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1、第四章显示装置设计一、感觉器官与感觉类型1人体的要紧感觉器官与感觉类型人依托感觉器官不时刻刻同意外界环境中的和人体自身状况的信息。各类外界信息以不同类 型的物理量呈现，心理学中把呈现的各类物理量称为刺激。人体有能够同意多种刺激的感觉器官 其中要紧感受外界刺激的感觉器官参看表 41。表 41 人的感觉类型与感觉器官槪奘型轴滤类型略览、卿前信且一定坝聲施国的电确液階轼.&F-包毎，明暗耳烧一定坝率苑围的.由旅宦仔飾逞関.馬低，臬些萍发或飞敷的物扁懐純喜、吳、緘猿茅味近耳些披唾我翳弊旳辆质50.戌、K-苦、掠尊皮肤及皮下组织盘度、溟盛、对度肤同总压.戛 些柄烦时皮肤的惟用冷林于湿.世氐牟児滑或粗除野
2、平谿半现晉肌律的苴践忆逋段.昶转加速咸人惮的範转、直無加邃度叭阵神经反关节肌休河桂功、昼叨相曽代变ft人体的运功、姿皆，巫力畔研究统计说明，在人所同意的外界信息中，从视觉取得的信息所占的比例最大，从听觉取得 的信息次之，从皮肤觉（包括温度觉、触压觉、干湿觉等）取得的信息再次之。显示装置中利用 的感觉类型，其重要性的排序也是如此。2人的感知响应进程感觉是人脑关于作用于感觉器官的客观事物某特定属性的反映。而知觉是人脑关于感觉到的 事物属性综合后取得的整体反映。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定与反映。由于感觉与知觉关系紧密，心理学中常将二者合起来统
3、 称为感知觉，简称感知。人因同意到外界信息（刺激）而作出必然反映，这一进程称为感知响应进程。人体中的感知响 应系统，依照感知响应进程的顺序，依次由以下部份组成和起作用二、视觉器官与视觉机制1、视觉器官眼睛的构造泪腺排出管巩膜视刚膜上眼瞪前馬睫狀突后房玻玻郎晶狀体视袖经乳头瞳孔视神经虹膜 下眼睑晶状体悬韧带物悴视冏膜IB礫蠶iI角膜人眼球的大体结构2、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组成的。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，锥体细胞的密度那么较少，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
4、不能感受颜色。而起明 视作用的锥状细胞，不但能感受颜色，且有较高的视觉的灵敏性，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。3、视觉系统人的视觉系统三、人的视觉特性一）视野及视区1、视野及视线视野是指人眼能观看到的范围，一样以角度表示。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 直接视野一一在头部固定、眼球静止不动的状态下自然可见的范围， 眼动视野一一在头部固定，而转动眼球注视某一中心点时所见的范围; 观看视野头部固定而自由转动眼球时的可见范围
5、。在人的三种视野中，注视范围最小，动视野范围最大璋厂/or图44 最正确静视野b)图45最正确动视野最正确的眼动视野a）最正确的水平眼动视野（双眼）b）最正确的垂直眼动视野图46最正确注视野最正确的观看视野a）最正确的水平观看视野（双眼）b）最正确的垂直注视野a）最正确的水平直接视野（双眼）b）最正确的垂直直接视野 3/二斗訪 I .图44、图45、图46 别离为静视野、动视野、注视野三种视野在水平、铅垂两个方 向上的最正确值。三种视野的最正确值之间有以下简单关系：动视野最正确值=静视野最正确值+眼球可轻松偏转的角度（头部不动） 注视野最正确值=动视野最正确值+头部可轻松偏转的角度（躯干不动）
6、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。能够清楚识别物体 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度之内为最正确视野区。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。 正常视线 色觉视野 （简称色视野）2、视区二）视角及视敏度1、视角与视距视角是由瞳孔中心到被观看物体两头所张开的角度。在一样照明条件下，正常人眼能分辨5m远处两点间的最小距离，其相应的视角为1，即能够分辨的最小物体的视角概念该视角为最小视 角。人眼分辨物体细部
7、份的能力是随着照度及物体与背景的对照度的增加而增加。视距是指人在操纵系统中正常的观看距离。观看各类显示仪表时，假设视距过远或过近，对认 读速度和准确性都不利，一样应依照观看物体的大小和形状在380760mm之间选择最正确视距。二、视敏度 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，现在视力为正常。随着年龄的 增加，视力会慢慢下降，因此作业环境的照明设计应考虑工作者年龄的特点。（三）明暗适应人眼对光亮转变的顺应性，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，
8、需要通过一按时刻 以后才能慢慢看清被视物的轮廓。暗适应的过渡时刻较长，约需要30min才能完全适应。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进程，那个过渡时刻很短， 约需lmim，明适应进程即趋于完成。人在明悄悄急剧转变的环境中工作，会因受适应性的限制，使视力显现短暂的下降，假设频繁 地显现这种情形，会产生视觉疲劳，并容易引发事故发生。为此，在需要频繁改变亮度的场所， 应采纳缓和照时，幸免光亮度的急剧转变。（四）目光巡视特性（视觉运动特性）人们在观看物体时，视线的移动对看清和看准物体有必然规律，把握这些规律，以利于在工 程设计中知足人机工程学的设计要求。1）眼睛的水平运动比垂直运
9、动快，即先看到水平方向的东西，后看到垂直方向的东西。所 以，一样机械的外形常设计成横向长方形。2）视线运动的顺序适应于从左到右，从上至下，顺时针进行。3）对物体尺寸和比例的估量，水平方向比垂直方向准确、迅速、且不易疲劳。4）当眼睛偏离视中心时，在偏离距离相同的情形下，观看率优先的顺序是左上、右上、左 下、右下。5）在视线突然转移的进程中，约有3%的视觉能看清目标，其余97%的视觉都是不真实的， 因此在工作时，不该有突然转移的要求，不然会降低视觉的准确性。如需要人的视线突然转动时， 也应要求慢一些才能引发视觉注意。为此，应给出必然标志，如利用箭头或颜色预先引发人的注 意，以便把视线转移放慢。或采
10、纳有节拍的结构。6）关于运动一目标，只有当角速度大于12度/s时，且双眼的核心同时集中在同一个目 标上，才能监别也其运动状态。7）人眼看一个目标要取得视觉印象，电最短的注视时刻为0.070.3s，那个地址与照明的亮 度有关。人眼视觉的暂停时刻平均需要0.17s。（五）视错觉人在观看物体时，由于视网膜受到光线的刺激，光线不仅使神经系统产生反映，而且会在横 向产生扩大范围的阻碍，使得视觉印象与物体的实际大小、形状存在不同，这种现象称为视错觉。视错觉是普遍存在的现象，其要紧类型有形状错觉、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、对照错觉、大小错觉、远近错觉及透视错觉等。色
11、彩错觉的 对照错觉、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 成效，应考虑视错觉的阻碍。四、人的听觉特性（一）人耳的听觉范围 物体振动致使周围介质（如空气）的振动，而分子的振动能引发人耳鼓膜的振动。进而引发 耳蜗中淋巴液及其底膜的振动，使基底膜表面的科蒂氏器中的毛细胞产生兴奋，听神经纤维就分 布在毛细胞下面的基底膜中，机械能形式的声波就在此处转变成听神经纤维上的神经冲动，并以 神经冲动的不同频率和组合形式对声音信号进行编码，然后被传送到大脑皮层听觉中枢，从而产 生了听觉，即人耳听到了声音。引发听觉的刺激确实是物体振动发出的声波，而该振动物体确实是 声 源。1声
12、波的三个大体物理量：频率、波长和声速频率物体每秒钟振动的次数，称为频率，用f表示，单位为HZ,物体振动时发出的声音，只有频率在2020000HZ范围内的声音人耳才能感觉到，即才能引发听觉。波长一一振动介质在一个周期内所通过的距离，称为波长，用表示，单位为m。波长与频 率成反比。声速声波传播的速度称为声速，用c表示，单位为m/s。声速随介质的弹性、密度、温度不同而转变。2听觉绝对阈限听觉的绝对阈限是人的听觉系统感受到最弱声音和痛觉声音的强度。它与频率和声压有关。 在阈限之外的声音，人耳感受性降低，以致不能产生听觉。声波刺激作用的时刻对听觉阈值有重 要的阻碍，一样识别声音所需的最短持续时刻为205
13、0ms。听觉的绝对阈限包括频率阈限、声压阈限和声强阈限。频率20Hz、声压2X10-5pa、声强声 10-12W/m2的声音为听阈。低于这些值的声音不能产生听觉。而痛阈声音的频率为20000Hz、 声压20pa、声强10W/m2，人耳的可听范围确实是听阈与痛阈之间的所有声音。3听觉的分辨阈限人耳具有区分不同频率和不同强度声音的能力。分辨阈限是指听觉系统能分辨出两个声音的 最小不同分辨阈限与声音的频率和强度都有关系。人耳对频率的感觉最灵敏，常常能感觉出频率 微小的转变，而对强度的感觉次之，不如对频率的感觉灵敏。只是二者都是在低频、低强度时， 分辨阈限较高。另外，在频率500Hz以上的声频及声强分
14、辨阈限大体上趋于一个常数。二）方向灵敏性正常情形下，人的两耳的听力是一致的，因此，依照声音抵达两耳的强度和时刻前后之差可 以判定声源的方向。例如，声源在右边时，距左耳稍远，声波抵达左耳所需时刻就稍长。声源与 两耳间的距离每相差lcm,传播时刻就相差0.029ms。那个时刻差足以给判定声源的方位提供 有效的信息。另外，由于头部的屏蔽作用及距离之差会使两耳感受到声强的不同，以此，一样可 以判定声源的方位。若是声源在听者的上下方或前后方，就较难确信其方位。这时通过转动头部， 经取得较明显的时差及声强差，加上头部转过的角度可判定其方位。在危险情形下，除听到警 戒声之外，如能识别作声源的方向，往往会幸免
15、事故发生。三）遮蔽效应不同的声音传到人耳时，只能听到最强的声音，而较弱的声音就听不到了，即弱声被掩盖了。 这种一个声音被其它声音的干扰而听觉发生困难，只有提高该声音的强度才能产生听觉，这种现 象称为声音的掩蔽。被掩蔽声音的听阈提高的现象，称为掩蔽效应。工人在作业时由于噪声对正常作业的监视声及语言的掩蔽，不仅使听阈提高，加速人耳的疲 劳，而且阻碍语言的清楚度，直接阻碍作业人员之间信息的正常互换，而且可能致使事故的发生。 噪声对声音的掩蔽与噪声的声压及频率有关。当噪声的声压级超过语言声压级2025dB时 语言将完全被噪声掩蔽了；掩蔽声对频率与其相临近的被掩蔽效应最大；低频对高频的掩蔽效应 较大，反之那么较小；掩蔽声愈强，受掩蔽的频率范围也愈大。另外，噪声的频率正好在语言频度 范围内（8002500Hz）时，噪声对语言的阻碍最大。因此在设计听觉转达装置时，应尽可能避 免声音的掩蔽效应，经以保证信息的正确互换。应当注意到，由于人的听阈恢复需要经历一段时刻，掩盖声去掉以后，掩蔽效应并非当即消 除，那个现象称为残余掩蔽或听觉残留。其
