显示装置设计

6．色觉
色觉是一种复杂的生理心理现象。人们能感受到达各种不同的颜色，是由于可见光中不同 波 长的光线作用于人眼视网膜上，并在大脑中引起主观印象的缘故。
一种颜色可以由一种波长光线作用而引起，如红、绿、蓝等，称为原色。也可由两种或多种 波长的光线混合作用而引起，由红、绿蓝三原色适当混合，可以构成光谱上任何一种颜色。
人依靠感觉器官时时刻刻接受外界环境中的和人体自身状况的信息。各种外界信息以不同 类 型的物理量呈现，心理学中把呈现的各种物理量称为刺激。人体有能够接受多种刺激的感觉器 官 ， 其中主要感受外界刺激的感觉器官参看表 4－1。
表 4－1 人的感觉类型与感觉器官
感觉类型
感觉器官
刺激类型
视觉
眼睛
一定频率范围的电磁波
图 4－2 人眼球的基本结构
图 4－3 人的视觉系统
1．波长和强度效应
视觉是电磁波刺激人眼视网膜细胞时引起的。人眼所能感受到的电磁波长为 380－780 毫微 米，这个波长范围的光称为可见光。波长大于 780 毫微米的红外线、无线电波，或波长小于 380 毫微米的紫外线、X 射线等都不能引起人眼的视觉反应。一般光源都包含多种波长的电磁波，称 为多色光。将不同波长的光混合起来，可以产生各种不同颜色，所有不同波长的可见光混合起来 则产生白色。人眼可分辨的光色约有 120 多种。
2．眩光
当人的视野中有极强的亮度对比时，由光源直射出或由光滑表面的反射出的刺激或耀眼的 强 烈光线，称为眩光。眩光可使人眼感到不舒服，使可见度下降，并引起视力的明显下降。
引起眩光的物理因素主要有：周围的环境较暗；光源表面或灯光反射面的亮度高；光源距视 线太近；光源位于视轴上下左右 30 度范围内；在视野范围内，光源面积大、数目多；工作物光 滑表面（如电镀、抛光、有光漆等表面）的反射光；强光源（如太阳光）直射照射；亮度对比度 过大等。
知觉是人对事物的各个属性、各个部分及其相互关系的综合的整体的反映。知觉必须以各 种 感觉的存在为前提，但并不是感觉的简单相加，而是由各种感觉器官联合活动所产生的一种有 机 综合，是人脑的初级分析和综合的结果，是人们获得感性知识的主要形式之一。
2．人的感知响应过程
感觉是人脑对于作用于感觉器官的客观事物某特定属性的反映。而知觉是人脑对于感觉到 的 事物属性综合后得到的整体反映。感觉是基础，没有感觉便产生不了知觉；但只有将感觉综合成 为知觉，人的大脑才能作出判断与反应。由于感觉与知觉关系密切，心理学中常将两者合起来统 称为感知觉，简称感知。
3．视力
视力是表征人眼对物体细部识别能力的一个生理尺度，以最小视角的倒数表示。
检查人眼视力的标准规定，最小视角为 1 时，视力等于 1.0，此时视力为正常。随着年龄的 增加，视力会逐渐下降，所以作业环境的照明设计应考虑工作者年龄的特点。
4．视野
视野是指人眼能观察到的范围，一般以角度表示。视野按眼球的工作状态可分为：静视野、 注视野和动视野三类：
听觉
耳朵
一定频率范围的声波
嗅觉
鼻子
某些挥发或飞散的物质微粒
味觉 皮肤觉 平衡觉
舌头
某些被唾液溶解的物质
温度、湿度、对皮肤的触压、某 皮肤及皮下组织
些物质对皮肤的作用
半规管
肌体的直线加速度、旋转加速度
运动觉 肌体神经及关节
肌体的转动、移动和位置变化
感觉、识别的信息 形状、位置、色彩、明暗 声音的强弱、高低、音色 香、臭、酸、焦等 甜、咸、酸、苦、辣等
视错觉是普遍存在的现象，其主要类型有形状错觉、色彩错觉及物体运动错觉等。其中常见 的形状错觉有长短错觉、方向错觉、对比错觉、大小错觉、远近错觉及透视错觉等。色彩错觉的 对比错觉、大小错觉、温度错觉、距离错觉及疲劳错觉等。在工程设计时，为使设计达到预期的 效果，应考虑视错觉的影响。
2．从人的感觉阈限来看，刺激本身必须达到一定强度才能对感受器官发生作用。但是如 果 刺激超过一定强度(最大阈值)时，刺激不仅无效，还会引起不适或痛觉，甚至产不能复原的损伤 。
3．一种感受器官只能接受一种刺激和识别某一种特征，眼睛只接受光刺激，耳朵只接受 声 刺激。人的感觉印象 80%来自眼睛，14%来自耳朵，6%来自其他器官。如果同时使用视觉和听 觉，感觉印象保持的时间较长。
冷热、于湿、触压、疼、光滑或粗糙等
人体的旋转、直线加速度 人体的运动、姿势、重力等
研究统计表明，在人所接受的外界信息中，从视觉获得的信息所占的比例最大，从听觉获得 的信息次之，从皮肤觉（包括温度觉、触压觉、干湿觉等）获得的信息再次之。显示装置中利用 的感觉类型，其重要性的排序也是如此。
三、感觉的基本特征
2．知觉的理解性
人们往往根据自己过去获得的知识和经验去理解和感知现实的对象。 3．知觉的恒常性 当知觉的客观条件在一定范围内改变时，知觉印象仍然保持相对的稳定性。例如阳光下煤 块 的反射率要比黄昏时粉笔的反射率高，然而人们仍然把粉笔看成白的，把煤块看成黑的，不会依 反光率的高低而颠倒黑白。这一知觉特性使我们能够全面、真实、稳定地反映客观事物。 4．知觉的选择性 人对来自纷繁世界的各种刺激不可能同时全部反映，而总是有选择地把少数刺激物作为知 觉 的对象，并把他们组成一个整体，对它们的知觉格外清晰，而对同时起作用的其余刺激物的反映 则模糊笼统。知觉的这种特性称为知觉的选择性，被选出的形成清晰知觉的事物称为知觉对象， 而其它事物与背景会因为知觉的选择性而相互变动。 五、视觉机制 产生视觉的视网膜是由杆状和锥状两种感光细胞构成的。与视轴对应的视网膜称为黄斑，黄 斑处锥状细胞的密度最高。在视网膜周围，锥体细胞的密度则较少，而杆状细胞的数量却较多。 起暗视作用的杆状细胞，只在低照度下（0.01 勒克司以下）起作用，但不能感受颜色。而起明 视作用的锥状细胞，不但能感受颜色，且有较高的视觉的敏感性，即能表现出精细的视觉，但在 低照度下却不起作用。由上可知，黄斑处具有最高的分辨细微物体的能力和色觉能力。人在注视 物体时，会本能地转动眼睛，其目的就在于使物像落在黄斑散上，以便于识别。图 4－2 即为人 眼球的基本结构，图 4－3 为人的视觉系统。
明适应——明适应是指人从暗处进入亮处时，能够看清视物的适应过程，这个过渡时间很短 ， 约需 1mim，明适应过程即趋于完成。
人在明暗暗急剧变化的环境中工作，会因受适应性的限制，使视力出现短暂的下降，若频繁 地出现这种情况，会产生视觉疲劳，并容易引起事故发生。为此，在需要频繁改变亮度的场所， 应采用缓和照时，避免光亮度的急剧变化。
四、知觉的基本特征
人的知觉一般分为空间知觉，时间知觉，运动知觉与社会知觉等，它们有如下共同特征：
1．知觉的整体性
知觉对象一般由许多部分组成，各部分有不同的属性与特征。人们由于具有一定的知识经验 ， 加上某些思维习惯，总是把对象感知为一个统一的整体，而并不是把对象的各部分感知为个别 的 、 孤立)最佳的水平直接视野(双眼)
b)最佳的垂直直接视野
6 最佳注视野 注视野(双眼) 垂直注视野
图 4－5 最佳动视野 a)最佳的水平动视野(双眼)
b)最佳的垂直动视野
图 4－ a)最佳的水平
b)最佳的
图 4－4、图 4－5、图 4－6 分别为静视野、动视野、注视野三种视野在水平、铅垂两个方 向上的最佳值。三种视野的最佳值之间有以下简单关系：
人眼在不同颜色刺激下的色觉视野是不同的，称为色觉视野。人眼对白色视野最大，对黄、 蓝、红色依次减小，而对绿色视野最小。
5．视距
视距是指人在控制系统中正常的观察距离。观察各种显示仪表时，若视距过远或过近，对认 读速度和准确性都不利，一般应根据观察物体的大小和形状在 380～760mm 之间选择最佳视距。
动视野最佳值＝静视野最佳值＋眼球可轻松偏转的角度（头部不动）
注视野最佳值＝动视野最佳值＋头部可轻松偏转的角度（躯干不动）
在视野边缘上，人只能模糊的看到有无物体存在，但辨不清其详细形状。能够清楚辨认物体 形状的视野为有效视野。静视野的有效视野是以视中心线为轴，上 30 度，下 40 度，左右各为 15 度～20 度；其中在中心 3 度以内为最佳视野区。
六、视觉特征
由于生理、心理及各种光、形、色等因素的影响，人在视觉过程中，会产生适应、眩光、视 错觉等现象。这些现象在人机工程学设计中有的可以利用，有的则应避免。
1．暗适应与明适应
人眼对光亮变化的顺应性，称为适应，适应有暗适应和明适应两种。
暗适应——暗适应是指人从光亮处进入黑暗处时，开始时一切都看不见，需要经过一定时间 以后才能逐渐看清被视物的轮廓。暗适应的过渡时间较长，约需要 30min 才能完全适应。
4．同时有多种视觉信息或多种听觉信息，或视觉与听觉信息同时输入时，人们往往倾向 于 注意一个而忽视其它信鼬果同时输入的是两个强度相同的听觉信息，则对要听的那个信息的辨 别 能力将下降 50%，并且只能辨别最先输入的或是强度校大的信息。
5．感觉器官经过连续刺激一段时间后，敏感性会降低，产生适应现象。例如嗅觉经过连 续 刺激后，就不再产生兴奋作用。
第四章 显示装置设计
本章重难点分析
本章重点在于了解掌握显示仪表设计的基本知识、基本原则，以及简单的显示仪表设计。
其中，以下内容是要求掌握的重点：人的感觉知觉特性、显示装置的类型与设计、图形符号 设计。
第一节 人的感觉知觉特性
一、感觉与知觉
1．定义
感觉是有机体对客观事物的个别属性的反映，是感觉器官受到外界的光波、声波、气味、温 度、硬度等物理与化学刺激作用而得到的主观经验。有机体对客观世界的认识是从感觉开始的， 因而感觉是知觉、思维、情感等一切复杂心理现象的基础。
眩光造成的有害影响主要有：使暗适应破坏，产生视觉后象；降低视网膜上的照度；减弱观 察物体与背景的对比度；观察物体时产生模糊感觉等，这些都将影响操作者的正常作业。
3．视错觉
人在观察物体时，由于视网膜受到光线的刺激，光线不仅使神经系统产生反应，而且会在横 向产生扩大范围的影响，使得视觉印象与物体的实际大小、形状存在差异，这种现象称为视错觉 。