第3章_人体感知与运动特征(1)

约为0.01，也就是其对比感度达到100。
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3.2 视觉机能及其特征
3.2.4 视觉特征
疲劳程度：水平优于垂直。 视线变化习惯：左—右，上—下，顺时针。
准确性：水平尺寸和比例的估计更准确。
观察情况的优先性：左上—右上—左下—右下视区，仪表的布置 必须考虑这一点。 设计依据：因正常情况不可能一只眼动，另一只不动，故一般操 作，应以双眼视野为设计依据。 接受程度：直线轮廓优于曲线轮廓。 颜色的易辨认顺序：红、绿、黄、白；
图3-11 听阈、痛阈与听觉区域 39
Imax
Imin
3.3 听觉机能及其特征
3.3.3 听觉的物理特性
3. 方向敏感度
(亦称“双耳效应”或“立体声效应”)
如果声音来自听音者的正前方，此时由于 声源到左、右耳的距离相等，从而声波到 达左、右耳的时间差、音色差为零，此时 感受出声音来自听音者正前方，而不是偏 向某一侧。声音强弱不同时，可感受出声 源与听音者之间的距离。 由于头部的掩蔽效应，造成声音频谱的改变。
颜色相配时的易辨认顺序：黄底黑字、黑底白字、蓝底白字、白
底黑字、白底红字。
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据说能看见 9 张 脸的智商有一 百八十！你能 看出几张脸?
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3.3 听觉机能及其特征
3.3.1 听觉刺激
听觉的适宜刺激是声音，声音的声源是振动的物体，人的听感范围： 20～20000Hz。感受性最高的频率范围 :1000～4000Hz。 起主要作用的部位：内耳耳蜗
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（2）临界视角：眼睛能分辨被看物体最近两点的视角。
按标准规定，人站在离视力检查表 5m 远处观看表中第十行 “E”字，若能分辨清楚，视力为1.0即视力正常，此时的临界 视角=1´(1分)。
（3）视力：眼睛分辨物体细微结构能力的一个生理尺度，以
临界视角的倒数来表示。
视力=1/能够分辨的最小物体的视角
反 射 弧
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2. 信息链
人机系统的信息在人的神经系统中的循环过程形成信息链，见下图。
图3-2 反射弧和信息链
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3.1.3 感觉通道与适用的信息
通常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。人机系统中的最常用
的感觉通道是视觉通道（80%）、听觉通道（14%）、触觉 和其他通道（6%）。其适用场合参阅表3-1。
7. 眩光
物体表面产生的刺眼和耀眼的强烈光线，称为眩光。
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3.2.3 视觉机能
8、对比感度
目标与背景有一定的对比度
时，人眼才能看清其形状。
Cp
L p Lp

L p Lo Lb
这种对比可以用颜色（背景 与物体具有不同的颜色）， 也可以用亮度（背景与物体 在亮度上有一定的差别）。 人眼刚刚能看辨别到物体时， 背景与物体之间的最小亮度
可听声除取决与声音的频率外，还取决于声音的强度（即声音的动态范围）。
声强（I ）是指单位时间内，声波通过垂直于 传播方向单位面积的声能量。单位为 W/m2。 I=正好可忍受的声强 / 正好能听见的声强 （1）听阈：在最佳的听闻频率范围内，一个听 力正常的人刚刚能听到给定各种频率的正弦式 纯音的最低声强Imin（听阈值），如图3-11； （2）痛阈：对于感受给定各种频率的正弦式 纯音，开始产生疼痛感的极限声强Imax。 （1）与（2）都与频率有关系，是在某一频率 下的听阈值或痛阈值。 （ 3 ）听觉区域：由听阈和痛阈两曲线所包围 的听觉区（影线部分）,如图3-11。 标准灵敏度：f=1000Hz，I0=Imin =10-12 W/m2
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3.2 视觉机能及其特征
3.2.1 视觉刺激
视觉的适宜刺激是光。人的两眼可以感受到的光波只占整个 电磁光谱的一小部分（<1/70），人眼所能感觉到的波长为 380-780nm（1nm=10-9m），见图3-3。
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3.2 视觉机能及其特征 3.2.2 视觉系统
视觉系统由眼睛、视神经和视觉中枢的共同活动组
1. 触觉(tactile sense ) 触觉是微弱的机械刺激触及了皮肤浅层的的触觉感受器引起的；压觉是较 强的机械刺激引起皮下组织变形而产生的，二者性质相似，故称触压觉。 触觉感受器：游离神经末梢、触觉小体、触盘、毛发神经末梢等。 触觉阈限(limen)：引起皮肤表面下的组织位移的机械刺激引起的触觉，小 到0.001mm。而能感知两个刺激点间的最小距离，称为两点阈限。手指的 两点阈限值最低，这是利用手指触觉操作的一种“天赋”。 (1) 触觉的敏感性：皮肤的不同区域由于其厚度、神经分布状况不同对触觉 的敏感性不同，如图3-13。 (2) 触觉的定位能力：指尖和舌尖能力最强，而上臂、腰部和背部对刺激点 定位能力较差，如图3-14。
成。见图3-4 。
眼睛是视觉的感受器官，人眼是直径为21～25mm 的球体，其基本构造与照相机类似，见图3-5 。
视网膜最外层细胞包括视杆细胞和视锥细胞，它们
是接受信息的主要细胞。如表B1。
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3.2 视觉机能及其特征
3.2.3 视觉机能
1. 视角与视力 （1）视角：由瞳孔中心到观察对象两端所张开的角度。如图所示。 α =2arctg(D/2L) α —视角，用（’分）表示，即（1/60）°； D—被看物体上两端点的直线距离； L—眼睛到被看物体的距离。 工业设计中，视 角是确定设计可 视对象尺寸大小 的依据。
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3.4 其他感觉机能及其特征
3.4.1 肤觉(cutaneous senses )
2. 温度觉
分为冷觉和热觉，由两种不同范围的温度感受器引起的。冷感受器在皮肤 温度低于30℃时开始冲动；热感受器在皮肤温度高于30℃时开始发放冲 动，到47 ℃时为最高。 温度感受器分布在皮肤的不同部位，形成所谓冷点和热点。每平方厘米皮 肤内，冷点有6-23个，热点有3个。 高温作业：高于25 ℃
3.3.2 听觉系统


起辅助作用的部位：外耳、中耳、内耳的其它部分，见图3-9。
图3-9 （a）人耳的基本结构
（b）耳蜗
耳与听觉视频
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不同分貝水準的聲音示例
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3.3 听觉机能及其特征
3.3.3 听觉的物理特性
（声音：音调、强度、音色）
1 .频率响应（感受性）
人耳能听闻的频率比为：
fmin/fmax=1：1000；
5. 色觉和色视野

色视野是指颜色对眼的刺激能引起感觉的范围，图3-7。
ห้องสมุดไป่ตู้
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3.2.3 视觉机能
6. 暗适应和明适应(视觉的适应)
人眼随视觉环境中光亮度的变化而感受性发生变化的过程， 有暗适应和明适应两种。 见图3-8。 根据视觉的明暗适应特征，要求在设计工作面照明时，需使 其亮度均匀而且不产生阴影，否则，眼睛的频繁明暗调节， 不仅会增加眼睛的疲劳，而且会引起错误操作。
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3.2.3 视觉机能
2. 视野与视距
视野：眼睛观看正前方物体时所能看得见的空间范围 ,常以角 度来表示。(静视野、注视视野、动视野 ) 动视野:见图3-6。 水平视野（单视野/双视野）: 1.5º-3.0º——特优视区；（物象落在黄斑上） 10º以内——最优视区； 10º-20º——瞬息视区；（能在很短的时间内看清物体） 20º-30º——有效视区；（需集中注意力看） 其余：良好视区。
16.7kHz 17.7kHz 18.8kHz 19.9kHz 21.1kHz 22.4kHz
fmin/fmax=1：1000；
频率感受的上限随年龄 增长而逐年连续下降， 如右图； 听觉的频率响应特性对 听觉传示装置的设计是 很重要的。
测试：
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3.3.3 听觉的物理特性
2. 动态范围（声音的强度）
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3.2.3 视觉机能
2. 视野与视距
垂直视野:（如图3-6） 水平视线上下1.5º为特优视区； 水平视线以下10º 为最优视区； 水平视线以上10º ，以下10º —30º 内为有效视区； 其余：良好视区。 视距：指人在操作系统中正常的观察距离，几种 工作视距推荐值参阅表3-2。
舒适视线： 直立：水平视线以下15度； 放松立：水平视线以下30度； 放松坐：水平视线以下40度。
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3.3 听觉机能及其特征
3.3.3 听觉的物理特性
4.掩蔽效应
掩蔽效应指人的耳朵只对最明显的声音反应敏感，而对于不敏感 的声音，反应则较不为敏感。例如在声音的整个频率谱中，如果 某一个频率段声音比较强，则人就对其它频段的声音不敏感了。 应用此原理，人们发明了mp3等压缩的数字音乐格式，在这些格 式的文件里，只突出记录了人耳朵较为敏感的中频段声音，而对 于较高和较低的频率的声音则简略记录，从而大大压缩了所需的 存储空间。在人们欣赏音乐时，如果设备对高频响应得比较好， 则会使人感到低频响应不好，反之亦然。 一种频率的声音阻碍听觉系统感受另一种频率的声音的现象称为 掩蔽效应。前者称为掩蔽声音(maskingtone)，后者称为被掩蔽 声音(maskedtone)。
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3.3 听觉机能及其特征
3.3.3 听觉的物理特性
5. 听觉疲劳 人的听阈复原须经历一段 时间，掩蔽声去掉后，掩 蔽效应并不立即消除，这 个现象称为残余掩蔽或听 觉残留。其量值可表示听 觉疲劳。
图：以一纯音掩蔽另一纯音的示例
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3.4 其他感觉机能及其特征
3.4.1 肤觉
肤觉是仅仅次于听觉的一种感觉，可感受多种外界刺激，形成多种感觉。 人体皮肤上分布着三种感受器：触觉、温度和痛觉感受器。
一般应根据观察目 标大小和形状及工 作要求确定视距， 普通操作的视距范 围在 38 ～ 76cm 之 间，在 56cm 处最 为适宜。
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