人机工程学讲义3

1、人体感知与信息处理感觉与感觉特性感觉是人脑对直接作用于感觉器官的客观事物的反映，因此既具客观性又具主观性。人的主要感觉器官包括眼、耳、鼻、舌、皮肤，对应的感觉分别是视觉、听觉、嗅觉、味觉和肤觉。此外，人对自身也有感觉、称为内部感觉。视觉光作用于视觉器官，使其感受细胞兴奋，其信息经视觉神经系统加工后便产生视觉。其形成过程为：光线一角膜一瞳孔一晶状体(折射光线)玻璃体(固定眼球)视网膜（形成物像)-视神经(传导视觉信息一大脑视觉中枢(形成视觉)。通过视觉，人可以感知外界事物的大小、形状、明暗、颜色、动静。视觉是人最重要的感觉，至少有80%以上的外界信息经视觉获得。视觉的优势是：可在短时间内获取大量

2、信息；可利用颜色和形状传递性质不同的信息；对信息敏感，反应速度快；感试范围广，分辨率高；不容易残留以前刺激的影响。但也存在容易发生错视和容易疲劳等缺点。视觉机能视觉机能是视觉器官毒客观事物识in能力的总称·包括视角、视力、视野、对比感度、颜色辨认等(1)视角视角是观察物体时。从物体两端(上、下或左、右)引出的光线在射入眼球时的相交角度，视角a的大小与观察距离L和被看物体上两端点的直线距离D有关。眼睛能分辨被看物体最近两点的视角，称为临界视角，正常眼的临界视角约为1'。(2)视力是指分辨细小的或遥远的物体及细微部分的视觉能力。临床医学上将能区分两点的最小距离称为视力。在眼前一定

3、距离内(5m)能够分辨两点之间距离越小，说明视力越好。应用国际标准视力表远视力表检测，司际正常视力标准规定为1.0(用标准对数视力表检查时为5.0)，即临界视角为1'。视力随着照度、背景亮度和物体与背景的对比度的增加而增大，随年龄的增加而下降。(3)视野视野即眼球向正前方注视时，所能看到的空间范围。视野按眼球的工作状态可分为静视野、注视野和动视野3类。静视野是指在头部固定、眼球静止不动的状态下自然可见的范围。注视野是指在头部固定、而转动眼球注视某一中心点时所见的范围。动视野是指头部固定而自由转动眼球时的可见范围。在人的3种视野中，注视野范围最小，动视野范围最大。人机工程设计中，一般以静

4、视野为依据设计视觉显示器等有关部件、以减少人眼的疲劳。不同颜色对眼的刺激能引起感觉的范围也不同，称为颜色视野，白色的视野最大，其次是黄、蓝、红、绿等(图2.14)。（小字）在垂直平面的视野是：假定标准视线是水平的，定为0°，则最大视区为视平线以上50°和视平线以下70°。颜色辨别界限为视平线以上30°，视平线以下40°。实际上人的自然视线是低标准视线的，在一般状态下，站立时自然视线低于水平线10°，坐着时低于水平线15°；在很松弛的状态中，站着和坐着的自然视线偏离标准视线分别为30°和38°。观看展示物的

5、最佳视区在低于标准视线30°的区域里。在水平面内的视野是：双眼视区大约在左右60°以内的区域，在这个区域里还包括字、字母和颜色的辨别范围，辨别字的视线角度为10°20°，辨别字母的视线角度为5°-30°，在各自的视线范围以外，宇和字母趋于消失。对于特定的颜色的辨别、视线角度为30°一60°，人的最敏锐的视力是在标准视线每侧1°的范围内；单眼视野界限为标准视线每侧94°_104°。(4)视距视距是指人眼与被观察物之间的距离。视距的远近直接影响若认知的速度和准确性，适宜一般操作的视距为38

6、0760mm，其中以560mm为佳。不同性质的操作对最佳视距的要求也有不同。不同产品、场所和国家对视距的要求也有一些具体规范，例如家用电视的最佳视距，根据网际无线电咨询委员会(CCIR)的定义，当观看距离为屏幕高度的3倍时，高清晰度电视系统(如液品和等离子电视)显示效果应该等于或接近于一名正常视力者在观看原视景物或演示时的临场感觉，而纯平面CRT电视的最佳观看距离是屏面高度的5倍，即标称屏幅50英寸的16：9宽屏电视，实际屏幕高度约为610mm。其最佳视距为18303050mm。而汽车驾驶员认读车内仪表的视距，根据美国标准的推荐值，轿车最大视距为711mm，最小视距为450mm，最佳视距为55

7、0mm；卡车视距为700880mm。（图表）调节是视觉适应观察距离的能力。当观察近距离的物体时，眼球睫状肌收缩，使晶状体有更大曲率；在对准很远的某一点时、调节是借助于晶状体曲率的缩小来达到的。由于晶状体曲率可以在一定范围内调节，在看得清楚的目标不断向近处移动时，开始感到不清楚的位置称为调节近点。注视目标越接近这一点，愈易引起视疲劳。因此，视觉工作距离不应短于3/2调节近点。眼睛从远处向近处瞄准目标时，需0.51.5s。对频繁改变观察距离、不断变换瞄准目标的作业、改善照明条件有助于扩大调节范围，提高调节的准确性，提高不同距离上的辨认速度，并且能使作业片减少疲劳。对视觉紧张作业，常从近处向远处瞄准

8、，也会减轻视疲劳。(5)对比感度物体与背景的颜色或亮度之间有一定对比度时，人眼才能分辨其形状。人辨别颜色的能力叫色觉，即视网膜对不同波长光的感受特性，只要可见光波长相差3-5nrn，人眼即可分辨。亮度对比指当背景亮度由0增加到100cd/m2时，视力呈线性增加，而超过600后再增加背景亮度，对视力的影响较小。人眼刚能辨别物体时，背景与物体之间最小的亮度差称为临界亮度差；临界亮度差与背景亮度之比称为临界对比。临界对比的倒数称为对比感度。对比感度通常因人而异，是利好的人，其对比感度可以达到100，能够辨别微小的亮度对比。（如 最强大脑 有一个女孩挑战51度灰，是分辨灰度，该项目将装有等容量特调溶液

9、的51个容器依次排开，按顺序在51个容器中滴入0.01ml等梯度容量差别墨汁，形成51度灰，现场将由嘉宾随机抽掉2个容器，减掉2度灰。挑战者要通过观察，正确复原这两个容器的位置。）(6)颜色辨认人眼对色彩的感觉有色调、亮度、色彩度(饱和度)3种性质，正常人色觉光谱的范围为约400nm (紫色)一约760nm(红色)，其间大约可以区别出16个色相。在明视条件下，人眼最敏感的波长是555nm(黄色);在暗视条件下，人眼最敏感的波长是507nm(绿色)。而色觉异常者，对于这些色调就或多或少不能感觉。根据三原色学说，可见光谱内任何颜色都可由红、绿、蓝三色组成。如能辨认三原色都为正常人，有一种原色不能辨

10、认称二色视，主要为红色肓与绿色肓；三种原色均不能辨认称全色盲，辨认任何一种颜色的能力降低者称色弱，主要有红色弱和绿色弱。色盲能够遗传，通常男多于女。色弱不宜从事以颜色波长作为严格技术标准的化学类、化工与制药类、生物科学类、公安技术类等行业，色盲不宜从事上述以外的美术、艺术设计、摄影、交通运输等行业。（辨色图）(7)立体视觉人用单眼视物时，只能看到物体的平面，即只能看到物体的高度和宽度。当双眼同时注视物体、双眼视线交叉于一点(注视点)时，人两眼之间的距离造成两眼看到的影像略有差异，这两点将信号转入大脑视中枢合成一个物体完整的像，便可以感觉到物体的空间方位。包括距离、深浅、凸凹、前后、高低等相对位

11、置，形成立体视觉，又称双眼深度觉。能引起深度感知的最小视差称为立体视锐度，通常用秒角(”)表示。立体视觉是后天获得的，是双眼视觉的最高形式，是人类从事各种精细工作不可缺少的重要条件之一。立体视觉的效果还可以因为物体表面的光线反射情况和阴影等面得到加强，生活经验也可以起到一定作用，如近物色调鲜明、远物色凋变淡，在平面中营造立体视觉的效果即可借助这些经验。视觉现象人的视觉还有一些常见现象，如视觉适应、视觉残留、眩光现象等。视觉适应(visual adaptation) 视觉适应是指在先后呈现的各种亮度、光谱分布、视角的刺激下,视觉系统状态的变化过程。当人从亮处突然走进暗室时，眼前会呈现黑黝黝的一片

12、，一段时间内什么也看不清、经过相当长时间后又逐步开始恢复清晰的视觉，这种现象叫做暗适应(dark adaptation)；反之，当人从暗处走向亮处时、在瞬间内也会感到耀眼发眩，但经过几秒钟后，视觉又恢复正常，这种现象叫明适应(light adaptation)。眼睛在暗适应过程中，瞳孔直径扩大，使进眼球的光线增加1020倍，视网膜上的视杆细胞的感受性迅速兴奋、灵敏度不断提高，从而获得清晰的视觉，完成视觉暗适应的过程大约需要2030min。明适应是视网膜在光刺激由弱到强的过程中，视锥细胞和视杆细胞的功能需要迅速转换，适应时间比暗适应短得多，大约只需要几秒到几分钟。因此在两个相邻的环境中，照明的光

13、源亮度对比最好不要超过20倍。当人戴上有色眼镜观察外界景物时，开始一切景物似乎都带有镜片的颜色，经过相当一段时间后，镜片的颜色在感觉中会自然消失，外界的景物会受色彩经验的影响又恢复成近似原来生活中的颜色，但突然摘下有色眼镜后，景物的颜色又会感觉失真。这种视觉现象称为颜色适应(color adaptation)。对鲜明颜色，长时间持续注视，色彩的感受性会降低，觉得颜色不再鲜艳，对灰暗的颜色长时间注视，色彩的感受性会提高，觉得颜色变的较亮较鲜。这些都属于颜色适应的表现。人眼中的水晶体能够自动改变厚度，使映像准确地投射到视网膜上。水晶体相当于相机的透镜，起到调节焦距的作用。眼睛看清对象细节的本领不仅

14、取决于物体大小，更取决于观察物体的距离，人眼调节聚焦远近的过程，称为距离适应。（小字）普通绘画和摄影作品，包括电脑制作的三维动画，只是运用了人眼对光影、明暗、虚实的感觉得到立体的感觉。而没有利用双眼的立体视觉、单眼看和双眼看都是一样的平面。三维立体画是利用人眼立体视觉现象制作的绘画作品，观看时把视点落在立体面后面合适的位置，使左眼看到的画面与右眼错开一个单位块。左右眼也就看到不同的图案，经大脑合成后形成立体视觉。视觉暂留(persistence of vision)人眼在观察景物时，光信号传入大脑神经，需经过一段短暂的时间，光的作用结束后，视觉形象并不立即消失，这种残留的视觉称后像(after

15、image)，视觉的这一现象则被称为视觉暂留。视觉后像有两种：当视觉神经兴奋尚未达到高峰，由于视觉惯性作用残留的后像叫正后像(positive afterimaw)；由于视觉神经兴奋过度而产生疲劳并诱导出相反的结果叫负后像(negative afterimaw)。眩光现象(glare) 当人们观察某一视觉对象时，如果视场中有一耀眼的发光点，就会影响观察效果，而且会使人感到不舒适，这就是眩光现象。产生眩光的光源(或反射面)被称为眩光源。它是评价照明质量的一个重要方面。光源或反射面亮度太大或者光源与背景之间亮度比太大时，都会引起眩光，如夜晚汽车开大灯、晴天强日光照射、室内灯光直接射人眼内等。根据眩

16、光对人的影响不同，可以分为不舒适眩光、失能眩光和失明眩光3类。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。眩光造成的有害影响主要有：使暗适应破坏，产生视觉后像；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。这些都将影响作业者的正常作业。视觉特性(1)人的水平视野比垂直视野要大得多，眼睛沿水平方向运动比沿垂直方向运动快而且不易疲劳；一般先看到水平方向的物体，后看到垂直方向的物体，人眼对水平方向尺寸和比例的估计比对垂直方向尺寸和比例的估计要准确得多。因此，很多仪表、显示器都设计成横长方形。(2)视线的变化习惯于从左到右、从上到下和顺时针方向运动。所以，仪

17、表的刻度方向设计应遵循这一规律。(3)当眼睛偏离视中心时，在偏离距离相等的情况下，人眼对左上限的观察最优，依次为右上限、左下限，而右下限最差。视区内的仪表布置应遵循这一规律。(4)两眼的运动总是协调的、同步的，在正常情况下不可能一只眼睛转动而另一只眼睛不动，一只眼睛视物而另一只眼睛不视物。因此通常都以双眼视野为设计依据。(5)人眼对直线轮廓比对曲线轮廓更易于接受。(6)颜色对比与人眼辨色能力有一定关系。当人从远处辨认前方的多种不同颜色时，其易辨认的顺序是红、绿、黄、白、即红色最先被看到(所以，停车、危险等信号都采用红色)。当两种颜色相配在一起时，网易辨认的顺序是黄底黑字、黑底白字、蓝底白字、白

18、底黑字等(因而公路两旁的交通标志常用黄底黑字或黄底黒色图形)。(7)识别细节的信息要靠中央视觉，周围视觉只能识别大致情况。（8)人眼要看清物体，必须注视，即双眼同时停留在一个目标上，并且焦点也在此目标上。人眼看清一个目标，最少时间为0.07-0.3s，平均0.17s。照明不足时，注视时间要加长。听觉声波作用于听觉器官，使其感受细胞兴奋并引起听神经的冲动发放传人信息，经各级听觉中枢分析受后形成听觉。其形成过程为声源一耳郭(收集声波)-外耳道(使声波通过)一鼓膜(将声波转换成振动)一耳蜗(将振动转换成神经冲动)一听神经(传递冲动)一大脑听觉中枢(形成听觉)。听觉是人获得外界信息的重要途径，其获得的

19、信息量仅次于视觉。在所有的感觉中，由听觉获得的信息占全部信息的10%。听觉以在时间上的连续性为特点，没有视觉产生那么直接，但视觉往往受到环境的空间和亮度的限制，而听觉则可以弥补和配合其他感官。.声音的三要素人耳对声音的主观感觉有响度、音调和音色三个参数，称为声音三要素，而相应的物理概念是声波的振幅(强度、声强)、频率和波形(频谱)。但前者是主观的感受(心理量)，后者是客观的量度(物理量)，两者并不完全一对一相互对应。(1)声强与响度声压的强度即声强，是人们测量声音大小、强弱的客观标准。响度也称音量，是人耳对声音强弱和大小的主观感受尺度，是客观存在在主观上的反应，是物理现象(声压)和生理现象(听

20、觉)的综合反应，但声强和响度并不完全等同，对声音的强弱大小主观感觉和客观标准并不完全统一。（也就是声强是客观的，响度是人主观感受。响度还受频率的影响。）(2)频率与音调人耳对声音高低的感觉称为音调。音调主要与声音的基音频率有关，但不成正比，而与响度一样，也成对数关系。人耳对1000Hz的声音最敏感，而且对高频声比对低频声的灵敏性要好。所以汽车喇叭和警笛声一般在1000HZ-5000.(3)频谱与音色音色是听觉上区别具有同样响度和音调的两个声音的主观感觉，也称为音品。音色主要由声频谱结构决定，即由声音的基频和谐波的数目以及它们之间的相互关系来决定。由于各种发声体的材料和形状结构不同，发声机理也不

21、尽相同，即使它们发出相同音调、相同响度的声音，在基频相同的情况下，谐波的成分和幅度也会有所区别，人耳听到的主观感受就是音色不同。每个人讲话都有自己的音色，每种乐器也都有自己的音色。听觉特性与现象人的听觉也具有方位感、响度感、音调感等特性，以及聚焦效应、掩蔽效应等现象。1)方位感人耳对声音传播方向、距离和定位的辨别能力非常强，无论声音来自哪个方向，都能准确无误地辨别出声源的方位，人耳的这种听觉特性称为方位感。这是由于双耳的时间差效应(如果左耳先听到声音，那么听者就觉得这个声音是从左边来的，反之亦然)和声强差效应(如果左耳听到的声音比右耳的要大，那么听者会觉得声音来自左侧方向，反之亦然)相互结合时

22、产生的综合作用。人工立体声的工作原理，简单地说就是在双耳效应的基础上建立起来的。2）响度感对微小的声音，只要响度稍有增加人耳即可感觉到，但是当声音响度增大到某一值后，即使再有较大的增加，人耳的感觉却无明显变化，人耳对声音响度的这种听觉特性称为对数式特性。人耳对不同频率的声音，听觉响度也不相同。我们把可听声按倍频关系分为3段，确定低、中、高音频段，即(1)低音频段20160Hz(3倍频)(2)中音频段1602500Hz(4倍频)(3)高音频段250020000Hz(3倍频)。人耳对中音频段感受到的声音响度较大且较平坦；高音频段感受到的声音响度随频率的升高逐渐减弱；低音频段在80Hz以下急剧减弱，

23、称为低频迟钝现象。3)音调感人耳在声音响度较小的情况下，对音调的变化不敏感，高、低音小范围的提升或衰减很难感觉到。随着声音响度的增大，人耳对音调的变化才有较大的增强，人耳对音调的这种听觉特性称为指数式特性。为补偿人耳听觉的这一特性，使之尽量平衡为线性关系，在音响设计中通常将音量电位器按指数方式控制响度，而音调则采用对数方式来控制（互换了）。并在低响度情况下加入低音提升电路(等响度电路)，以补偿人耳对低音频段的迟钝现象。4)音色感人耳对音色的听觉反应非常灵敏，并具有很强的记忆与辨别能力。包括(1)记忆力当人跟熟人谈话时，即使未见到他(她)也会知道是谁在说话，甚至连熟人的走路声都可以辨认出。这说明

24、人耳对经常听到的音色具有很强的记忆力。(2)分辨力熟知乐器者只要听到音乐声就能迅速指出是何种乐器演奏的。仅就中国弦乐器而言，就有拉弦乐器和拨弦乐器，拉弦乐器有二胡、京胡、板胡、椰胡、马头琴等，拨弦乐器有古筝、古琴、三弦、琵琶、柳琴、月琴等。即使在同一频段内演奏，人仍能分辨出是哪一种弦乐器演奏的。这说明每种乐器都有其独特的音色，人耳对各种音色的分辨能力非常强。(3)音色感音色感是指人耳对音色所具有的一种特殊的听觉上的综合性感受，是由声场(无论是自由声场还是混响声场)的纵深感、方向、距离、定位、反射、衍射、扩散、指向性与质感等多种因素综合构成的。即使选用世界上最先进的电子合成器模拟出各种乐器，如小

25、号、钢琴或其他乐器，虽然频谱、音色可以做到完全一样，但对于音乐师或资深的发烧友来讲，仍可清晰地分辨出。这说明频谱、音色虽然一样、但复杂的音色感却不相同，以至人耳听到的音乐效果不同，这也说明音色感是人耳特有的一种复杂的听觉上的综合性感受，是无法模拟的。5)聚焦效应人耳的听觉可以从众多的声音中聚焦到某一点上。例如我们听交响乐时，把精力与听力集中到提琴演奏出的声音上，其他乐器演奏的音乐声就会被大脑皮层抑制，使人听觉感受到的是一单纯的小提琴演奏声。再如人在繁华的集市上看书，当精力集中在书本上时，就听不到集市的喧闹声。这种抑制置能力因人而异，经常作听力锻炼的人抑制能力就强，人耳的这种听觉特性称为聚焦效应

26、。6)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。嗅觉嗅觉是由化学气体刺激嗅觉感受器而引起的感觉。嗅觉的刺激物必须是气体物质，只有挥发性有味物质才能刺激嗅觉细胞。嗅觉不像其他感觉那么容易分类，在说明嗅觉时，经常用产生气味的东西来命名。例如玫瑰花香、肉香、腐臭······。人类的基本嗅觉有4种。即香、酸、糖味和腐臭。若缺乏一般人所具有的嗅觉能力，则称为嗅盲。在听觉、视觉损伤的情况下，嗅觉作为一种距离分析器具有重大意义。盲人、聋哑人运用嗅觉就跟正常人运用视力和听力一样。他们常常根据气味来认识事物

27、，了解周围环境，确定自己的行动方向。人的嗅觉具有以下特性(1)在几种不同的气味混合同时作用于嗅觉感受器时，可以产生不同情况。一种是产生新气味，一种是代替或掩蔽另一种气味，也可能产生气味中和，混合气味就完全不引起嗅觉。如商场厕所经常用空气清新剂。(2)当嗅觉器官长时间受某种气味的刺激后，对此气味的感觉就会逐渐减弱直至完全适应而无所感受，这种现象称为嗅觉适应。“入芝兰之室，久而不闻其香。入鲍鱼之肆，久而不闻其臭”就是这个意思。(3)嗅觉时常会伴有其他感觉的混合，如嗅辣椒时的辣味常伴有痛觉，嗅薄荷叶时又带有冷觉。（问辣椒时感觉呛鼻子，闻薄荷时感觉凉凉的）味觉味觉是由溶解性化学物质刺激味觉感受器而引起

28、的感觉。类的基本味觉有4种·即酸、甜、苦、咸，可分别有H+、糖类、奎宁和食盐(氯化钠)引起。辣味是由痛觉与其他味觉混合而形成的一种复合感觉。涩味是化学成分刺激口腔，使蛋白质凝固时产生的一种收敛感觉。在4种基本味觉中，人对咸味的感觉最快，对苦味的感觉最慢。但就人对味觉的敏感性来讲，苦味比其他味觉都敏感、更容易被觉察。一般随温度的升高，味觉加强，最适宜的味觉产生的温度是1040度，30度最敏感。大于或小于此温度都将变得迟钝。两种相同或不同的是味物质进人口腔时，会使二者的味觉都有所改变，称为味觉的相互作用，包括(1)味的对比现象指两种或两种以上的呈味物质，适当调配，可使某种呈味物质的味觉更

29、加突出的现象。（如在10%的蔗糖中添加0.15%氯化钠，会使蔗糖的甜味更加突出；在醋酸中添加一定量的氯化钠，可以使酸味更加突出；在味精中添加氯化钠会使鲜味更加突出。）如在糖中加盐 会更甜，。(2)味的相乘作用指两种具有相同味感的物质进入口腔时，其味觉强度超过两者单独使用的味觉强度之和，又称为味的协同效应。甘草铵本身的甜度是蔗糖的50倍，但与蔗糖共同使用时末期甜度可达到蔗糖的100倍。(3)味的消杀作用指一种呈味物质能够减弱另外一种呈味物质味觉强度的现象，又称为味的拮抗作用。如蔗糖与硫酸奎宁之间的相互作用。（柠檬水中加盐，就变甜了）(4)味的变调作用指两种呈味物质相互影响而导致其味感发生改变的现

30、象。刚吃过苦味的东西，喝一口水就觉得水是甜的。刷过牙后吃酸的东西就有苦味产生。此外，当长期受到某种呈味物质的刺激后，就感觉刺激量或刺激强度减小的现象、称为味的疲劳作用。而且味觉和嗅觉可相互影响，当嗅觉障碍时，味觉也会减退。肤觉肤觉是皮肤受到物理或化学刺激所产生的触觉、温度觉和痛觉等皮肤感觉的总称。触觉皮肤受到机械刺激所产生的感觉。触觉按刺激的强度可分为接触觉和压觉。轻轻地刺激皮肤就会产生接触觉；当刺激强度增大时，就会产生压觉。这种区分只是相对的，实际上二者通常结合在一起，统称为触压觉或触觉。除触压觉以外，还有触摸觉。触摸觉是皮肤感觉和肌肉运动感觉的联合，因此也称为皮扶-运动觉或触觉-运动觉。触

31、摸觉为人手所独有，是人类在长期劳动过程中形成的。由于有人手主动运动的参与，触摸觉又称作主动触觉。触压觉因为没有这种主动运动参与，而称作被动触觉。主动触觉在许多方面优于被动触觉。在用触觉感知物体的形状和大小时，主要依靠手的主动触觉。人手不仅是劳动的产物和劳动的器官，也是认识的器官。触觉感受性以每平方毫米皮肤上所能感觉到的质量(g/mm2)来表示。触觉的绝对阈限值可以从舌尖的2g/mm2到足掌后部的250g/ mm2。头画部和手指的感受性较高，四肢和躯干的感受性较低。人体两侧的触觉感受性没有明显的差别，女性的触觉感受性略高于男性。触觉在刺激的持续作用下出现适应，即感受性降低。触觉的适应时间随刺激的

32、强度而不同，也随皮肤部位而不同。在设计中还经常涉及产品的触觉肌理。相对于只靠视觉觉察的视觉触感(由视觉引发出以往的触觉经验)，即视觉肌理，可以直接接触的肤觉质感，称之为触觉肌理。触觉肌理是由实际材料的状态和觉点的位置(如手掌擅长于触觉而不擅长于温度觉，手背擅长于温度觉而不擅长于触觉)决定的，与主要由“看”决定的视觉肌理的感觉与刺激的性质不完全相同，两者在造型设计中可以相互辅助、相互调和。温度觉由冷觉与热觉两种感受不同温度范围的感受器感受外界环境中的温度变化所引起的感觉。对热刺激敏感的叫热感受器，对冷刺激敏感的叫冷感受器。两种感受器在皮肤表层中均呈点状分布，叫做热点和冷点。温度感受器在面部、手背

33、、前臂掌侧面、足背、胸部、腹部以及生殖器官的皮肤比较密集。冷点多于热点，在面部的皮肤每平方厘米有1619个冷点，热点的数目比冷点少410倍。恒温动物的温度感受器有一定的感受范围。如人的皮肤温度保持在36，测定人的热觉，外界温度（如水温)上升时，热感觉愈明显。当上升到4344时感觉最热，温度再升高，则主观热觉不再增强。当温度升高到45时，即开始有痛感觉。若将人的皮肤温度保持在30，测定人的冷觉，则随刺激温度的逐渐下降而冷觉愈显著，直到环境温度下降到17时，开始感到难忍。热感受器的接受范围为36-45时是单独起作用的，冷感受器在31以下也是单独起作用的，在3136时两种感受器同时起作用。人既有热觉

34、又有冷觉。在一定范围的温度内，两种感觉表现有一定程度的适应能力，在发生适应时，对温度刺激的敏感度明显降低。热感受器的适应只需几秒钟，但热觉的适应则需几分钟以上，可见人对热的适应并非完全决定于热感受器，而必须有中枢神经系统的适应功能参与。在热天澡盆内水温为28时，初进入时会觉得冷，过一段时间后，也会发生适应，这种现象决定于人皮肤温度与环境温度的差别。所以，对于冷、热的感觉是相对的。痛觉痛觉是有机体收到伤害性刺激时所产生的感觉。痛觉具有重要的生物学意义。它是有机体内部的警戒系统，能引起防御性反应，具有保护作用。但是强烈的疼痛会引起机体生理功能紊乱，甚至休克。机械、电、热筹划激都能引起痛觉。痛觉往往

35、与其他肤觉如触、压、冷、热等相结合。其他肤觉可因刺激的增强而发生性质变化，转化为痛觉。痛觉的种类很多，可分为皮肤痛、深部痛和内脏痛。皮肤痛的特点是定位明确，疼痛尖锐。深部痛来自肌肉、肌腱和关节，特点是定位不明确，痛的性质是迟钝的酸痛。内脏痛是内脏器官由于压力、舒张、撑开、牵拉和强烈收缩等而产生的，并常出现牵涉性痛。例如发生心绞痛时，疼痛可向左肩放散。此外，内脏痛还具有弥散而无明确定位的特点。痛觉达到一定程度、通常可伴有某种心理変化与情绪反应，如血压上升、呼吸加快、瞳孔放大、大量出汗、局部肌肉收缩等，以及痛苦、焦虑、恐怖等情绪体验。一般来说，痛觉总伴随着不愉快的情绪体验。人的痛觉或痛反应有较大的

36、个别差异。有人痛感受性低，有人则高。同样强度的痛觉刺激，有人痛反应小、有人则反应大。痛觉较大的个别差异与产生痛觉的心理因素有很大关系。痛觉在民族、性别、年龄方面也存在着一定的差异。人类控制疼痛的方法主要有外科手术(通常是切割与痛觉有关的神经通路，如切断三叉神经等。但这是迫不得已的消极方法)、药物镇痛、生理学方法镇痛(如针灸、按摩等)、心理学方法镇痛(如暗示、催眠、安慰剂等)。影响痛觉的心理因素主要是注意力、态度、意志、个人经验、情绪等。试验研究证明，注意力集中在疼痛上，使痛阈下降，痛感受性提高。人对疼痛的态度，以及对产生痛的情境的认识都会对痛觉发生重要影响。坚强的意志和坚定的信心，有巨大的抗痛

37、力量，使疼痛反应减弱。积极、乐观的情绪，可以抑制创伤引起的疼痛或者削弱这种疼痛的强度。消极、紧张和焦虑的情绪，可增加疼痛的强度。内部感觉这是指感受内部刺激，反映机体内部变化的感觉。它主要包括机体觉、平衡觉和运动觉3类。机体觉是有机体内部环境变化作用于内脏感觉器官而产生的内脏器官活动状态的感觉，也叫内脏感觉。其感受器分布于各脏器屋内,它可将内脏的活动及其变化的信息,经传入神经传向中枢。机体觉一股包括饿、饱、渴、痛、恶心、便意感觉等。一股情况下，人的内脏活动不为人所意识，也不受人的随意支配。只有在生理节律发生超乎常态或处于病理状态下，才能产生明确的感觉，而且常常带有不适感。机体觉有保护性功能。平衡

38、觉是有机体在作直线加减速运动或旋转运动时，能保持身体平衡并知道其方位的一种感觉。其感受器是内耳前庭器官，前庭器官同内脏有密切联系，在前庭器官发生超强兴奋的时候，会发生晕船或晕车病。失去平衡觉的人最初会难于调整姿势，易摔倒，还可能感到眩晕。平衡觉对保持身体平衡有重要作用。运动觉是反映身体运动和位置状态的感觉，也叫本体感觉。肌肉、肌腱、韧带和关节的本体感受器对压力和肌肉、关节形状的改变非常敏感，使我们能感觉到身体的位置和运动状态，这种感觉称为本体感觉。例如，我们闭着眼也能感知自己关节的屈伸和运动状态，包括位觉、运动觉和振动觉。运动觉是人从事正常活动的保证。感觉的基本规律1感受性(sensitivi

39、ty)和感觉阈限(sensorythreshold)人对刺激的感受能力称为感受性，感受性的大小用感觉阈限的大小来度量。所谓感觉阈限是指能引起感觉的刺激量。每一种感觉都有两种类型的感受性和感觉阈限，即绝对感受性和绝对感觉阈限、差别感受性和差别感受阈限。绝对感受性是指人感觉到最小或最大刺激量的能力。绝对感觉阈限(absolute sensitivity)用以测量感觉系统的绝对感受性。刚能引起感觉的最小刺激量(即光、声、压力或其他物理量刚能引起觉察所需要的最小数量)称为刺激阈限或感觉的下绝对阈限；当引起感觉的刺激量继续增加，并超过一定限度时，就会使该感觉受到破坏，产生痛觉，这一最大刺激量为上绝对阈限

40、。人的各种感觉的绝对阈限都有一个范围，这对于保障人的安全和健康有重要作用(表)。但不同的人的感受性有很大差异，并且能够通过训练而改变。差别感受性是指刚刚能够感觉出两个同类刺激物间的最小差异量的能力，如对两个相近色彩、声音、味道的分辨能力。差别感受性在生活实践中有重要意义，因为生活中需要确定两个刺激相同还是不同的情况，比需要确定一个刺激的情况更常见。差别感受性也因人而异，并且能够通过锻炼提高。刚能引起差别感觉的两个刺激之间的最小差异量称为差别感觉阈限(differe til sensitivity)。差别感受性越高的人，引起差别感觉所需要的刺激差别越小，即差别感觉阈限越低。研究发现，刺激量的变化

41、(增或减)要达到一定的量，并且要与原刺激之间达到一定关系，个体才能觉察出来。如将一个一角的硬币和一个一元的硬币分别放人两个信封，人可以察觉两个信封的重量差!但如果将这两个硬币分别放人两个瓦罐，人就很难判断哪个瓦罐更重了。19世纪德国生理学家韦伯所发现的并根据他的名字命名的韦伯定律如下：差别感觉阈限（I）与原刺激量即最初的标准刺激强度(I)的比值是一个常数K,即如I/I=K。这个K值，因刺激和感觉性质的不同而存在着差异，如感觉重量的变化与感觉光的强度的变化不同(表2.5)。但韦伯定律只适用于中等强度的刺激，刺激过强或过弱，韦伯常数都会发生一定的改变。K值(韦伯比率)越小表示该种感觉对差别越敏感。

42、根据表2可以发现，人类视觉和听觉的韦伯比率远小于味觉和肤觉，即人的听觉和视觉对光和声音的变化更为敏感。这是人在进化过程中根据生存需要适应自然的结果。根据这一特性、在设计时应优先以视觉和听觉形式传达需要人引起注意的信息变化。2感觉的适应(sensory adaptation)就是在刺激强度不变的情况下，感觉器官持续一段刺激后，感觉会渐渐减小甚至消失的现象。认得各种感觉都会存在适应现象。比如前面提到的“入芝兰之室，久而不闻其香”“入鲍鱼之肆，久而不闻其臭”的嗅觉适应，长时间佩戴眼镜后感觉不到眼睛对鼻梁的压迫，还有对于高度数的眼镜刚佩戴时会觉得地面是凸起的，不是平的，带久了就不觉得了，但是突然摘到眼

43、镜时，看到地面会觉得是凹下去的。但是听觉适应不明显，痛觉适应很难发生，人受伤感觉疼痛，长时间不处理，还是会痛 不会减弱。所以痛觉具有警告和提示的作用（生物学意义）提示我们要尽快处理伤口。适应能力对于人类了解外界事物调节自身行为是很重要的。像体育课前或者运动员比赛前都要做好热身运动，就是为了适应下面的剧烈运动。3.感觉的相互作用(sensory interaction)(1)不同感觉器官感觉之间的相互作用同一时间内，人可以产生许多种感觉。这些感觉之间往往互相作用、互相影响，使感受性发生变化(提高或降低)。如果一个感觉器官的刺激微弱（强烈），那么其他感觉器官的感受性就会提高（降低）；反之亦然。比如

44、在治疗牙齿时，如果给牙科病人听特定的音乐，病人会在治疗中减少痛苦。不同感觉还可相互补偿，即感觉补偿。它是指某种感觉缺失后，其他感觉的感受性增强而起到部分弥补作用的现象。如盲人丧失视觉，就可以通过听觉和触摸觉的提高加以补偿，通过脚步声辨认熟人还是陌生人，通过触摸盲文识字学习等。一定条件下，不同感觉的能量形式可以相互转换，如声呐眼镜、电子助听器。(2)同一感觉器官感觉的相互作用同一感觉器官在不同刺激作用下而使感受性发生变化的现象称为感觉的对比。感觉的对比可分为两种：同时对比和继时对比。同时对比是刺激物同时作用产生的对比现象，例如，同一灰色长方形放在白色背景上显得暗，放在黑色背景上显得亮。继时对比是

45、刺激物先后作用时产生的对比现象，如吃过糖再吃苹果就会觉得苹果不甜甚至酸了，如果先吃黄瓜再吃苹果就会觉得苹果甜。4.人的感受性在实践中不断发展感受性能通过长期实践得以提高，不断发展。通过职业活动和特殊训练，能提高到常人不可能达到的水平。例如运动员经过不断训练，运动觉和平衡觉高度发达，得到世界冠军并打破世界纪录；卖肉的商人长时间称重经验，要多少肉，一刀下去能切个大概。知觉与知觉特性知觉是人脑对直接作用与感觉器官的客观事物和主观状况整体的反映。感觉与知觉的区别在于，感觉反应客观事物的个别属性，知觉反应客观事物的整体。如感觉是看到颜色，听到声音，闻到气味等，知觉时看到苹果，听到一首乐曲，闻到一种花的香

46、味等。以听觉为例，听知觉反应的是一段曲子，一首歌或一种语言，而听觉反应的只是一个高高低低的声音。生活中，人都是以知觉形式直接反映事物，感觉作为其组成部分存在其中。如我看到一个红色的花，不会说我看到红色；听到有人说话，而不说我听到一段声音；闻到花香；而非闻到一股味儿。所以心理学将他俩统称为感知觉。物体知觉以物质或物质现象为知觉对象的知觉叫物体知觉，包括空间知觉、时间知觉和运动知觉。此外，社会生活中的人为知觉对象的知觉叫社会知觉，亦称对人认知，包括对别人的知觉、人际知觉和自我知觉、这里主要讨论人的物体知觉。1.空间知觉空间知觉是物体的空间特性在人脑中的反映，它是由视觉、触摸觉、动觉等多种感觉系统协

47、同活动的结果，其中视觉起着重要的作用。空间知觉主要包括(l)形状知觉指对物体形状特征的反映，靠视觉、触摸觉和动觉来判断物体的形状。(2)大小知觉判断物体的大小，主要靠视觉，并得到触摸觉和动觉的支持。(3)深度知觉包括判断观察者到物体的绝对距离，即距离知觉；又包括判断一个物体不同部分之间的相对距离，即立体知觉。深度知觉也依赖于视觉、触摸觉和动觉来加以判断。(4)方位知觉指对空间方向、位置等属性的反映。依靠视、听、触、动、平衡觉等协同活动，来判别物体所处的方位。实际生活中，空间知觉是各种感觉器官协同活动的结果，依赖于经验中的触摸觉、动觉等的验证。2.时间知觉时间知觉是对客观现象的延续性和顺序性的反

48、映。人们可以用时钟和日历来判断时间，也可以根据自然界的周期现象（如昼夜交替，月亮的盈亏，季节的变化）来估计时间。但如果没有上述条件，人也能大致估计时间。因为人体内的一些物理和化学变化是有节律的。也就是所说的生物钟。（比如每天上课8点钟，如果平时定的7点起床的闹铃，周末休息没有课的时候，往往也会一到7点左右就醒了，当然很多时候醒了会继续睡。）某些实践活动要求精确的时间知觉，如跳伞运动员要在跳出飞机20S后准时开伞，若误差超过1S便可能又危险；国旗手在升国旗时，要用45S将国旗升到8M高的旗杆上，误差太大，音乐放完了还有很大一段没升上去就很尴尬了。3.运动知觉这是人脑对物体空间移动和移动速度的知觉

49、，运动知觉跟空间知觉及时间知觉有不可分割的关系。它依赖于对象运行的速度，对象距观察者的距离以及观察者本身所处的运动或静止的状态。运动知觉十分复杂，实际运动的物体可以被知觉为不动的，非常慢的运动不能被直接看见（如日升日落），人只能凭借间接的标志判断慢速的运动。实际不动的物体也可以因运动错觉被知觉为运动的，如坐火车的时候，并排轨道的一辆相反方向行驶的火车在运动，这辆静止车中的人就会觉得这辆车在行驶。对象距观察者的距离也直接影响着运动速度的知觉，对象距离远看起来速度慢，对象距离近看起来速度快。*错觉错觉是在客观事物刺激作用下产生的对刺激的主观歪曲的知觉。错觉产生的原因一般认为有主客观两个方面，客观上

50、是由于客观环境的变化引起的。主观上往往与过去经验、习惯、定势、情绪等心理或生理因素有关。错觉现象是普遍存在的，在各种知觉中都可以发生。(1) 视错觉(visual illusions)是常见的错觉现象，即当人观察物体时，基于经验主义或不当的参照形成的错误的判断和感知。如法国国旗为红白蓝三色，最初设计时，色彩搭配方案为完全符合物理真实的三条等距色带，但其效果使人感到三色间的比例不一致，即白色显宽、红色居中、蓝色显窄。这是因为白色给人以扩张的感觉，而蓝色则有收缩的感觉，即颜色会使人的眼睛产生形状大小的错觉。后来在有关色彩专家的建议下，把三者面积比例凋整为红：白：蓝一33：30：37，国旗才显示出符

51、合视觉生理等距离感的特殊色彩效果。并给人以庄重神圣的感受。对于视错觉，在设计中有时需要加以校正，以避免给人以错误的感知；有时则可以加以应用，以营造特殊的效果(图)。图一冯特错觉两条平行的直线被许多菱形分割后，看起来者两条平行线显得向内弯曲。图二黑林错觉两条平行线看起来中间部分凸了起来。举例：如汽车腰线。可以看作汽车顶部线条向下发散延伸，那么如果把腰线做成直线，那么就会感觉腰线中间是向下弯的。所以要把腰线做成中间向上弯这样就看上去就是一条直线。图三波根多夫错觉一个直线被一个矩形分割，视觉上是错位的两根直线。设计上就要人为纠正它，让使用者看上去是一条直线。图四艾宾浩斯错觉两个图形中间的圆大小是一样

52、的。图五大小恒常错两条直线是一样长的。看起来竖线比横线长，上面的线比下面的长。缪勒莱耶错觉-对于这种错觉有一种理论，叫神经抑制作用理论，它认为当两个轮廓彼此贴近时，视网膜上相邻的神经团会相互抑制，结果轮廓发生了位移，产生错觉。图五这两个格子的颜色其实是一样的。不信用手指横放在两个格子中间试试看。1.还有填满横条纹的方块和填满竖条的方块，哪个看起来更高更窄呢？虽然他们的面积都一样大。2.中间的B点，看起来离A点近还是离B点近呢？显然，是AB看起来更近，而BC两点看起来要更远一点，实际上是等距的。3. “横条纹显胖，竖条纹显瘦”这一显瘦定律几乎已经在大部分女士的脑海中根深蒂固。而英国约克大学心理学

53、系彼得·汤普森博士却通过实验验证了此结论的错误性。带横条纹的女士连衣裙，让她们看起来更高挑。比如下图，同一个人，是穿横纹更显高挑呢还是穿竖纹更显高挑。下面我们来看以下常见视错觉及在设计中的应用(2)形重错觉由于视觉而对重量感发生错觉。如用手比较1kg铁和1kg棉花，总会觉得1k只铁重些。这是受经验定势的影响，由视觉而影响到肌肉的错觉。(3)时间错觉在某种情况下，同样长短的时间会发生不同的估计错觉，觉得有快有慢，时间错觉受态度情绪影响很大。(4)方位错觉如字一个会场听报告，人所听到的声音分明时从旁边的扩音器里传出来的，但是总觉得它时从讲话者那里传来的。飞行员在海面上飞行时，由于海天一色

54、，很可能产生倒飞错觉。知觉的基本规律1.知觉的选择性(selectivity of perception)知觉的选择性指的是人能迅速地从背景中选择出知觉对象。客观事物每时每刻都在影响着人的感觉器官，但并不是所有的对象都同样地被知觉。人总是有选择地以少数对自己有重要意义的刺激物作为知觉的对象。知觉的对象能够得到清晰的反映，而背景只能得到比较模糊的反映。例如，在街上和朋友讲话，我们听到的除了朋友的声音，还有汽车和行人发出的噪音，但朋友的说话声时我们知觉的对象，他讲的话听得很清楚，而其他声音成了说话声的背景，听不清楚。知觉中的对象和背景是相对的、可以变换的，从两可图形中可以看到不同的图形，即可说明这

55、点。影响视知觉的选择性的因素主要有(1)对象和背景的差别越大，对象就越容易从背景中区分出来。因此，设计中经常通过加强对象与背景之间明度、色相等方面的对比强调对象的意义；相反，军事上的伪装、昆虫的保护色，则是使对象和背景差别小而不易被发现。(2)在固定不变的背景上，运动的物体容易被知觉为对象。例如，各种仪表上的转动的指针、闪烁的信号，都易被人们知觉。（还有青蛙只能吃到飞动中的昆虫）(3)知觉的选择性也明显受到知觉者的需要、兴趣、爱好、知识经验的影响。例如让不同经验的被试(美国人和西班牙人)，同时用左右眼分别看两张画，左眼看棒球赛，右眼看斗牛。试验表明知觉效果很不一样，美国人大多看见棒球赛，西班牙

56、人则大多看见了斗牛。2.知觉的整体性(wholeness of perception)当客观事物的个别属性作用于人的感官时，人能够根据知识经验把它知觉为一个整体，这就是知觉的整体性。例如，当我们听到某些熟人的声音时，立刻能知觉到这位熟人的整体形象。知觉之所以具有整体性，是因为客观事物对人而言是一个复合的刺激物。由于人在知觉时有过大经验的参与，大脑在对来自各感官的信息进行加工时，就会利用已有经验对缺失部分加以整合补充，将事物知觉为一个整体。另外，复合刺激物不同要素可按着不同关系结成不同整体结构。如果复合刺激物的结构关系改变了，知觉对象也会随着改变。例如苦干乐音(1.2.3.4、5.6.7)按不同

57、顺序和节奏就可以组成许多不同的乐曲。个别刺激物如线条、声音等只有在一定的整体的结构关系中才能有确定的意义。影响视知觉的整体性的因素很多，主要包括以下几条规律()接近性(proximity)：凡距离相近的物体容易被知觉组织在一起；(2)相似性(simlilarity)：凡形状或颜色相近的物体容易被组织在一起；(3)连续性(continuity)：凡能够组成一个连续体的刺激容易被看成一个整体；(4)封闭性(closure)：人倾向于将缺损的轮廓加以补充，使知觉成为一个完整的封闭图形；(5)良好图形(goodness)：具有简明性、对称性的客体更容易被知觉。3.知觉的理解性(understandin

58、g of perception)知觉的理解性指的是人在知觉某一客观对象时，总是利用已有的知识经验去认识它。人在知觉过程中并不单单是分析器对新事物的照相式的反映，而且还有过去经验参与对新事物的理解。对事物的理解是产生正确知觉的必要条件。知觉的理解性表现在运用已有经验把当前的知觉对象纳入已知的、相应的一类事物的系统之中，知道它是什么(图)。4.知觉的恒常性(constancy of perception)当知觉的条件在一定范围内变化时，知觉的映象仍然相对地保持不变(无论是形状、大小、颜色还是亮度)，这就是知觉的恒常性(图)。在视知觉中、知觉的恒常性表现得特别明显。例如，某人离观测者10m远，在视网膜上形成的像，要比这个人离观观测者3m远形成的像小得多，但观测者并不会认为该人由此10m处走来时会变得越来越高大，这是大小恒常性现象，一扇门从不同的角度看形状应该有所不同，但人主观上总认为它是矩形的，这是形状恒常性现