第五次人机界面设计

第五次人机界面设计演示文稿第1页，共85页。（优选）第五次人机界面设计第2页，共85页。图5-1人机信息交换系统模型返回5.1人机信息界面的形成第3页，共85页。表5-1三种显示方式传递的信息特征返回5.1人机信息界面的形成第4页，共85页。5.2视觉信息显示设计

一、仪表1.模拟式显示仪表用模拟量（刻度和指针）来显示机器的有关参数和状态。特点：显示的信息形象化、直观，使人对模拟值在全量程范围内所处的位置一目了然，并能给出偏差量，对于监控作业效果很好。应用：钟表、汽车上的油量表、氧气瓶上的压力表。

视觉显示的类型和特征第5页，共85页。2.数字式显示仪表

直接用数码来显示机器有关的参数或工作状态。

特点：认读过程简单、直观，只要对单一数字或符号辨认识别就可以了。认读速度快，精度高，且不易产生视觉疲劳。

应用：计算器、电子表及列车运行的时间显示屏幕。3、混合显示仪表二、屏慕式显示

屏幕式显示装置是在有限面积的显示屏上显示各种类型信息的装置。

特点：显示信息的种类多，显示效果好。

应用：显示器、示波器、雷达、彩超、各种产品上的显示屏等。

5.2视觉信息显示设计第6页，共85页。三、指示灯（信号灯）显示四、图形、符号标志显示5.2视觉信息显示设计视觉显示装置设计要求：正确显示信息、观察认读准确、迅速、不易疲劳。第7页，共85页。

按仪表结构形式分：指针活动仪表、指针固定式仪表和数字式仪表。其特点参阅表5-2

1.仪表形式（形状）常用的有圆形、半圆形、直线形（水平直线形、垂直直线形）、扇形、开窗等。见图5-2

。开窗式仪表显露的刻度少，认读范围小，视线集中，认读时眼睛移动的距离短，因而认读迅速准确，效果好。圆形和半圆形刻度盘的认读效果优于直线形刻度盘；水平直线形优于竖直直线形。5.2.1仪表显示设计5.2视觉信息显示设计第8页，共85页。2.表盘尺寸设计

以圆形仪表为例，其最佳直径D、目视距离L、刻度标记的最大数量I之间的关系。见图5-3，表B1。表盘认读效果最优的尺寸是其对应的视角在2.5º～5º范围内，只要确定了操作者与显示装置间的观察距离L，就能据此算出刻度盘的最优尺寸。

α=2arctg(D/2L)5.2.1仪表显示设计第9页，共85页。3.刻度与标数

（1）刻度：刻度盘上两最小刻度标记（刻度线）间的距离和刻度标记（刻度线）统称为刻度。如图T1刻度线的高度：表盘上的刻度线高度、文字和数字尺寸是依据视距确定的，参阅表5-3。刻度间距：小刻度线之间的最小距离.一般情况,d=1~2.5mmdmin=0.6~1mm；dmax=4~8mm。刻度线间距为L/600～L/505.2.1仪表显示设计第10页，共85页。刻度线的宽度：一般以小刻度标记作为基准，其宽度以为刻度间距的5%～１5%为宜。（10%为较好）

5.2.1仪表显示设计第11页，共85页。（2）标数标数的一般规则：刻度和标数的优劣对比见图5-45.2视觉信息显示设计第12页，共85页。5.2.1仪表显示设计第13页，共85页。返回图5-4刻度与标数的优劣对比第14页，共85页。图T1刻度标记的形式返回第15页，共85页。长刻度线长度=L/90中刻度线长度=L/125文字高度、短刻度线长度=L/200返回5.2.1仪表显示设计第16页，共85页。表B1刻度盘的最小直径与标记数量和视距的关系返回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38507010015020030025.425.425.436.454.472.8109.025.432.545.564.398.0129.6196.05.2.1仪表显示设计第17页，共85页。返回5.2.1仪表显示设计第18页，共85页。返回比较项目模拟显示仪表数字显示仪表指针活动式指针固定式数量信息中：指针活动时读数困难中：刻度移动时读数困难好：能读出精确数值，速度快、差错少质量信息好：易判定指针位置，不需读出数值和刻度就能迅速发现指针的变动趋势差：未读出数值和刻度时，难以确定变化方向和大小差：必须读出数字，否则难以得知变化的方向和大小调节性能好：指针运动与调节活动有简单而直接的关系，便于调节和控制中：调节运动方向不明显，指针的变动难控制，快速调节时不易读数好：数字调节的监测结果精确，数字调节与调节运动无直接关系，快速调节时难以读数监控性能好：能很快确定指针位置,并进行监控，指针与调节监控制活动关系最简单中：指针无变化有利监控，但指针与调节监控活动的关系不明显差：不便按变化的趋势进行监控一般性能中：占用面积大，照明可设在控制台上，刻度的长短有限，尤其在使用多指针显示时认读性差中：占用面积小，仪表需局部照明，只在很小一段范围内认读，认读性好好：占用面积小，照明面积也是最小，表盘的大小只受字符的限制综合性能可靠性高稳定性好易于显示信号的变化趋向易于判断信号值与额定值之差精度高认读速度快无差补误差过载能力强易与计算机联用局限性显示速度较慢易受冲击和振动的影响环境因素影响较大过载能力差质量控制困难显示易跳动或失效干扰因素多需内附或外附电源元件或焊件存在失效问题发展趋势提高精度与速度采用模拟与数字混合型显示仪表提高可靠性采用智能化显示仪表表5—1显示仪表的功能特点

第19页，共85页。5.2.1仪表显示设计第20页，共85页。5.2.1仪表显示设计第21页，共85页。返回图5-2仪表形式与误读率的关系5.2.1仪表显示设计第22页，共85页。

4.指针设计指针的形状：简洁、明快、有明显的指示性形状。见图T2指针的长度：对于指针不应遮挡刻度线的仪表，针尖应离开刻度线1—2mm左右；对于覆盖刻度标记的窄条形指针，其长度不应超过大刻度标记。指针的宽度：最重要的是针尖的宽度，针尖的宽度应与最小刻度线的宽度相同；指针和刻度盘面应装配在相互靠近的平行平面内。

指针的零位：指针零点位置的选择与它的使用情况有关，一般部选择在时9点和12点的位置。如表B25.2.1仪表显示设计第23页，共85页。5.仪表的色彩

仪表色彩是否合适，将影响认读速度和误读率。颜色设计主要是刻度盘面，刻度线和数码、字符以及指针的颜色匹配问题，它对仪表的造型设计、仪表的认读有很大影响。指针、刻度标记、数码的颜色应与刻度盘的颜色有明显的区别和对比，但指针与刻度标记，数码的颜色应尽可能协调。颜色搭配应遵循一定的规律，如表B3。

5.2.1仪表显示设计第24页，共85页。

图T2指针的基本形状5.2.1仪表显示设计返回第25页，共85页。表B2指针的零点位置返回5.2.1仪表显示设计第26页，共85页。表B3颜色匹配及清晰程度返回5.2.1仪表显示设计顺序12345678910底色黑黄黑紫紫蓝绿白黑黄被衬色黄黑白黄白白白黑绿蓝顺序12345678910底色黄白红红黑紫灰红绿黑被衬色白黄绿蓝紫黑绿紫红蓝清晰的配色模糊的配色第27页，共85页。6.仪表面板形式及其布置

最佳观察角度70～90度，视距50～71cm。组合形式面板见图5-5其布置参阅表5-4。仪表板上的仪表位置设计原则如下：(1)按仪表的重要程度排列(2)按使用顺序排列(3)按功能进行组合排列，见图T3(4)按最佳零点方向排列，见图5-6(5)按视觉特性排列(6)按显示和操纵相合性（协调性）排列，见图5-75.2.1仪表显示设计第28页，共85页。7、仪表的照明设计照明方式、光的强度（0.1Lx）和颜色（接近日光）8、数字和字符设计形状：数码、汉字（宋体、黑体）、英文（大写印刷体、Verdana）大小：最佳视角（10ˊ

～３0ˊ

）高宽比例:5:3、3:25.2.1仪表显示设计第29页，共85页。仪表照明强度建议5.2.1仪表显示设计返回第30页，共85页。招牌的大小设计招牌文字大小、位置、视觉距离的最佳对应关系

返回第31页，共85页。返回5.2.1仪表显示设计第32页，共85页。返回5.2.1仪表显示设计第33页，共85页。返回5.2.1仪表显示设计第34页，共85页。图5-5控制台面的形式及其布置

（a）多块组合式返回A

B

I5.2.1仪表显示设计第35页，共85页。（b）三块折式返回5.2.1仪表显示设计第36页，共85页。返回5.2.1仪表显示设计第37页，共85页。图T35.2.1仪表显示设计返回第38页，共85页。图5-6零点标志的最优方向返回5.2.1仪表显示设计第39页，共85页。图5-7仪表不同排列方式的比较返回5.2.1仪表显示设计第40页，共85页。第41页，共85页。5.2.2信号显示设计1.信号灯设计

（1）信号灯的特点、用途（2）信号灯的视距和亮度设计

A、亮度:两倍于背景的亮度。

B、视距:能见距离（空气透明度、对象的大小、亮度、颜色、背景）

气象能见距离：参阅表5-5

夜间发光物体的能见距离：参阅表5-6（信号灯设计参考）

（3）信号灯形状、标记设计

信号灯应用不同的颜色、形状、标记进行编码区分，形状、标记应与其表示的意义有逻辑联系。第42页，共85页。飞机着陆信号灯系统（4）信号灯的颜色设计

建议采用的10种以内编码颜色，按其不同颜色之间相互不易混淆的程度，依次排列为：黄、绿、橙、浅蓝、红、浅黄、绿、紫红、蓝、黄粉。单个信号灯，蓝绿色最清晰。信号灯颜色的含义，参阅表5-8信号灯设计第43页，共85页。（5）闪光信号

作用闪光的强度闪光的频率：一般信号（0.67~1.67Hz），紧急信号（10~20Hz）和背景的关系：表5-7信号灯设计（5）信号灯的布置（6）重要信号灯设计应用实例：现代汽车信号灯系统

尾灯系统、前照灯、前位灯和后位灯、示廓灯、倒车灯、危险报警闪光灯、雾灯第44页，共85页。信号灯设计第45页，共85页。表5-8指示信号灯的颜色及含义返回信号灯设计第46页，共85页。表5-5能见距离与空气透明度的关系返回信号灯设计第47页，共85页。表5-6全黑夜中灯光的能见距离（单位：km）返回信号灯设计第48页，共85页。

（1）显示屏的显示特征在显示屏上显示视觉信息

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、流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。5.2.2信号显示设计5.2.2信号显示设计2.显示屏设计(信息显示屏设计)第49页，共85页。显示屏设计第50页，共85页。（2）目标的亮度、呈现时间

亮度：目标亮度愈高，愈易觉察，但是当目标亮度超过

100cd／m2时，视敏度不再继续有较大的改善，所以目标亮度不超过100cd／m2。

呈现时间：T=o.5s大体上已可满足视觉辨别的基本要求；

T=2—3s，是最有利的数值。

余辉：是目标呈现结束后残留在屏面上的亮点。周围的灯光照度对余辉的视觉效应影响很大，周围照度太高或太低都对它有不利的影响，而以周围照度为1lx时最优。显示屏设计第51页，共85页。运动着的目标比静止目标易于察觉，但难于看清。

视敏度与目标运动状态的关系，v<800/s,如表5-9所示表5-9视敏度与目标运动状态的关系（3）目标的运动速度显示屏设计第52页，共85页。

形状：目标形状辨认效率优劣次序：三角形、圆形、梯形、方形、长方形、椭圆形、十字形。当干扰光点强度较大时，方形目标优于圆形目标。

颜色：在单色显示屏上，白色、绿色、黄色、琥珀色对深灰色或黑色形成的颜色对比最适合于图形和字符的识别。通常：白色、绿色等明快的颜色用作目标色，而深灰色或黑色作为背景色。（4）目标的形状、大小和颜色显示屏设计大小：与视距有关，字高宽比例：2:1或1:1。参阅表5-10第53页，共85页。（5）目标与背景的关系

最小值：3:1;一般情况：6:1或15:1;较高值：30:1。过高的对比度不利于眼睛精确聚焦。背景最优亮度：68cd/m2显示屏设计第54页，共85页。表5-10屏幕字符大小与视距的关系显示屏设计第55页，共85页。

大小：与视距、目标的大小和数量有关

视角>300

位置：按人的自然视线放置

分辨率：物理分辨率、逻辑分辨率刷新频率：85Hz以上，大尺寸显示器应为100Hz以上。

响应速度

坏点数

颜色：单色显示、彩色显示

显示屏设计（6）屏面第56页，共85页。

▲如果使用者是非专业用户或是不常使用显示器的用户，显示器上的颜色限制在1-4种，最多不超过7种；▲尽量选用不同的色调，避免采用深浅程度有所差别的同一种颜色；▲避免同时显示高饱和度的极端颜色；▲推荐使用色彩组合：（1）绿、黄、橙、红、白；（2）蓝、青、绿、黄、白；（3）青、绿、黄、橙、白；

彩色显示色彩设计准则：显示屏设计第57页，共85页。▲避免使用色彩组合：（1）红和蓝；（2）红和青；（3）洋红和蓝。▲在大显示器边缘区域的小符号和小形状不应采用红和绿色；▲背景和大的形状最好采用兰色（最好是非饱和色），但蓝色不要用于文字、细线或小形状；▲字母符号的颜色必须与背景颜色形成对比；▲在使用颜色时，可以利用形状或亮度作为一种辅助提示。（如所有的黄色符号用三角形，绿色符号用圆形，红色符号用正方形等。）这样显示器更容易为那些缺乏颜色感的用户接受。显示屏设计第58页，共85页。显示屏设计常用显示技术的比较、选择第59页，共85页。

飞利浦47英寸RGBLED背光高清液晶电视爱普生采用有机EL显示屏的样机

LCD/PDP/EL三派竞争与去年不同，LCD和PDP两强分割江山的局面被打破，有机EL显示技术成为第三股强劲势力投入平板显示竞争中。

厚度为0.52mm的有机EL显示屏

显示屏设计第60页，共85页。

有机发光显示器（OrganicLight-EmittingDiodeDisplay，OLED），根据使用基板的材质不同，OLED器件可以分为硬屏和软屏。与用玻璃作为基板的普通OLED显示器相比，柔软OLED（FlexibleOLED，FOLED）显示器有许多优势：可卷曲和折叠、更轻更薄、防撞击等。

OLED:平板显示的明日之光显示屏设计爱普生8英寸有机EL显示屏第61页，共85页。三星14英寸AMOLED显示屏厚度为0.37mm的AMOLED显示屏

显示屏设计0.29mm第62页，共85页。LG.飞利浦19.8mm厚的42英寸FullHD高清液晶电视第63页，共85页。

(1)图形符号的显示特征:形象、直观

(2)根据人的视觉特性和视觉运动规律，图形符号的设计应当遵循以下原则:(a)图形符号要反映出客体的特征；

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5-11(b)图形标志应明显突出于背景之中，使图形标志与背景形成较大的反差。（c）图形边界应明确、稳定。（d）应尽量采用封闭轮廓的图形，以加强其视觉效果。（e）应和其他显示部分结合成为统一的整体。（f）标志是一种形象语言，为便于识别，其颜色有特定意义。

3.图形符号设计图形符号设计生产、交通标志色彩含义；管道颜色标记参阅表5-12第64页，共85页。表5-11辨认的速度和准确性与识别特征数量关系图形符号设计辨认速度和准确性的指标符号简单的中等的复杂的呈现的时间阈限/s0.0340.0530.169感觉—语言反应潜伏期/s3.112.703.13认错率（占呈现总数的%）10.82.202.5

图形符号的尺寸与视距的关系框形符号最小尺寸S醒目符号的最小尺寸S方形12D/100025D/1000棱形14D/100025D/1000圆形16D/100028D/1000三角形20D/100035D/1000返回第65页，共85页。表5-12管道颜色标记图形符号设计第66页，共85页。（3）图形标志符号的应用图形符号设计第67页，共85页。图形符号设计汽车上使用的图形符号第68页，共85页。图形符号设计道路交通标志示例第69页，共85页。图形符号设计电子产品使用的部分符号第70页，共85页。提示正确提举姿势的图形符号设计方案《国家公共标志设计原则与图形全集》图形符号设计第71页，共85页。第72页，共85页。利用纯音或复音来传达听觉信息。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。5.3听觉信息传示设计5.3.1音响及报警装置第73页，共85页。设计要点

1、音响信号必须保证使位于信号接受范围内的人能够识别并按规定的方式作出反应。音响信号的声级必须超过听阈，最好能在一个或多个倍频程范围内超过听阈10dB以上；提高信噪比：S/N>10dB,信号声音的f应与噪声的f相差较远。当噪声声级超过110dB时，最好不用声音信号报警。常用听觉信号的主要频率和强度参阅表5-13。

2、使用多个声音信号，不同信号之间应有明显的差别（I，f，T）。

3、为引起人注意，可采用时间上均匀变化的脉冲信号，其脉冲重复频率不低于0.2Hz和不高于5Hz，避免使用连续稳态信号。5.3.1音响及报警装置设计要点第74页，共85页。

4、远距离和绕过障碍物的声音信号，应选用I大，f低的信号。

5、报警装置最好采用变频的方法，使音调有上升和下降的变化。例如紧急信号，其频率应在1秒内有高频（1200Hz）降至最低频（500Hz），然后听不见，再突然上升，以便再次从最高频降至最低频。这种变频声可使信号变的特别刺耳，可明显地与环境噪声和其他信号加以区别。

6．显示重要信息的音响装置或报警装置，最好与光信号同时作用，组成“视听”双重信号，以防信号脱漏。5.3.1音响及报警装置第75页，共85页。表5-13几种常用听觉信号的主要频率和强度5.3.1音响及报警装置返回第76页，共85页。用语言传递人与机器的信息，使其具