数： 操纵者与显示装置间的观察距离； 根据操纵者的位置，显示装置是否布置在最佳视区范围； 选择有利于显示和认读的形式，以及考虑颜色照明等条件。1 刻度盘的形状和大小刻度盘的形状与认读准确性关系：

11、开窗形圆形半圆形水平直线形竖直直线形模拟式仪表形式与误读率模拟式仪表形式与误读率刻度盘的大小刻度标记的数量刻度盘的最小允许直径（mm)观察距离500mm时观察距离900mm时3825.425.45025.432.57025.445.510036.464.315054.498.020072.8129.6300109.0196.0刻度盘的大小与刻度标记数量和人的观察距离有关。刻度盘大小一般随着它们的增减而增减。但是刻度盘过大，眼睛的扫描路线变长，反而影响读数的速度和准确性，同时占了安装面积。圆度盘直径/mm观察时间/s平均反应时间/s读错率/%250820766%440720724%7707507

12、312%观察距离和标记数量与盘度直径的关系观察距离和标记数量与盘度直径的关系 认读速度和准确度与刻度盘直径的关系认读速度和准确度与刻度盘直径的关系此外：开窗式仪表，要求无论刻度盘转到任何位置，都能在观察窗口看到相邻两个刻有数字的窗口。2 刻度和刻度线设计刻度大小度盘上刻度线之间的距离称为刻度。刻度的大小 一般1-2.5mm, 不得小于，必要时4-8mm。过小导致误读率显著增加；最小刻度与材料有关材 料 名 称铜铝黄铜锌白铜刻度单位（mm)1.01.00.50.5刻度线类型：单刻度线、双刻度线、递增式刻度线。刻度线分为：长刻度线、中刻度线、短刻度线。刻度线最小长度的近似计算 (L 为视距)长刻度

13、线高度 L90mm 刻度线宽度 L5000mm中刻度线高度 L125mm 短刻度线间距 L600mm短刻度线高度 L200mm 长刻度线间距P L50mm刻度线宽一般为+；远距离，刻度线间距为：L/600 - L/50mm;刻度方向：是从左到右；从上到下；顺时针方向等每个刻度的单位值：1，2 ，5或1，2，5X10n个单位3符号文字的设计字符形状：简单显眼，多用直线和尖角，汉字推荐采用宋体或黑体。字符大小：尽可能大，一般为观察距离的1/200。数字的立位：必须任何时候都同指针垂直。正对着操纵者。符号设计：辨认较复杂的符号的效果比简单和复杂符号的效果好些（辨认速度快，错误数少） 刻度标示的比较零

14、点位置：9点和12点位置指针零点的位置大都在时钟的指针零点的位置大都在时钟的12点和九点的位置上。点和九点的位置上。abc4指针设计 形状应单纯明确，头顶尖，尾部平，中间等宽或狭长三角形（参考钟表） 宽度与刻度线等宽， 不接触盘面，但应当尽量靠近 长度不能覆盖刻度记号，也不能远离刻度 指针颜色与度盘颜色有鲜明对比，与刻度线颜色和字符颜色相同4指针设计形状形状应单纯明确，头顶尖，尾部平，中间等宽或狭长三角形。下面指针分别为：杆形、刀形、带指针的剑形、塔形、直角三角形、梯形、剑形指针宽度指针宽度与刻度线等宽，或为刻度大小的10-n倍。4指针设计 不接触盘面盘面，但应当尽量靠近 长度长度不能覆盖刻度

15、记号，也不能远离刻度 指针颜色指针颜色与度盘颜色有鲜明对比，与刻度线颜色和字符颜色相同零点位置：9点和12点位置指针零点的位置大都在时钟的指针零点的位置大都在时钟的12点和点和9点的位置上。点的位置上。abc433 指示式仪表的颜色匹配 盘面部分 总体效果 特殊用色盘面部分：选用清晰配色方案：黑与黄、黑与白等。最常见的指针式仪表 总体效果：使总体颜色协调、淡雅，富有亲切感和明快感。 特殊用色： 红色的含义是禁止、停止、危险和需立即处理的指示； 黄色的含义是注意和警告； 绿色的含义是安全、正常和允许运行； 蓝色的含义是指令和必须遵守的规定； 白色表示其他状态等；公路上的标志公路上的标志44 电子

16、显示装置设计 随着电子技术和计算机技术的发展，电子显示装置在各类设备中应用日趋广泛。 例如，各种家电控制面板，数控机床的数控系统面板，各种计算机显示屏幕，手机显示屏等等。电子显示装置人机界面分类 硬件人机界面 软件人机界面Quantum SmartBake: 自动面包烤制机441字符的形状 检测时间：大写优于小写；简单优于复杂； 辨别型状优劣：三角形圆形梯形方形长方形椭圆形十字形442字符的大小 字符大小要适当，过小影响识别度；过大不经济。 一般每个字符所占的水平视角在22左右可以满足要求。443字符的亮度 一般来说字符亮度越高，识别效果越好，但是亮度超过一定范围，识别效果不会有多大的改善。

17、计算机屏幕上的字符亮度一般在10-180cd/m2444屏幕上的背景和亮度 背景亮度不低于10cd/ m2 背景亮度和字符亮度之间应有一定对比度445显示屏幕外的环境亮度 周围环境亮度应比显示器亮度稍低或一致，屏幕上的符号看起来才是最清晰的。软件的人机界面人机对话界面的类型原则类型命令行、菜单、表格、图形用户界面（GUI）等。原则兼容性；一致性；简明性。命令行；菜单2 界面的构成 屏幕的布局 菜单的式样 光标的式样：尖头、沙漏等 对话框 3 网页界面的设计 考虑人的因素，进行审美层次的设计，又要考虑用户的构成、行为和心理期望。 处理好信息传递和控制。 要有鲜明的特色和风格。45 报警信号装置设

18、计451报警信号装置的功用 指示方面：引起操作者的注意或指示操作，具有传递信息的作用。 执行方面：借以反映某种指令，某种状态，某些条件，或某类演变正在执行或已经执行。 美国三里岛核电站事故就与这两种功能混淆有关。452信号灯的设计 1亮度： 至少两倍于背景亮度，背景以灰暗无光为好。 2颜色：红色表示警戒、禁止、停顿或指示不安全；绿色表示正常运行；黄色表示提请注意。电工成套装置中的指示灯 3闪光信号：引起操作者进一步注意需要操作者立即采取行动；反映不符合指令要求的信息。 此外用速度的快慢作情况紧急的指示。 4信号形象化：不仅用颜色，也可以用形象化形状加以区别。如高速公路收费处，机场等。公路上的标志公路上的标志显示飞机着陆高程的信号灯系统机场登机场登记门指记门指示标志示标志 5. 信号灯的位置：最重要的信号灯和警告灯应安置在视野中央3的范围内； 所有警告灯均应安置在视野30的范围内。 具体位置的确定还应考虑与其他显示器和控制器的空间兼容关系。 453 报警器 报警器一般是音响形的，如电铃，汽笛，蜂鸣器等； 既要高亢嘹亮，易于引起人们的重视，又要柔和悦耳，不致引起心理负担。46 仪表