第11章 显示器设计

第十一章显示器设计本章内容信息显示概述（包括分类、基本原则）视觉信息的显示听觉信息的显示第一节信息显示概述信息显示的分类

（1）信息传递方式：视觉、听觉、触觉等（2）显示状态：动态和静态

（3）量化角度：数量显示器和性质显示器（4）读数方式：模拟和数字信息显示设计的基本原则第一节信息显示概述接收器短时记忆知觉编码（感知）决策和反应选择反应执行工作记忆长时记忆注意资源感觉储存刺激反应与感知相关的原则

第一节信息显示概述

思考：人的视觉和听觉都有哪些局限？如上课时如何让后面的同学看得见，听的清楚。（1）信息应具有较好的可觉察性

人的感觉通道有一定的限制！信息显示设计的基本原则

与感知相关的原则（8）考虑到照明、噪声、振动、微气候和空气条件等因素的影响。

一般来讲，视觉信息显示容易受“照明”影响，听觉信息显示容易受“噪声”影响。人的感觉通道容易受干扰！

与感知相关的原则第一节信息显示概述（2）信息应具有较好的可辨别性比较：maximum和minimummax和min删除了不必要的相似特征人的视觉分辨信息容易出错！第一节信息显示概述（4）冗余的好处-采用多种感觉通道比较：听课：只听听课：边听边看

与感知相关的原则

不同通道干扰较小！第一节信息显示概述

按钮Ｄ应该置于关按钮Ａ应该置于开按钮Ｂ应该置于开按钮Ｃ应该置于开视觉运动规律：眼睛习惯于从左到右，从上到下地运动。。。。。。。

按钮A应该置于开按钮B应该置于开按钮C应该置于开按钮D应该置于关信息显示设计的基本原则

与知觉相关的原则（3）显示符号力求形象化，并与人的习惯相一致，例如，手机打电话标识信息显示设计的基本原则图形现实的原则（一个显示应该看起来像它所代表的变量，如电梯按钮）

与知觉相关的原则123456789101112101112789456123图形现实的原则信息显示设计的基本原则运动部分的原则（动态信息显示中的运动部分应该与它所代表的元素在现实世界中的空间运动模式和方向兼容）

与知觉相关的原则０ｍ300m０ｍ300m０ｍ０ｍ300m300m距离倒数显示（a）（b）好的设计差的设计运动部分的原则信息显示设计的基本原则第一节信息显示概述接收器短时记忆知觉编码（感知）决策和反应选择反应执行工作记忆长时记忆注意资源感觉储存刺激反应信息显示设计的基本原则与记忆力相关的原则记忆分类：瞬时记忆、短时记忆、长时记忆（6）传递的信息量不宜过多，特别是应减少显示不必要的信息。时间短，容量有限等带有色彩度量的海洋表面温度变化彩色图克服短时记忆的方法注：红色：32℃，粉色：8℃，绿色：8℃等等带有色彩度量的海洋表面温度变化彩色图克服短时记忆的方法克服短时记忆，使工作可替代性更强超市收银员—条形码技术银行窗口工作人员--点钞机信息显示设计的基本原则与注意力相关的原则（5）显示精度与系统要求相适应信息显示设计的基本原则

与注意力相关的原则（7）最小化信息获取成本程序：快捷工具栏的使用；文字：设计小面积的显示；图形：紧密的显示相近性；信息显示设计的基本原则

与注意力相关的原则（7）最小化信息获取成本程序：快捷工具栏的使用；文字：设计小面积的显示；图形：紧密的显示相近性；信息显示设计的基本原则第一节信息显示概述接收器短时记忆知觉编码（感知）决策和反应选择反应执行工作记忆长时记忆注意资源感觉储存刺激反应生活中，哪些信息显示设计较好，哪些不符合以上原则？第二节视觉信息显示文字和字符仪表显示的设计信号显示的设计荧光屏显示的设计标志符号的设计

生活中视觉信息显示的形式主要有哪些？文字和字符第二节视觉信息显示文字和字符为有效地把文字融入到视觉信息显示中，下列文字的特性应该被考虑：对比度：文字和背景的亮度对比大小：高度、高度与宽度比率、笔划宽度与高度比率、字符间距、字（单词）间距和行间距

字体：字符形状

颜色：文字、背景的颜色选择、颜色的编码。文字和字符的大小对于文字的可读性，字符大小是最重要的决定因素之一，特别是对电子显示来说。对于怎样选择适当的字体大小，我们有一些指导性的参数。比如，对于动态的或者关键的显示元素，字符和符号应该至少在眼里形成20弧分的角度，最优在20到22弧分之间。作为一个粗略的估计，字符的大小应该是两百分之一的视距。对于字符和符号的高度，当符号的高度小于18弧分的时候，可读性开始减弱。应避免字符和符号在眼中呈现的角度小于16弧分。弧分与度的换算：１弧分=1/60度文字和字符的宽高比率

字符的高与宽是一个基本的文字大小测量。对于最佳的可读性，英文字符的宽高比应为1（对汉字而言，应大约为三分之二），但宽高比率在0.6到1之间也是可以接受的。对于一些关键的信息，应采用较宽的符号；对于动态字符，建议使用比静态字符（比如图例）更大的宽高比。

（

比较：我们、我们，显然楷体高度降低了）笔划的宽高比率

笔划宽更容易识别，黑体字就是加宽文字的宽度。对英文字母的研究发现，一般来讲，应采用小一点的比率，而对于黑字白底，最小为1比6的比率，对于白字黑底，最小为1比8的比率。对于浅字深底和深字浅底的优化的比率要求不一样的原因是因为放射效果。也就是说，浅色的字符或者符号容易扩散或者融入到附近的深色背景中去。为了适应这种不同，建议的笔划宽与字符高比率是：正图像（深字浅底）为1比6到1比8；负图像（浅字深底）为1比8到1比10。不同的比划宽与字符高比率的字母和数字最小1:6最小1:8字符和行间距字符间距对于可读性来讲也很重要。如果间距太小，每个字符就难以区分，特别是在电子显示屏上。在计算机显示器上，特别是浅字深底时，字符和符号倾向于互相融入。因此，较宽的间距是需要的，但不要超过0.25比1（字符间距与字符宽之比）。如果字母分得太开，那么单词或者条目就不大容易被看成一个整体。为了改进小文字的可读性，采用一个比字体大小大3到4个点的行高，也就是说，如果字体大小为8点，那么建议选择11或12点的行间距。大小写和斜体大小写。大写的单词比小写的单词更难认（FIRSTfirst）。大写字母应该仅适用于名称，标题，缩写（如RMB、USA）或者标志等需要凸现的东西。混合大小写会使阅读变得更容易。斜体。避免在电子显示上使用斜体。阅读斜体通常较困难，特别是一长段文字。表和图

一、表、图二、设计图的原则第二节视觉信息显示序号12345678910身高1.61.671.71.81.651.631.81.91.71.7510个人的身高

一、表、图第二节视觉信息显示表优点：读数精确缺点：不能很好地表达数据的变化状态图优点：能表达数据的变化缺点：读数没有表精确

如果不要求绝对的精确度，而趋势信息的察觉和认知却很重要，使用图形显然是一个好的选择。选择应该遵循的简单原则。可读性拥挤性接近兼容性形式第二节视觉信息显示二、设计图的原则用颜色比用粗细显示图形效果好。可读性拥挤性

具有不同数据－笔墨比率的例子

最大化数据-笔墨比率原则：尽可能用最少的笔墨来表达最多的数据。a图：不必要地采用了三维图形；b图：最小化了数据-笔墨比率，但也失去了一些信息；c图：最佳地平衡了两者。接近兼容性运用接近兼容原则到图表中

显示相互配合情况a图：把图例放到线条的旁边，高接近兼容性，好的设计；b图：低接近兼容性，差的设计；c图：把需要比较的线条放在一个图中，高接近兼容性，好的设计；d图：低的接近兼容性，差的设计。形式透视墙

透视墙适合于观看和浏览大型的、线性结构的信息，它让观看者能在保持一个清醒的对自身位置和相关背景的意识的同时，集中注意力观看某个区域的数据。仪表显示设计

第二节视觉信息显示刻度盘的形式（a）指针运动式（b）指针固定式（c）数字式仪表显示设计

一、刻度盘的形式二、仪表刻度盘的尺寸三、刻度、刻度线四、指针设计五、指针、刻度和表盘的配色第二节视觉信息显示刻度盘的形式刻度盘的形式——仪表形式与误读率仪表刻度盘的尺寸仪表刻度盘尺寸选取的原则是：在基本保证能清晰分辨刻度的条件下，应选取较小的直径。人们常认为刻度盘尺寸大一点，容易看清楚，比较好。刻度盘尺寸太小，分辨刻度困难，固然不行；但已经能分辨刻度了还继续加大刻度盘尺寸，就使认读时视线扫描路径增加，不但使认读时间加长，也使误读率上升。一般情况下，刻度盘外轮廓对应的视角可取α=2.5°~5°。故一般刻度盘外廓尺寸D与视距L的关系可为：

L/D=11~23表6-4圆形仪表最佳直径（单位：cm）I059195070100150200250300350LD02.53.65.47.28.910.712.50.503.26.49.612.916.119.322.50.902.56.412.919.325.732.238.645.01.802.512.925.738.651.464.377.290.03.602.521.442.964.385.7107.2128.6150.06.0表中：D为仪表刻度直径，I为最大刻度数，L为视距刻度标值

标注数值：刻度值的标注数字应取整数，避免小数或分数。每一刻度，对应1个单位值，必要时也可以对应2个或5个单位值，以及它们的l0、100、1000……倍。刻度标值示例适宜与不适宜的刻度标值示例

a）适宜b）不适宜ａ）ｂ）表6-3刻度标数进级法优可差123452468103691251015202520406080100481216102030405020040060080010001.252.557.55010015020025015304560刻度标值示例刻度标值

标注位置：刻度值宜只标注在长刻度线上，一般不在中刻度线上标注，尤其不标注在短刻度线上。最小刻度可不标数，最大刻度必须标数；指针在刻度盘内，如有空间，则标数应在刻度的外侧；指针在刻度盘外，标数应在刻度的内侧；开窗式的窗口应能显示出被指示数字及前后相邻的数字。刻度标值

递增方向：刻度值的递增方向应与人的视线运动的适宜方向一致，即从左到右、从下到上，或顺时针旋转方向。

刻度的标值示例好不好好不好（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）刻度间距

刻度盘上两个最小刻度标记(如刻度线)之间的距离称为刻度间距，简称刻度。刻度太小，视觉分辨困难；刻度过大，也使认读效率下降。当视距为L时，刻度线间距=L/600。刻度线

刻度线宽度

刻度线一般分短、中、长三级。刻度线的宽度一般可在刻度间距的l／3～1／8的范围内选取。

若刻度线的宽度能按短线、中线、长线顺序逐级加粗一些，将有利于快速地正确认读。三级长度的刻度线三级刻度线宽度、长度的示例刻度线刻度线长度当视距为L时，刻度线最小长度为：

长刻度线长度=L/90；中刻度线长度=L/125；短刻度线长度=L/200；指针设计形状：常用的指针形状如图所示

指针设计宽度：指针针尖宽度应与最短刻度线等宽，不应大于两刻度线间的距离。长度：指针的针尖不要覆盖刻度，一般要离开刻度记号1.6mm左右。颜色：指针的颜色与刻度盘颜色应有鲜明的对比，但与刻度线的颜色应该相同。零点位置：大都在相当于时钟12点或9点的位置上。指针、刻度和表盘的配色（1）顺序12345678910底色黑黄黑紫紫蓝绿白黑黄被衬色黄黑白黄白白白黑绿蓝清晰的配色

8:00………8:50………第一节8:55………9:45………第二节9:45……10:05……课间操（第一教学楼）9:45……10:15……课间操（第二教学楼）10:05……10:55……第三节（第一教学楼）10:15……11:05……第三节（第二教学楼）11:00……11:50……第四节（第一教学楼）11:10……12:00……第四节（第二教学楼）8:00………8:50………第一节8:55………9:45………第二节9:45……10:05……课间操（第一教学楼）9:45……10:15……课间操（第二教学楼）10:05……10:55……第三节（第一教学楼）10:15……11:05……第三节（第二教学楼）11:00……11:50……第四节（第一教学楼）11:10……12:00……第四节（第二教学楼）8:00………8:50………第一节8:55………9:45………第二节9:45……10:05……课间操（第一教学楼）9:45……10:15……课间操（第二教学楼）10:05……10:55……第三节（第一教学楼）10:15……11:05……第三节（第二教学楼）11:00……11:50……第四节（第一教学楼）8:00………8:50………第一节8:55………9:45………第二节9:45……10:05……课间操（第一教学楼）9:45……10:15……课间操（第二教学楼）10:05……10:55……第三节（第一教学楼）10:15……11:05……第三节（第二教学楼）11:00……11:50……第四节（第一教学楼）11:10……12:00……第四节（第二教学楼）8:00………8:50………第一节8:55………9:45………第二节9:45……10:05……课间操（第一教学楼）9:45……10:15……课间操（第二教学楼）10:05……10:55……第三节（第一教学楼）10:15……11:05……第三节（第二教学楼）11:00……11:50……第四节（第一教学楼）11:10……12:00……第四节（第二教学楼）8:00………8:50………第一节8:55………9:45………第二节9:45……10:05……课间操（第一教学楼）9:45……10:15……课间操（第二教学楼）10:05……10:55……第三节（第一教学楼）10:15……11:05……第三节（第二教学楼）11:00……11:50……第四节（第一教学楼）11:10……12:00……第四节（第二教学楼）黎明大市场承德广场10次黎明大市场承德广场10次指针、刻度和表盘的配色（2）顺序12345678910底色黄白红红黑紫灰红绿黑被衬色白黄绿蓝紫黑绿紫红蓝模糊的配色比较8:00………8:50………第一节8:55………9:45………第二节9:45……10:05……课间操（第一教学楼）9:45……10:15……课间操（第二教学楼）10:05……10:55……第三节（第一教学楼）10:15……11:05……第三节（第二教学楼）11:00……11:50……第四节（第一教学楼）11:10……12:00……第四节（第二教学楼）8:00………8:50………第一节8:55………9:45………第二节9:45……10:05……课间操（第一教学楼）9:45……10:15……课间操（第二教学楼）10:05……10:55……第三节（第一教学楼）10:15……11:05……第三节（第二教学楼）11:00……11:50……第四节（第一教学楼）11:10……12:00……第四节（第二教学楼）8:00………8:50………第一节8:55………9:45………第二节9:45……10:05……课间操（第一教学楼）9:45……10:15……课间操（第二教学楼）10:05……10:55……第三节（第一教学楼）10:15……11:05……第三节（第二教学楼）11:00……11:50……第四节（第一教学楼）11:10……12:00……第四节（第二教学楼）8:00………8:50………第一节8:55………9:45………第二节9:45……10:05……课间操（第一教学楼）9:45……10:15……课间操（第二教学楼）10:05……10:55……第三节（第一教学楼）10:15……11:05……第三节（第二教学楼）11:00……11:50……第四节（第一教学楼）11:10……12:00……第四节（第二教学楼）8:00………8:50………第一节8:55………9:45………第二节9:45……10:05……课间操（第一教学楼）9:45……10:15……课间操（第二教学楼）10:05……10:55……第三节（第一教学楼）10:15……11:05……第三节（第二教学楼）11:00……11:50……第四节（第一教学楼）11:10……12:00……第四节（第二教学楼）信号灯显示装置

第二节视觉信息显示显示器主机交通信号灯信号灯显示装置

1、信号灯显示的特点特点：面积小、视距远、醒目、简单明了，但信息负荷有限，信号太多时，形成杂乱或干扰。

作用：（1）指示（如灯塔、交通信号灯）（2）显示工作状态。如开关指示灯。通常一种信号指示一种状态或情况。第二节视觉信息显示信号灯显示2、信号灯设计信号灯的亮度－－最重要信号灯可察觉亮度随背景亮度而变化，一般能引起人注意的信号灯，其亮度要高于背景亮度的两倍。信号灯显示信号灯的颜色信号灯的频率问题：如何设计多种信号灯，用来表示不同含义？信号灯显示信号灯的颜色在进行信号灯颜色设计时需要考虑两个问题：

1）在一个复杂的人机系统中有多处使用颜色信号灯，相同颜色在意义上应尽量保持一致；

2）信号灯颜色的含义应尽可能与人们的日常生活习惯一致。灯色含义说明举例红危险或告急有危险或需要立即采取行动有触电危险电量不足温升已超过安全极限黄注意情况有变化或即将发生变化温升异常绿安全正常或允许进行冷却通风正常蓝按需要指定用意除红黄绿三色外的任何指定用意白无特定用意任何用意，例如表示正在“执行”我国电工成套装置指示灯颜色及其含义信号灯显示稳光与闪光信号的闪频

稳光：亮度持续不变的光；

闪光：亮度作有规则的起伏变化。闪光有两个明显的作用：１）比稳光更容易引起人的注意；２）通过闪光频率的变化增大信号灯的信息编码维度。如警车用稳光表示正常行驶，用闪光表示在执行职务，用一个灯解决了两种状态的显示。信号灯显示

用闪光信号灯时要考虑以下几个方面１）闪动速度灯光闪动的速度不能过快，也不可过慢。过快，若达到了融合频率，就会同稳光一样，失去了闪光信号的意义；过慢，会使观察者的辨认反应时间延长，影响效率。一般闪光最好在３－１０次／秒。信号灯显示

２）频闪代码数目信号灯采用多种频率作闪频编码时，选用的频率代码数目不可超过四种，使用两种频率时效果最好。３）防止环境灯光干扰环境光为稳光时，使用闪光效果较好，相反，则效果不好。荧光屏显示

特点：既能显示图形、符号、信号，又能显示文字；既能追踪显示,又能显示多媒体的图文动态画面。应用：图文电视屏幕、计算机高分辨率显示器、示波器、彩超及雷达。第二节视觉信息显示荧光屏显示目标状态对显示的影响

1.亮度2.呈现时间

3.目标的运动速度4.目标的颜色

5.目标与背景的关系亮度目标的亮度愈高，愈易觉察，但是当目标亮度超过34.3cd／m2时，视敏度不再继续有较大的改善，所以目标亮度不宜超过34.3cd／m2。为了在屏面上突出目标，屏面的亮度不宜调节到最亮，而以合适的亮度，工作效率最优。荧光屏显示呈现时间当目标呈现时间在0.01～10s范围时，目标的视见度随呈现时间的增大而提高，但是当呈现时间大于1s时，视见度提高的速度减慢；当呈现时间大于10s时，视见度只有很小的提高。通常目标呈现时间为0.5s时，已可满足视觉辨别的基本要求，呈现时间为2～3s时，视觉辨别效果最佳，但占用时间太长，影响工作效率。荧光屏显示余晖目标余辉是目标物消失后，目标光点在屏面上的停留时间，一般为3～6s。当扫描周期缩短时，余辉积累效应可改进余辉的能见度，提高视觉效率。周围照度则以1lx时为最佳。荧光屏显示目标的运动速度

运动的目标比静止的目标易于察觉，但难以看清，因此人的视敏度与目标运动速度成反比，当目标的运动旋转速度超过80˚/s时，已很难看清目标，视觉效率大大下降。荧光屏显示目标的颜色

目标的颜色也会影响辨别效果，目标采用红色(631nm)或绿色(521nm)时，视觉辨别效率与白色目标相似，但红色目标易引起视觉疲劳，计算机的荧光屏上绝大多数都用绿色作目标。荧光屏显示目标与背景的关系目标的视见度受制于目标与背景的亮度对比：当亮度对比值高于目标与背景亮度对比的可见阈值时，目标才能从背景中分辨出来。在屏面亮度为0.3～34cd/m2时，亮度对比阈值一般随屏面亮度而线性增加，在屏面亮度为68.6cd/m2时，亮度对比达到最大阈值的90％；因此68.6cd/m2被作为屏面亮度的最佳值。荧光屏显示标志符号形与基分明。边界明显。封闭。简明。完整。利用鲜明的图形表示某种含义，促使人们迅速正确地作出判断，形式简单、方便、灵活，不受文化知识和语言差异的限制

标志符号1.信息简短而明确。

2.使用短句子。3.使用主动句。4.使用肯定句。5.使用易懂文字。6.按时序组句。标志符号标志符号的文字信息标志符号视觉信息显示设计符号、文字表、图仪表信号灯荧光屏标志符号第三节听觉信息显示思考：日常生活中有哪些信息是基于听觉显示给我们的？听觉显示器及其分类定义：用语言和音响来传达听觉信息的装置。分类：一般将听觉显示器分成语音听觉显示器和非语音听觉显示器两类。

语音听觉显示器：如电话听筒、扬声器；非语音听觉显示器：如教室铃声、各种报警声等第三节听觉信息显示

工业上常见的听觉显示装置有以下几种：

第三节听觉信息显示①

蜂鸣器：他在声响装置中声压级最低（一般在3米内强度不超过70dB）、频率也较低，适合用于相当安静的环境中作提示性警告信号。

常配合信号灯一起使用，作为指示性听觉显示装置，提醒操作者注意。

蜂鸣器②铃：大家一般见过的自行车的铃如右图所示。铃因用途不同，其声压级和频率有较大差别。例如，电话铃声的声压级和频率只稍大于蜂鸣器，主要是在宁静的环境下让人注意。而用作指示上下班的铃声，其声压级和频率较高，可在较高强度噪声的环境中使用。铃的强度与其尺寸大小有关，一般尺寸越大产生的强度越大。

第三节听觉信息显示铃的尺寸距装置1m处的平均声压级/dB可听到的主频率/Hz应用1in701100电话、门铃等2in7210003in736504in75-831000学校和工厂的上下班信号，报警等6in84-9460010in95-100300第三节听觉信息显示不同尺寸铃的强度、频率及应用

③汽笛：强度大，在3米处可达110分贝或更高，声音频率可达7000赫或更高。穿透环境噪声性能很好，不易被其他声音所掩蔽，一般用作火警及其他紧急告警信号。第三节听觉信息显示

④报警器：声音强度大，频率由低到高，发出音调有升降，可以抵抗其他噪声的干扰，特别能引起人们的注意。如救火警报。

第三节听觉信息显示听觉显示器的优缺点

优点：（1）声音是环绕的，全方位的。（2）听觉不依赖于光线的存在，因此不受差的可视环境的影响。（3）声音是非常突出的，能立即吸引注意力（如QQ消息通知）（4）声音可以绕过障碍物进行传递。

第三节听觉信息显示

缺点：（1）吃惊反应。（对当前任务造成干扰）（2）定位困难。（位置很难准确确定）（3）对抽象声音的有限记忆。（一般5-8个，推荐6个）

第三节听觉信息显示

（4）被其他声音所掩蔽。

声音掩蔽：是指一个声音作用时，使人对另一个同时或继时发生的声音的感受性降低的现象。如两个人谈话时，若旁边的电视机或收音机的音量开得很大，谈话声就听不清楚，这就是电视机或收音机的声音对谈话声的隐蔽。

第三节听觉信息显示听觉显示器的应用场合（1）传递信息本身具有声音的特性，例如机器运转会因振动和摩擦而发出声音，操作者通过声音的变化而获得机器运转是否正常的信息，比如电脑的风扇声；第三节听觉信息显示（2）缺乏照明或视线受阻挡而无法使用视觉显示器的场合，可通过听觉显示器传递信息；（3）信息接收者需要在工作中不时的移动工作位置的场合；--商场（4）显示紧急的，需要及时处理的信息时一般宜优先采用听觉