《人機(jī)工程學(xué)》課件5

1、第三章 人的感覺系統(tǒng)人與外界直接發(fā)生聯(lián)系的主要是三個(gè)系統(tǒng)： 感覺系統(tǒng)、神經(jīng)系統(tǒng)、運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)。人機(jī)系統(tǒng)示意圖 例如，當(dāng)一個(gè)排球向你飛來時(shí) 躲過、接住 視覺、聽覺、觸覺、運(yùn)動(dòng)覺聯(lián)合作用 3.1 自下而上與自上而下的加工感覺與知覺經(jīng)驗(yàn) 知識(shí) 知覺 感覺客觀刺激自下而上加工自上而下加工感覺定義：感覺是人腦對(duì)直接作用于感覺器官的事物個(gè)別屬性的反映，感覺是人們了解外部世界的渠道，也是一切復(fù)雜 心理活動(dòng)的基礎(chǔ)和前提。感覺的過程：人的感覺器官接受內(nèi)外環(huán)境的刺激，將其轉(zhuǎn)化為神經(jīng)沖動(dòng)，通過傳入神經(jīng)，將其傳至大腦皮質(zhì)感覺中樞，便產(chǎn)生了感覺。3.1 感覺與知覺感覺是人們認(rèn)識(shí)外部物質(zhì)世界和了解自身狀態(tài)的開端。 人們對(duì)任何

2、事物的認(rèn)識(shí)都是從感覺開始的。感覺是人們了解外部世界的主要渠道，也是一切復(fù)雜心理活動(dòng)的基礎(chǔ)和前提。 人的感覺包括視覺、聽覺、味覺、嗅覺、膚覺、運(yùn)動(dòng)覺、本體覺等，人體的這些感覺既能夠接收外部環(huán)境的信息，又能感知身體所處的狀態(tài)。知覺的定義：知覺是在人腦對(duì)直接作用于感覺器官的客觀事物和主觀狀況整體的反映。知覺的過程：客觀事物的各種屬性分別作用于人的不同感覺器官，引起人的各種不同感覺，經(jīng)大腦皮質(zhì)聯(lián)合區(qū)對(duì)來自不同感覺器官的各種信息進(jìn)行綜合加工，于是在人的大腦中產(chǎn)生了對(duì)各種客觀事物的各種屬性、各個(gè)部分及其相互關(guān)系的綜合的整體的決策，這便是知覺。知覺3.1感覺與知覺 人們通常把感覺和知覺總起來稱為感知。人的感

3、知反應(yīng)過程是：通過各種感受器官(感受器)接受外部信息(各種刺激)，經(jīng)過神經(jīng)中樞進(jìn)行分析，判斷并作出決定，再下達(dá)給運(yùn)動(dòng)器官(執(zhí)行器)，以改變事物或被操縱對(duì)象原來的狀態(tài)。 3.1 感覺與知覺 從知覺的過程得知，客觀事物是首先被感覺，然后才能進(jìn)一步被知覺，所以知覺是在感覺的基礎(chǔ)上產(chǎn)生的，感覺是知覺的前提、基礎(chǔ)和有機(jī)組成部分。 感覺和知覺的關(guān)系和區(qū)別3.1 感覺與知覺 感覺的性質(zhì)較多的取決于刺激物的性質(zhì)，而知覺在很大程度上卻受到人的知識(shí)、經(jīng)驗(yàn)、情緒、態(tài)度等因素的制約和影響；因此，知覺不是對(duì)當(dāng)前客觀事物的各種感覺的堆積，而是人們借助于已有的知識(shí)經(jīng)驗(yàn)對(duì)當(dāng)前事物所提供的信息進(jìn)行選取、理解和解釋的過程。 人體

4、的各種感覺器官都有各自最敏感的刺激形式，這種刺激形式稱為相應(yīng)感覺器官的適宜刺激，刺激可以是不同形式的能量，也可以是物質(zhì)。 3.1.1 感覺的特性1）適宜刺激感覺類型感覺器官適宜刺激刺激起源識(shí)別外界的特征作用視覺眼可見光外部色彩、明暗、形狀、大小、位置、遠(yuǎn)近、運(yùn)動(dòng)方向等鑒別聽覺耳一定頻率范圍的聲波外部聲音的強(qiáng)弱和高低，聲源的方向和位置等報(bào)警，聯(lián)絡(luò)嗅覺鼻腔頂部嗅細(xì)胞揮發(fā)的和飛散的物質(zhì)外部香氣、臭氣、辣氣等揮發(fā)物的性質(zhì)報(bào)警，鑒別味覺舌面上的味蕾被睡液溶解的物質(zhì)接觸表面甜、酸、苦、咸、辣等鑒別皮膚感覺皮膚及皮下組織物理和化學(xué)物質(zhì)對(duì)皮膚的作用直接和間接接觸觸覺、痛覺、溫度覺和壓力等報(bào)警深部感覺機(jī)體神經(jīng)和

5、關(guān)節(jié)物質(zhì)對(duì)機(jī)體的作用外部和內(nèi)部撞擊、重力和姿勢(shì)等調(diào)整平衡感覺半規(guī)管運(yùn)動(dòng)刺激和位置變化內(nèi)部和外部放置運(yùn)動(dòng)、直線運(yùn)動(dòng)和擺動(dòng)等調(diào)整表2-1 列出了人體各主要感覺器官的適宜刺激及其識(shí)別外界的特征3.1 感覺與知覺 人通過感覺器官接收外界的信號(hào)刺激，這一刺激可能被人感覺到，也可能沒有被人感覺到。當(dāng)這個(gè)刺激的強(qiáng)度較小時(shí)，盡管在物理上可以測(cè)到感覺器官對(duì)刺激的某種反應(yīng)，然而人卻并沒有感覺到。當(dāng)刺激強(qiáng)度逐漸增加達(dá)到某一界限值時(shí)，人便通過感覺器官獲得了感覺。這種使人從沒有到獲得感覺的刺激強(qiáng)度的界限值，稱為“刺激閾”。刺激閾是產(chǎn)生感覺的刺激下限，但是，當(dāng)刺激強(qiáng)度達(dá)到人不能承時(shí)，刺激不但無效，而且還會(huì)引起相應(yīng)感覺器官

6、的損傷。這種刺激強(qiáng)度的上限稱為刺激極限，也稱“痛閾”。 2） 刺激閾感覺最低限(刺激閾)最高限(痛閾)視覺(2.25.7)10-17J(2.25.7)10-8J聽覺110-12J/m2110-2 J/m2觸壓覺 2.610-9J振動(dòng)覺 2.510-4mm嗅覺 210-7kg/m3溫度覺6.2810-9kg*味覺角加速度 直線加速度 0.784m/s24978m/s2表22是人體主要感覺的感覺閾值3）適應(yīng) 感覺器官經(jīng)持續(xù)刺激一段時(shí)間后，在刺激不變的情況下，感覺會(huì)逐漸減小以致消失，這種現(xiàn)象稱為適應(yīng)。 久居蘭室而不聞其香 除痛覺外，適應(yīng)現(xiàn)象幾乎在所有感覺中都存在，但適應(yīng)的表征和持續(xù)的時(shí)間是不同的，例

7、味覺和觸覺適應(yīng)分別約需30秒和2秒。4）相互作用 在一定條件下，各種感覺器官對(duì)其適宜刺激的感受能力都將受到其它刺激的干擾影響而降低，由此使感受性發(fā)生變化的現(xiàn)象稱為感覺的相互作用。3.1.1 感覺的特性當(dāng)視覺信息與聽覺信息同時(shí)輸入時(shí)聽覺信息對(duì)視覺信息的干擾較大5）對(duì)比 同一感受器官接受兩種完全不同但屬同一類的刺激的作用，而使感受性發(fā)生變化的現(xiàn)象稱為對(duì)比。感覺的對(duì)比分為同時(shí)對(duì)比和繼時(shí)對(duì)比兩種。 3.1 感覺與知覺 同樣一個(gè)灰色的圖形，在白色的背景上看起來顯得顏色深一些，在黑色背景上則顯得淺一些，這就是同時(shí)對(duì)比效應(yīng)。 吃了糖以后接著吃帶有酸味的食品 左手放在冷水里，右手放在熱水里，過一會(huì)兒以后，再同

8、時(shí)將兩手放在溫水里會(huì)覺得更酸，這就是繼時(shí)對(duì)比現(xiàn)象。則左手感到熱，右手會(huì)感到冷，這就是上面所提到的絕對(duì)對(duì)比現(xiàn)象。 6）余覺 刺激取消以后,感覺可以存在一極短時(shí)間,這種現(xiàn)象叫余覺.電影就是利用余覺使不連續(xù)的畫面讓人感覺不到間隔。“9.11”事件發(fā)生后的“第六感”。到街頭的郵箱投信時(shí)的相遇。 就像上面情景中的例子一樣，在現(xiàn)實(shí)生活中，許多女性都或多或少地體驗(yàn)過自己憑直覺做出判斷或預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性。這種判斷往往是對(duì)問題直接做出結(jié)論，缺少可以意識(shí)到的和能用言語(yǔ)表達(dá)的過程和依據(jù)，然而卻能一擊即中，精確無誤。這就是所謂的女性神奇的直覺能力。令人驚奇的“第六感”3.1 感覺與知覺知覺的基本特性知覺的整體性知覺的理解

9、性知覺的恒常性知覺的選擇性 不同的人對(duì)同一事物可能產(chǎn)生不同的知覺，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)的過程中，設(shè)計(jì)師應(yīng)當(dāng)考慮人在知覺上的共性，又要考慮到人的知覺的差異性。 3.2 知覺的特點(diǎn) 1. 知覺的整體性：理論1：Gestalt心理學(xué)（完形心理學(xué)） （1）完整性和閉合性原則：彼此相屬的圖形部分容易被看成整 體，否則容易被隔離開來。第一感覺：第一感覺：整體圖像可以同記憶中的貓頭鷹/人頭匹配，其實(shí)可能就只是若干線條。（2）接近性原則：某些距離較短或較近的部分容易組成整體。第一感覺：窗口中有4根細(xì)棒，其實(shí)也可能是5塊短木板第一感覺：6條豎線，其實(shí)也可能是6條橫線3.2 知覺的特點(diǎn) （視覺模式識(shí)別） 在感知不熟悉的對(duì)象

10、時(shí)，則傾向于把它感知為具有一定構(gòu)成意義的整體。在這種情況下，影響知覺整體性的因素有以下幾個(gè)方面：人的認(rèn)知傾向于將近似、接近的元素組合起來作為一個(gè)整體加以認(rèn)知。也就是說如果不同的文字或圖形組成部分位置靠近，瀏覽者就比較容易看出它們是一起的。根據(jù)這一原理，對(duì)于頁(yè)面上的任何元素，如果在功能或內(nèi)容上是相同或相近的，就應(yīng)在一定程度上保持相對(duì)較小的空間距離，做到“物以類聚”。（3）相似性原則：看起來相似的物體容易被看成一個(gè)整體。第一感覺：窗口中有 6 條豎線，其實(shí)橫豎間距幾乎是一樣的，看成6條橫線也可以。知覺的特點(diǎn) （視覺模式識(shí)別）假如一個(gè)圖形中的組成部分都屬于同一風(fēng)格，這個(gè)圖形就被視為一個(gè)整體。為了使瀏

11、覽者重點(diǎn)關(guān)注圖形中的特定部分，對(duì)這一部分可采用不同的顏色、動(dòng)畫、閃爍或其他區(qū)分方式。如果一幅畫面中區(qū)別過多，也會(huì)使瀏覽者難以注意需要獲得的信息。因此，這些方法應(yīng)該用于強(qiáng)調(diào)關(guān)鍵信息或圖形的關(guān)鍵部分，而不宜用于大片信息。（4）連續(xù)性原則：數(shù)學(xué)上連續(xù)性較好的線條容易被理解成一個(gè)整體。第一感覺：a-b與c-d為一條完整的線，其實(shí)c-b與a-d也可以是實(shí)際存在的線條。dabc（5）對(duì)稱性原則：對(duì)稱的圖形容易被理解為一個(gè)整體。第一感覺：A、C是個(gè)整體，B是由左右2部分構(gòu)成。其實(shí)這些圖形中尤其C是由多個(gè)K字形圖形構(gòu)成。A B C2 知覺的恒常性大小恒常性：5m遠(yuǎn)和10m遠(yuǎn)看人一樣高。形狀恒常性：門是長(zhǎng)方形的

12、。明度恒常性：白襯衣在白天與晚上都是白的。顏色恒常性：煤在強(qiáng)光與昏暗中總是黑的。 例如陽(yáng)光下煤塊的反射率要比黃昏時(shí)粉筆的反射率高，然而人們?nèi)匀话逊酃P看成白的，把煤塊看成黑的，不會(huì)依反光率的高低而顛倒黑白。這一知覺特性使我們能夠全面、真實(shí)、穩(wěn)定地反映客觀事物。 知覺的條件在一定范圍內(nèi)發(fā)生變化，而知覺的印象卻保持相對(duì)不變的特性，叫知覺的恒常性。3.知覺的選擇性 把某些對(duì)象從背景中優(yōu)先地區(qū)分出來，并予以清晰反映的特性，叫知覺選擇性。 總是有選擇地把少數(shù)刺激物作為知覺的對(duì)象，并把他們組成一個(gè)整體，對(duì)它們的知覺格外清晰，而對(duì)同時(shí)起作用的其余刺激物的反映則模糊籠統(tǒng)。 “魯賓之杯”初步看到 繼而似乎看到了

13、反饋后再仔細(xì)觀察，最后看到了知覺的選擇性取決下列因素：知覺對(duì)象與背景之間的差別越大，對(duì)象越容易從背景中區(qū)分出來。如黑夜中的星星。在固定不變或相對(duì)靜止的背景上，運(yùn)動(dòng)著的對(duì)象最易成為知覺對(duì)象。如示波器上跳動(dòng)的波形圖。人的主觀因素，當(dāng)人的任務(wù)、目的、知識(shí)、興趣、情緒等不同時(shí)，選擇的知覺對(duì)象便不同。 4. 知覺的理解性 在知覺時(shí)，用以往所獲得的知識(shí)經(jīng)驗(yàn)來理解當(dāng)前的知覺對(duì)象的特征稱為知覺的理解性。在對(duì)知覺對(duì)象理解的過程中，經(jīng)驗(yàn)是最重要的一般人類從外界所獲得的信息有近80%是通過眼睛 得到的. 到目前為止還沒有任何一個(gè)巨型機(jī)系統(tǒng)或超級(jí) 并行計(jì)算機(jī)系統(tǒng)或網(wǎng)絡(luò)工作站機(jī)群的認(rèn)知速度與能力能與人的視覺系統(tǒng)相匹敵

14、人的視覺系統(tǒng)是非常敏感和嚴(yán)格的，任何不滿足物理學(xué)或光學(xué)定律的運(yùn)動(dòng)視景，任何同步不好的視頻序列都會(huì)被輕而易舉地發(fā)現(xiàn)，也都會(huì)對(duì)視覺系統(tǒng)帶來額外的刺激3.3 視覺人眼的感覺是通過光來感覺的3.3 視覺3.3.1 人的視覺特征1.視覺系統(tǒng) 眼睛視神經(jīng)視覺中樞一、視覺結(jié)構(gòu)人眼結(jié)構(gòu)示意圖右視野左視野處理文字的能力較強(qiáng)處理數(shù)字的能力較強(qiáng)數(shù)字文字3.3.1 人的視覺系統(tǒng)視覺感受器系統(tǒng)1.晶狀體 調(diào)節(jié)自身形狀， 保證圖像聚焦在視網(wǎng)膜 屈光度度量 調(diào)節(jié)需要時(shí)間2. 視覺感受器 視網(wǎng)膜 包括視桿細(xì)胞和視錐細(xì)胞，它們是接受信息的主要細(xì)胞。 錐細(xì)胞不僅能感光(在強(qiáng)光下發(fā)生作用), 并且能產(chǎn)生色覺, 辯別細(xì)節(jié), 含有強(qiáng)光

15、視覺所需要的視紫藍(lán)質(zhì). 桿細(xì)胞的特點(diǎn)是對(duì)弱光有高度的感受性, 含有夜視所需要的視紫紅質(zhì), 對(duì)弱光反應(yīng)靈敏, 但它不能感受顏色, 對(duì)精細(xì)的辯別也沒有多大的貢獻(xiàn). 二、視覺特征 視網(wǎng)膜：錐狀細(xì)胞、桿狀細(xì)胞 位置：中央凹 ，2度視角 全部是錐體細(xì)胞 離中央凹越遠(yuǎn)，錐 體細(xì)胞越少。 視敏度：錐體細(xì)胞解析細(xì)節(jié)能力強(qiáng)，中央凹視敏度高。邊緣區(qū) 視敏度迅速降低，對(duì)運(yùn)動(dòng)的敏感性較高。 敏感性：桿體細(xì)胞在敏感性上有優(yōu)勢(shì)，邊緣的運(yùn)動(dòng) 日感受 器、夜感受器 色彩敏感度：錐細(xì)胞產(chǎn)生色覺 桿細(xì)胞不產(chǎn)生 夜間無法辨認(rèn)色彩。 適應(yīng)：明適應(yīng)、暗適應(yīng) 桿細(xì)胞感受器時(shí)間長(zhǎng) 見圖 對(duì)不同波長(zhǎng)的敏感性：錐體敏感所有波長(zhǎng)的光、桿細(xì)胞不明

16、 感紅光，紅色物體在夜間特別黑。紅光照射下物體在黑暗中不會(huì)破壞桿狀細(xì)胞的暗適應(yīng)。航海圖 返回i3.3.2 視覺特征 對(duì)比敏感度 定義：可被覺察的亮、暗區(qū)的最小比值的倒數(shù) 如果小于這個(gè)比值，兩塊區(qū)域看起來是同質(zhì)的，不容易區(qū)分。 用光柵來測(cè)量。 影響因素： 低對(duì)比條件下的低空間頻率： 昏暗中不識(shí)別形狀，低照度下閱讀的印刷字體 低對(duì)比度條件下的辨別難度： 例如：灰色儀表盤上閱讀黑色標(biāo)簽、錄像機(jī)上黑色背景下的黑色凸印文字、藍(lán)色背景下的黑字的ppt 對(duì)比感度與照度、物體尺寸、視距、和眼的適應(yīng)情況等因素有關(guān)。在理想情況下，視力好的人，其臨界對(duì)比度約為0.01，也就是其對(duì)比感度達(dá)到100。變量 影響 舉例對(duì)

17、比度下降 可見性（下降） 灰色背景上的黑色字體照度下降 對(duì)比敏感度下降 昏暗的燈光下看地圖極性 黑色在白色之上比白色在黑色之上好 視圖設(shè)計(jì)空間頻率 3c/d 為最佳對(duì)比敏感度 特定距離下的理想字體大小視覺適應(yīng) 對(duì)比敏感度 夜間看地圖運(yùn)動(dòng) 對(duì)比敏感度（下降） 運(yùn)動(dòng)中看路標(biāo) 某些影響對(duì)比敏感度和可見性的變量3.3.2 視覺特征微小的印刷體和非常細(xì)的筆畫寬度是很危險(xiǎn)的黑色字體紅色背景在低照度條件下尤其危險(xiǎn)深色字體淺色背景的對(duì)比敏感度要高于淺色字體深色背景（正性對(duì)比）白色字體有一種從黑色背景中分離出來的趨勢(shì)輻照字體的大小寫 單獨(dú)字體 大寫效果優(yōu)于小寫 多字體文本 大寫字母閱讀難于小寫字體 小寫字母形狀

18、富于變化可以在低空間頻率的水平上傳遞信息3.2 視覺特征 顏色感覺 在良好的照明環(huán)境中，顏色視覺是一種有效的幫助手段。照明差、顏色視覺差 色盲 限制顏色感覺 大約有7%的男性存在色覺缺陷，紅綠色盲 指導(dǎo)原則： 首先要用單色進(jìn)行設(shè)計(jì) ，然后將顏色作為冗余編碼信息提供信息 例如：交通信號(hào)燈的設(shè)計(jì)首先是采用信號(hào)燈的位置編碼（上、中、下），然后將顏色作為冗余編碼信息傳遞交通指令。 同時(shí)對(duì)比是指有些顏色在靠近其他顏色時(shí)看起來會(huì)有所不同例如：綠色靠進(jìn)紅色比靠進(jìn)中性的灰色顯得更深3.3.2 視覺特征表B2 顯現(xiàn)的顏色與物體本色、照射光的顏色之間的關(guān)系 4. 視錯(cuò)覺 當(dāng)所處環(huán)境不同，如光、形、色等干擾，或物體自身部 分之間的相互作用，以及人的自身心理狀態(tài)等因素，使 得形態(tài)在人的視覺中會(huì)發(fā)生變化，即發(fā)生視錯(cuò)覺。 萊亞錯(cuò)覺 艾賓豪斯錯(cuò)覺 含糊圖像引起的錯(cuò)覺 視覺殘留引起的錯(cuò)覺 模擬真實(shí)引起的錯(cuò)覺3.2 視覺特征4. 視錯(cuò)覺萊亞錯(cuò)覺大小恒常性艾賓豪斯錯(cuò)覺兩個(gè)線段哪個(gè)看起來更長(zhǎng)？誰(shuí)比較胖？這是方嗎？這是圓嗎？ 深度錯(cuò)覺黑色表面是朝上還是朝下？ 深度知覺4. 視錯(cuò)覺 視覺殘留引起 的錯(cuò)覺:無中生有的點(diǎn)：難道這些點(diǎn)是徘徊在橫縱間的靈魂？ 博雅宋字型扁方，重心平穩(wěn)，趨向于安靜， 排成文字塊