人体感知与运动特征

1、会计学1人体感知与运动特征人体感知与运动特征第2页/共86页第3页/共86页人的感知与反应机能第4页/共86页人的感知与反应机能第5页/共86页人的感知与反应机能第6页/共86页 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%）和触觉和其他通道（6%）。其适用场合参阅表3-1。感觉通道与适用的信息第7页/共86页感觉通道适用场合视觉通道传递比较复杂或抽象的信息传递比较长或需要延迟的信息传递的信息以后还要引用传递的信息与空间方位、空间位置有关听觉通道传递比较简单的信息传递比较短或无需延迟的信息传递的信息以后不需要引用传递的信息与时间有关触觉通道传递非常简明的、要求快速传递的信

2、息经常要用手接触机器或装置的场合其他感觉通道已经过载的场合不同感觉通道的适用场合第8页/共86页视觉概述视觉系统视觉特征视觉机能视觉刺激视觉概述第9页/共86页在人们认知世界的过程中，大约有80%80%的信息是通过视觉系统获得的，14%14%来自耳朵，6%6%来自其他器官。因此，视觉系统是人与外界相互联系的最主要途径。第10页/共86页第11页/共86页可见光的范围：380780nm第12页/共86页 视觉系统由眼睛、视神经和视觉中枢的共同活动组成。视觉系统由眼睛、视神经和视觉中枢的共同活动组成。见图见图3-4 3-4 。 眼睛是视觉的感受器官，人眼是直径为眼睛是视觉的感受器官，人眼是直径为2

3、1212525mmmm的球体，其基本构造与照相机类的球体，其基本构造与照相机类似，似，见图见图3-5 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。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。如如表表B1B1。第13页/共86页右视野左视野处理文字的能力较强处理数字的能力较强数字文字第14页/共86页第15页/共86页第16页/共86页视网膜由三层神经细胞组成，最外层是最重要的，其中包括视杆细胞和视锥细胞，他们是接受信息的主要细胞。第17页/共86页视角与视力视野与视距色觉与色视野双眼视觉和立体视觉中央视觉和周围视觉暗适应与明适应第18页/

4、共86页视角视角是确定被看物尺寸范围的两端点光线射入眼球的相交角度如右图（由瞳孔中心到观察对象两端所张开的角度）。LDarctg22视角的大小与观察距离及被看物体上两端点的直线距离有关，可用下式表示：a-视角，用（）表示，即1/600D被看物体上两端点的直线距离；L眼睛到被看物体的距离。第19页/共86页 眼睛能分辨被看物体最近两点的视角，称为临界视角临界视角。视角能够分辨的最小物体的视力1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。 视力视力是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。即：第20

5、页/共86页第21页/共86页视野视野是指人的头部和眼球固定不动的情况下，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。水平视野水平视野垂直视野垂直视野视野的大小和形状与视网膜上感觉细胞的分布状况有关，可以用视野计来测定视野的范围。正常人两眼的视野：第22页/共86页双眼视区大约在左右60以内的区域。在 标 准 视 线 左 右 各1020视野内可以辨别字。在标准视线左右各530视野内可以辨别字母，在标准视线右3060范围是颜色视野，人最敏锐的视力是在标准视线两侧各10的视野内。第23页/共86页最大视区为水平线上方50，下方70，在一般状态下，站立时自然视线低于水平线100，坐着时

6、低于水平线150；在很松弛的状态中，站着和坐着的自然视线偏离标准线分别为300和380。观看展示物的最佳视区在低于标准视线300的区域里。第24页/共86页视距是指人在操作系统中正常的观察距离。一般操作的视距范围在3876cm之间。 视距过远或过近都会影响认读的速度和准确性，而且观察距离与工作的精确程度密切相关。 因而应根据具体任务的要求来选择最佳的视距。表3一2几种工作任务的视距的推荐值。第25页/共86页任务要求举例视距离(眼至视觉对象)单位cm固 定 视野 直 径单位cm备注最精细的工作安装最小部件（表、电子元件）12252040完全坐着，部分地依靠视觉辅助手段（小型放大镜、显微镜）精细

7、工作安装收音机、电视机25354060坐着或站着中等粗活在印刷机、钻井机床旁工作50以下至80坐或站粗活包装、粗磨5015030250多为站着远看黑板、开汽车150以上250坐或站 第26页/共86页 操作者在进行作业时，除要注视操作对象外，还要求看到周围情况。如果视野很小或缺损，将会对工作效率产生影响，甚至造成工作事故。因而，在选择车、船驾驶员时，必须检查其正常视野范围。如果各方面的视野都缩小10以内者称为工业盲。第27页/共86页 当用单眼视物时，只能看到物体的平面，即只能看到物体的高度和宽度。若用双眼视物时，具有分辨物体深浅、远近等相对位置的能力，形成所谓立体视觉立体视觉。第28页/共8

8、6页三维立体画是利用人眼立体视觉现象制作的绘画作品。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。第29页/共86页第30页/共86页立体视觉的效果并不全靠双眼视觉，如物体表面的光线反射情况和阴影等，都会加强立体视觉的效果。此外，生活经验在产生立体视觉效果上也起一定作用。例如，近物色调鲜明，远物色调变淡，极远物似乎是兰灰色。工业设计与工艺美术中的许多平面造型设计颇有立体就是运用这种生活经验的结果。第31页/共86页三原色学说第32页/共86页色盲测定图第33页/共86页色觉视野：是指颜色对眼的刺激能引起感觉的范围。不同的颜色对人眼的刺激不同，

9、所以视野也不同。180 白白。120 黄黄100 蓝蓝。60 绿红绿红。40。130。白白95黄黄80。蓝蓝45。红红绿绿水平方向的色觉视野垂直方向的色觉视野第34页/共86页当人从亮处进入暗处时，刚开始看不清物体，而需要经过一段适应的时间后，才能看清物体，这种适应过程称为暗适应暗适应。暗适应过程开始时，瞳孔逐渐放大，进入眼睛的光通量增加。同时对弱刺激敏感的视杆细胞也逐渐转入工作状态，由于视杆细胞转入工作状态的过程较慢，因而整个暗适应过程大约需30min30min左右才能趋于完成。第35页/共86页当人从暗亮处进入明处时，最初感到一片强光耀眼，几乎看不清物体，过一段时间后才能看清物体，这种适应

10、过程称为明适应明适应。明适应过程开始时，瞳孔缩小，使进人眼中的光通量减少，同时转入工作状态的视锥细胞数量迅速增加，因为对较强刺激敏感的视锥细胞反应较快，因而明适应过程一开始，人眼感受性迅速降低，30S后变化很缓慢，大约1min1min后明适应过程就趋于完成。第36页/共86页1.眼睛沿水平方向运动比沿垂直方向运动？2.视线的变化习惯？快快慢慢从左到右从左到右从右到左从右到左从上到下从上到下从下到上从下到上顺时针顺时针逆时针逆时针第37页/共86页3、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，因而水平式仪表的误读率(28）比垂直式仪表的误读率(35）低。第38页/共8

11、6页4、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。视区内的仪表布置必须考虑这一特点。右上限右上限左上限左上限左下左下限限右下限右下限第39页/共86页5、两眼的运动总是协调的、同步的，因而通常都以双眼视野为设计依据。6、颜色对比与人眼辨色能力有一定关系。7、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：绿绿红红黄黄白白颜色的易辨认顺序：红、绿、黄、白； 第40页/共86页绿绿红红黄黄白白当两种颜色相配在一起时，则易辨认的顺序是？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、白底红字第41页/共86页听觉概述听

12、觉系统频率响应动态范围方向敏感度掩蔽效应听觉的物理特性声音的度量第42页/共86页听觉听觉是仅次于视觉的重要感觉，其适宜的刺激是声音。对于人来说，只有频率为20-20000Hz20-20000Hz的振动，才能产生声音的感觉。次声和超声人耳都听不见。第43页/共86页第44页/共86页 物体的振动有强有弱，所以人耳听到的声音就有大有小，可用声压声压或声强声强来反映声音的大小。 A、声压与声压级 B、声强第45页/共86页 声波在介质中传播时引起介质中压力的变化。介质中的压力与静压之差称为声压声压，用p表示，单位pa(1pa=1N/平方米)。0lg200PPlp 正常人耳可听声的声压变化范围为21

13、0-5-20pa，为了计量和使用方便，及符合人的生理特点，在实践中常用声压的相对值声压级声压级来表示，单位Db。其数学表达式为： 式中p声压（pa）；p0参考基准声压（210-5pa）。第46页/共86页在垂直于声波传播方向上，单位时间内通过单位面积的平均声能，称为声强声强。用表示，单位为W/m2。一般人耳可听声的声强变化范围为10-12102 W/m2 。第47页/共86页声音给人的主观感觉，最主要的是声音的大小。一般来说，声压或声强越大，声音就越响，但并不成正比关系。如两个喇叭的声压级完全相同均为70dB，但人们听起来感觉高音嗽响的声音要比低音喇叭响得多。因此，为了描述人耳对声音的主观感觉

14、，就引出了响度和响度级主观度量指标。第48页/共86页响度是表示人耳对声音的强弱的主观感觉量，用N表示，单位为“宋” 。一个1000HZ的纯音在绝对阈限以上40dB的响度定义为1宋。其它声音听起来比这一声音大几倍，就说该声音的响度为几“宋”。第49页/共86页第50页/共86页第51页/共86页第52页/共86页听觉频率范围12-25岁：16-20 000Hz一般人：20-20 000Hz人耳能听闻的频率比为fmin/fmax=1：1000；频率感受的上限随着年龄的增长而逐年连续下降， 听觉的频率响应特性对听觉传示装置的设计是很重要的。第53页/共86页第54页/共86页第55页/共86页对于

15、感受给定各频率的正弦式纯音，开始产生疼痛感的极限声强Imax ，称为相应频率 “痛痛阈值阈值”。可根据各频率f与极限声强Imax绘出标准痛阈曲线，见图3-15。第56页/共86页听觉范围：由听阈和痛阈两曲线所包围的听觉区，由人耳的感音机构所决定的这个“听觉区”中包括了标有“音乐”与“语言”标志的两个区域。第57页/共86页第58页/共86页图图3-12 听觉的方向敏感度听觉的方向敏感度第59页/共86页一个声音被另一个声音所掩盖的现象称为掩蔽。一个声音的听阈因另一个声音的掩蔽作用而提高的效应，称为掩蔽效应。由于人的听阈的复原需要经历一段时间，掩蔽声去掉以后，掩蔽效应并不立即消除，这个现象称为残

16、余掩蔽或听觉残留。第60页/共86页第61页/共86页第62页/共86页第63页/共86页第64页/共86页 本体感觉系统包括耳前庭系统和运动觉系统，可感受身体和四肢所在位置的信息。第65页/共86页：人对自己身体各部位的位置及其运动状态的一种感觉。运动觉涉及人体的每一个动作，是仅次于视、听觉的感觉。人的各种操作技能的形成更有赖于运动觉信息的反馈调节。第66页/共86页1、神经系统大脑皮质功能定位第67页/共86页神经系统神经系统中枢神经中枢神经周围神经周围神经脑：脑：延髓；脑髓；中脑；间脑；小脑；大脑延髓；脑髓；中脑；间脑；小脑；大脑脊髓脊髓按解剖分按解剖分脑神经；脊神经脑神经；脊神经按功能

17、分按功能分感觉（传入）神经感觉（传入）神经运动神经（传出运动神经（传出）躯体运动神经躯体运动神经（支配骨骼肌）（支配骨骼肌）植物性神经植物性神经（支配内脏器官）（支配内脏器官）第68页/共86页b、神经系统是心理现象的物质基础：从心理学角度看，人的一切心理和意识活动也是通过神经系统的活动来实现的。第69页/共86页1. 1. 躯体感觉区躯体感觉区 见图见图3-163-16（a a）2. 2. 躯体运动区躯体运动区 见图见图3-163-16（b b）3. 3. 其他功能区其他功能区第70页/共86页躯体感觉区躯体感觉区躯体运动区躯体运动区大脑皮质功能定位大脑皮质功能定位第71页/共86页人的信息

18、处理系统模型信息计量中枢信息处理感觉的信息处理第72页/共86页第73页/共86页第74页/共86页在人机系统中所讨论的信息是指人类特有的信息，它是客观存在的一切事物通过物质载体所发出的消息、情报、指令、数据、信号和标志等所包含的一切传递与交换的知识内容，是表现事物特征的一种普遍的形式。第75页/共86页信息是可以严格定量的，也就是消息（或信号等）中所包含的信息量。信息量以计算机的“位”（bitbit)为基本单位，称为比特。个比特信息量的定义是：在两个均等的可能事件中需要区别的信息量。 H=log22n 其中：H信息量,n某信号中所含的二进制码的个数。第76页/共86页用概率定义，若出现“0”

19、的概率不是1/2，而是P，出现“1”的概率是1-P，则该信息量可由下式计算： H=-Plog2P-(1-P)log2(1-P)；注：当P=1/2时，恰好H=-log2(1/2)=log22第77页/共86页人的信息处理系统功能有一定的限度，这些限度主要表现在数量方面，并用感觉通道的信息传输率来描述。信息传输率是指信息通道中单位时间内所能传输的信息量，即 C=H/TC=H/T式中: C信息传输速率 H传输的信息量 T传输的时间。C-C-反映人的感觉通道传输信息的客观能力。反映人的感觉通道传输信息的客观能力。第78页/共86页第79页/共86页第80页/共86页 人体不存在一个固定不变的信息传输速

20、率数据，它随刺激物的不同性质、维数和不同工作类型而变化。例如： 人在典型实验条件下（视觉动作），2.7-7.5 bit/s2.7-7.5 bit/s左右； 人在阅读工作43bit/s43bit/s； 人在判读电视屏上图象，70bit/s70bit/s, 根据生物电指标估算人的色觉，70bit/s70bit/s。第81页/共86页人的信息处理系统的一个重要特点，是能对外界信息进行主动搜索主动搜索。 采样间隔取决于刺激的频率。若刺激的变化频率为F，则T=1/2F，由此可见，采样频率降低，则采样周期延长。第82页/共86页辨认工作数码、字母、斜线搜索定位颜色、数码、形状计数工作数码、颜色、形状比较或验证各方法几乎没有区别 编码方式的优劣参阅表3-4（P58P58页页）第83页/共86页人的大脑皮层所能处理的信息只是感觉器官接受的信息量的很小一部分。大脑中枢信息处理过程中记忆机制具有特殊的意义记忆曲线见图3-19第84页/共86页第85页/共86页1.明适应和暗适应的定义并解析其过程。2.简述视觉特征？3.骨杠杆的形式并举例说明？第86页/共86页感觉通道适用场合视觉通道传递比较复杂或抽象的信息传递比较长或需要延