第五章听觉显示器

1、工程心理学工程心理学 浙江理工大学心理学系工程心理学工程心理学 配套课件配套课件工程心理学工程心理学 浙江理工大学心理学系工程心理学工程心理学 浙江理工大学心理学系工程心理学工程心理学 浙江理工大学心理学系工程心理学工程心理学 浙江理工大学心理学系工程心理学工程心理学 浙江理工大学心理学系通过声音对关于系统操作行为提供完成与否或正确与否的结果反馈，或对系统当前状态予以声音提示根据其反馈内容可以分为： 操作行为反馈：触摸屏菜单、图标等的选择声，按键声音，相机拍照 系统状态信息反馈：手机电量不足提示、开机、正在拨号、无人接听工程心理学工程心理学 浙江理工大学心理学系在视觉受限或视觉通道负荷过重的情

2、况下，采用听觉显示的方式向使用者传递相关信息的装置工程心理学工程心理学 浙江理工大学心理学系告警信息听觉显示器指当人-机系统中某一环节或部件出现故障或发生意外事故，并且需要及其采取行动及时处理时，通过声音显示的方式向相关人员传递告警信息的装置工程心理学工程心理学 浙江理工大学心理学系工程心理学工程心理学 浙江理工大学心理学系语音听觉显示器是通过显示传递人类语音信号的方式向相关人员传递信息的显示装置工程心理学工程心理学 浙江理工大学心理学系非语音听觉显示器是通过显示传递自然声、乐声等非语音信号的方式向相关人员传递信息的显示装置工程心理学工程心理学 浙江理工大学心理学系工程心理学工程心理学 浙江理

3、工大学心理学系固定的听觉显示器安置位置相对固定，可以同时向多个对象传递声音信号，但其传递的声音信号易受环境噪声因素的影响此时的音场是固定的，是一种外部参照系工程心理学工程心理学 浙江理工大学心理学系基于头部的听觉显示器位置固定于头部。它会随使用者头部移动而移动，其音场也是移动的此时的音场是一种内部参照系工程心理学工程心理学 浙江理工大学心理学系工程心理学工程心理学 浙江理工大学心理学系 视觉通道可以受别的控制而关闭，而听觉通道在正常情况下是难以被主动关闭的 无论个体愿意与否，声音信号总会传入耳内 当环境中有大的声音时，人们往往都会迅速转向声音发出的方向 即使人正处于困倦或睡眠状态也会被一定强度

4、的声音唤醒，非常适用于显示紧急的告警信息工程心理学工程心理学 浙江理工大学心理学系 声音信号在大气中以球面波的方式向各个方向传播，人耳能接收全方位的声音信号而不必转动头部 由于声音传播的全方位性及迫听性，也就是听觉信号可以引导用户通过视觉对目标进行精细分析工程心理学工程心理学 浙江理工大学心理学系 由于声音信号是一种时间序列信号，人耳对声音信号随时间的变化特别敏感，时间解析度高 变频信号的时间解析度是视觉信号的一个数量级 听觉信号的检测快于视觉信号的检测工程心理学工程心理学 浙江理工大学心理学系 声音传播的绕射行（衍射性）、折射性及反射性等使得声音信号可以不受空间阻隔的影响，可以远距离传送 听

5、觉信号与视觉、触觉等其他信号共同使用会达到更自然、更高效的人-机交互效果，也可以缓解其他感觉通道的压力工程心理学工程心理学 浙江理工大学心理学系工程心理学工程心理学 浙江理工大学心理学系工程心理学工程心理学 浙江理工大学心理学系单纯的视觉通道使人的信息感知效率受限，尤其是在负载的多显示器系统中，通常要求用户同时或在短时内处理大量的视觉信息，这往往造成视觉信息过载，导致用户视觉疲劳或遗漏重要的目标信息工程心理学工程心理学 浙江理工大学心理学系视觉注意的空间特性与时间特性决定了用户很容易遗漏一些重要信息工程心理学工程心理学 浙江理工大学心理学系视觉显示的效果受制于显示屏的大小，尤其在距离较远时，为

6、保证显示清晰度必须加大字符、加大显示屏幕，而在绝大多数情况下，显示屏的大小是受限的，尤其是在一些手持移动设备上或飞机驾驶舱等空间非常有限的条件下。工程心理学工程心理学 浙江理工大学心理学系在视觉界面的交互中，用户必须一直在较近距离内注视显示屏幕，否则将无法获取信息或遗漏信息工程心理学工程心理学 浙江理工大学心理学系视觉显示器功能的发挥还依赖于照明水平等环境因素，在夜间、雨雾天气或远距离阻隔等视觉受限条件下难以正常工作工程心理学工程心理学 浙江理工大学心理学系 视觉超载：复杂系统中，视觉显示信息过多，导致视觉信息负荷过重 视觉受限：夜间、雨雾、照明不足等无法使用视觉显示器的场合 故障诊断与告警：

7、偶尔、紧急且需要及时处理的告警信息 移动作业与广播：对于经常需要移动位置，无法一直注意视觉界面 虚拟环境：在虚拟显示系统中构造出非常逼真自然声场效果 助残领域：常用于无障碍化或人性化的特殊用户产品工程心理学工程心理学 浙江理工大学心理学系 易识别性：听觉显示器的声音容易被目标对象注意收听到 易分辨性：听觉显示器的不同声音信号及其含义容易区分辨别 兼容性：声音信号的意义应与人们已经习得或自然的联系相一致 可控性：对于听觉显示的声音信号，用户可以选择终止其显示 标准化：不同场合听觉显示器所使用的声音信号应尽量统一与标准化工程心理学工程心理学 浙江理工大学心理学系工程心理学工程心理学 浙江理工大学心

8、理学系工程心理学工程心理学 浙江理工大学心理学系工程心理学工程心理学 浙江理工大学心理学系优点： 自然性：接近于人与人之间的正常交流方式 高效性：语音用户界面中使用者输入的效率较高 直接性：语音用户界面中呈现的语音信号含义明确 灵活性：不受声音编码维度及数量限制缺点： 被动性：用户对声音信号只能被动接收 瞬态性：语音是短暂的，一旦发出，语音信号就消失不再重现 串行性：语言声音的特点决定了语音用户界面的输入与输出是串行的 易干扰性：相较于非语音信号，语音信号较容易受干扰工程心理学工程心理学 浙江理工大学心理学系语音用户界面适用于： 用户在从事其他操作同时使用语音交互 在空间狭小、照明不良等场合中

9、 在动作输入及视觉显示空间受限的情况下 面向盲人、弱视者、手部残疾者等特殊群体工程心理学工程心理学 浙江理工大学心理学系工程心理学工程心理学 浙江理工大学心理学系语言的可懂度是定量的表示收听者对所传递语音信息的理解程度可懂度的测定： 语音质量的测定：主观测定和清晰度指数 语言可懂度的影响分析：信号本身、环境因素、言语通信者个体因素工程心理学工程心理学 浙江理工大学心理学系言语自然度是描述系统输出的言语品质与发话人发音的相似度 系统输出的言语与真人言语的相似程度 系统人-机交互与人-人交互这两个过程的相似程度语言自然度的评价主要是主观评价工程心理学工程心理学 浙江理工大学心理学系工程心理学工程心

10、理学 浙江理工大学心理学系口音和方言等言语可变性问题 标准普通话的识别性能相当高，口音的语音或者方言识别率下降自然语言的理解问题 计算机对自然语言的识别困难背景噪声问题：背景噪声与语音的分离输出语音的自然性：合成声音不够自然工程心理学工程心理学 浙江理工大学心理学系语音输入方面： 能够在各种噪声环境下对自然语言的高度理解语音输出方面： 高度自然化的语音其他新功能： 声纹识别、音频信息管理与检索、机器“同声传译”工程心理学工程心理学 浙江理工大学心理学系工程心理学工程心理学 浙江理工大学心理学系语言清晰度必须在75%以上语音强度最好在60-80dB之间语音信号最好采用女声选用多音节的单词和信息冗

11、余度大的句子工程心理学工程心理学 浙江理工大学心理学系语音输入时，语音识别需要占用一定的时间，因此造成了信息输入以及之后信息输出的时滞工程心理学工程心理学 浙江理工大学心理学系由于语音用户界面中语音信息的呈现是串行的、序列化的，而且语音信息的传递速度比较慢，在待呈现的语音信息较多的情况下，就势必增大用户的认知负荷，降低系统的可用性工程心理学工程心理学 浙江理工大学心理学系工程心理学工程心理学 浙江理工大学心理学系工程心理学工程心理学 浙江理工大学心理学系优点 宽频性、保密性、快捷性、简洁性、抗干扰性缺点 有一定的编码规则，使用者需要经过一定程度的训练工程心理学工程心理学 浙江理工大学心理学系由

12、于声音信号选择不同，语音用户界面与非语音用户界面在表征方式、交互速度、言语独立性及可懂度等方面存在差异工程心理学工程心理学 浙江理工大学心理学系适于选用语音的条件 消息具有一定灵活性；收听者未经过特殊训练；需要快速双向信息交换；信息涉及将来的时间而需要进行准备；使用音调信号的倒计数进行准备；收听者周围的应急情况可使它们忘记音调信号的编码意义适于选用非语音的条件 要求收听者立即动作；在固定时候接收某个消息；需要保密；噪声条件下；语言通道超负荷；收听人熟悉信号意义或代码；听觉信号简单工程心理学工程心理学 浙江理工大学心理学系工程心理学工程心理学 浙江理工大学心理学系定义： 听标是指使用自然声音为信

13、号的听觉界面设计方法优点： 易理解、包含的信息量大缺点： 多个声音同时发生会变成难以区分的噪音；难以形成复杂表征；难以与自然声音和元素界面天然关联工程心理学工程心理学 浙江理工大学心理学系定义： 耳标是指使用乐声的听觉界面设计方法优点： 灵活性、可表现结构信息缺点： 关联性、记忆负荷大、需要经过训练工程心理学工程心理学 浙江理工大学心理学系 识别性： 音色（倾向和声），音高（1255000Hz），音强（1020dB）,呈现时间（不低于0.0825s），呈现方式（节奏、音调、音强组合） 分辨性： 音域（大于23个八度），节奏（重音），空间位置（声源位置）工程心理学工程心理学 浙江理工大学心理学系

14、工程心理学工程心理学 浙江理工大学心理学系 告警通常用于向有关人员传递危险信号、设备问题或其他值得注意的状态，以便操作人员及时采取纠正措施，避免事故发生 听觉告警信号一般包括警觉信号和识别或动作信号两个部分 声音信号由于其迫听性、全方向性、绕射性以及远距离传输等特性而适合于充当告警信号工程心理学工程心理学 浙江理工大学心理学系工程心理学工程心理学 浙江理工大学心理学系 语音告警信号： 采用语音信号的形式，其功能是向操作人员提供状态信息和指导信息 非语音的音调告警信号： 采用音调形式，其功能是吸引操作人员的注意，并提供关于告警紧急等级的初步信息工程心理学工程心理学 浙江理工大学心理学系 按照告警

15、信息的紧急和重要程度，将告警信息分为三级 提示、注意、警告 告警信息有时也分为五级，增加两个级别 危险级、消息级工程心理学工程心理学 浙江理工大学心理学系 蜂鸣器：柔和，不会引起惊恐 钟与铃：在较安静的环境中引起人注意 角笛：高噪声环境中的报警装置 汽笛：声强高、频率高、穿透性强 警报器：抗干扰性强，传播性强工程心理学工程心理学 浙江理工大学心理学系工程心理学工程心理学 浙江理工大学心理学系工程心理学工程心理学 浙江理工大学心理学系必须有足够的强度才能唤起人的注意，保证信号的清晰可听性不能过强工程心理学工程心理学 浙江理工大学心理学系200-5000Hz长距离时，1000Hz以下要穿过或绕过障碍物，500Hz频率以下减少声音掩蔽变频方式工程心理学工程心理学 浙江理工大学心理学系具有特异性的声音作为信号，以便引起人们对告警的注意非语音听觉告警信号音色选择应具有较高的信号可分辨性含义明确工程心理学工程心理学 浙江理工大学心理学系设法使信号分段呈现双耳呈现法视听呈现工程心理学工程心理学 浙江理工大学心理学系工程心理学工程心理学 浙江理工大学心理学系语音告警信号的语音特性应该是独特的和高可懂度的，必须先通过可懂度测试工程心理学工程心理学 浙江理工大学心理学系辨认问题或采取动作的短语对于危险级