1、1,第4章 人机的信息界面设计,2,5.1 人机信息界面的形成,5.1.1 人机信息交换系统模型人机信息界面包括环境信息、机器信息的显示与控制装置。 人机信息交换系统的一般模型，见图5-15.1.2 人机信息交换方式显示装置是人机系统中，将机器的信息传递给人的一种关键部件，人们根据显示信息来了解和掌握机器的运行情况，从而控制和操纵机器.按人接受信息的感觉通道不同，信息显示装置分为视觉显示，听觉显示和触觉显示，其特征参阅表5-1,3,图5-1 人机信息交换系统模型,返回,5.1 人机信息界面的形成,4,表5-1 三种显示方式传递的信息特征,返回,5.1 人机信息界面的形成,5,5.2 视觉信息显
2、示设计,一、仪表 1. 模拟式显示仪表用模拟量（刻度和指针）来显示机器的有关参数和状态。 特点：显示的信息形象化、直观，使人对模拟值在全量程范围内所处的位置一目了然，并能给出偏差量，对于监控作业效果很好。 应用：钟表、汽车上的油量表、氧气瓶上的压力表。,视觉显示的类型和特征,6,2. 数字式显示仪表 直接用数码来显示机器有关的参数或工作状态。特点：认读过程简单、直观，只要对单一数字或符号辨认识别就可以了。认读速度快，精度高，且不易产生视觉疲劳。应用：计算器、电子表及列车运行的时间显示屏幕。 3、混合显示仪表 二、屏幕式显示 屏幕式显示装置是在有限面积的显示屏上显示各种类型信息的装置。特点：显示
3、信息的种类多，显示效果好。应用：显示器、示波器、雷达、彩超、各种产品上的显示屏等。,5.2 视觉信息显示设计,7,三、指示灯（信号灯）显示,四、图形、符号标志显示,5.2 视觉信息显示设计,视觉显示装置设计要求：,正确显示信息、观察认读准确、迅速、不易疲劳 。,8,按仪表结构形式分：指针活动仪表、指针固定式仪表和数字 式仪表。1. 仪表形式（形状）常用的有圆形、半圆形、直线形（水平直线形、垂直直线 形）、扇形、开窗等。 开窗式仪表显露的刻度少，认 读范围小，视线集中，认读时眼睛移动的距离短，因而认读迅速 准确，效果好。圆形和半圆形刻度盘的认读效果优于直线形刻度 盘；水平直线形优于竖直直线形。,
4、5.2.1 仪表显示设计,5.2 视觉信息显示设计,9,2. 表盘尺寸设计表盘认读效果最优的尺寸是其对应的视角在2.5一5范围内，只要确定了操作者与显示装置间的观察距离L，就能据此算出刻度盘的 最优尺寸。=2arctg(D/2L),5.2.1 仪表显示设计,10,3. 刻度与标数 （1）刻度：刻度盘上两最小刻度标记（刻度线）间的距离和刻度标记（刻度线）统称为刻度。 刻度线的高度：表盘上的刻度线高度、文字和数字尺寸是依据视距确定的。 刻度间距：小刻度线之间的最小距离.一般情况,d=12.5mm dmin=0.61mm；dmax=48mm。,刻度线间距为L/600L/50,5.2.1 仪表显示设计
5、,11,刻度线的宽度：一般以小刻度标记作为基准，其宽度为刻度间距的5%5%为宜。（10%为较好）,5.2.1 仪表显示设计,12,（2）标数刻度和标数的优劣对比,5.2 视觉信息显示设计,13,返回,图5-4 刻度与标数的优劣对比,14,图T1 刻度标记的形式,返回,15,长刻度线长度=L/90 中刻度线长度=L/125 文字高度、短刻度线长度=L/200,返回,5.2.1 仪表显示设计,16,表B1 刻度盘的最小直径与标记数量和视距的关系,返回,5.2.1 仪表显示设计,17,表51 显示仪表的功能特点,18,5.2.1 仪表显示设计,19,5.2.1 仪表显示设计,20,返回,图5-2 仪
6、表形式与误读率的关系,5.2.1 仪表显示设计,21,4. 指针设计 指针的形状：简洁、明快、有明显的指示性形状 。见图T2 指针的长度 ：对于指针不应遮挡刻度线的仪表，针尖应离开刻度线12mm左右；对于覆盖刻度标记的窄条形指针，其长度不应超过大刻度标记。 指针的宽度：最重要的是针尖的宽度，针尖的宽度应与最小刻度线的宽度相同；指针和刻度盘面应装配在相互靠近的平行平面内。 指针的零位：指针零点位置的选择与它的使用情况有关，一般部选择在时9点和12点的位置。如表B2,5.2.1 仪表显示设计,22,5. 仪表的色彩仪表色彩是否合适，将影响认读速度和误读率。颜色设计主要是刻度盘面，刻度线和数码、字符
7、以及指针的颜色匹配问题，它对仪表的造型设计、仪表的认读有很大影响。指针、刻度标记、数码的颜色应与刻度盘的颜色有明显的区别和对比，但指针与刻度标记，数码的颜色应尽可能协调。颜色搭配应遵循一定的规律，如表B3。,5.2.1 仪表显示设计,23,图 T2 指针的基本形状,5.2.1 仪表显示设计,返回,24,表B2 指针的零点位置,返回,5.2.1 仪表显示设计,25,表B3 颜色匹配及清晰程度,返回,5.2.1 仪表显示设计,清晰的配色,模糊的配色,26,6. 仪表面板形式及其布置最佳观察角度7090度，视距5071cm。仪表板上的仪表位置设计原则如下： (1)按仪表的重要程度排列 (2)按使用顺
8、序排列 (3)按功能进行组合排列 (4)按最佳零点方向排列，见图5-6 (5)按视觉特性排列 (6)按显示和操纵相合性（协调性）排列，见图5-7,5.2.1 仪表显示设计,27,图5-5 控制台面的形式及其布置 （a）多块组合式 P95,返回,A,B,I,5.2.1 仪表显示设计,28,（b）三块折式,返回,5.2.1 仪表显示设计,29,返回,5.2.1 仪表显示设计,30,图5-6 零点标志的最优方向 p96,返回,5.2.1 仪表显示设计,31,图5-7 仪表不同排列方式的比较 P97,返回,5.2.1 仪表显示设计,32,5.2.2 信号显示设计,1.信号灯设计（1）信号灯的特点、用途
9、 特点：面积小，视距远，引人注目，简单明了；信息负荷有限 作用：指示操作；显示工作状态。（2）信号灯的视距和亮度设计A、亮度:两倍于背景的亮度。B、视距:能见距离（空气透明度、对象的大小、亮度、颜色、背景）,33,（4）信号灯的颜色设计 建议采用的10种以内编码颜色，按其不同颜色之间相互不易混淆的程度，依次排列为：黄、绿、橙、浅蓝、红、浅黄、绿、紫红、蓝、黄粉。单个信号灯，蓝绿色最清晰。信号灯颜色的含义,信号灯设计,（3）信号灯形状、标记设计,信号灯应用不同的颜色、形状、标记进行编码区分，形状、标记应与其表示的意义有逻辑联系。,34,表5-8 指示信号灯的颜色及含义 P99,作为警戒、禁止、停
10、顿或指示不安全情况的信号灯用红色； 提醒注意的信号灯用黄色； 表示正常运行的信号灯用绿色。,信号灯设计,35,（1）显示屏的显示特征在显示屏上显示视觉信息特点：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、流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。,5.2.2 信号显示设计,5.2.2 信号显示设计,2. 显示屏设计(信息显示屏设计),36,显示屏设计,37,（2）目标的亮度、呈现时间亮度：目标亮度愈高，愈易觉察，但是当目标亮度超过34cdm2时，视敏度不再继续有较大的改善. 坎德拉 呈现时间：T=o.5s大体上已可满足视觉辨别
11、的基本要求；T=23s，是最有利的数值。,显示屏设计,38,运动着的目标比静止目标易于察觉，但难于看清。,表5-9 视敏度与目标运动状态的关系,（3）目标的运动速度,显示屏设计,39,形状：目标形状辨认效率优劣次序：三角形、圆形、梯形、方形、长方形、椭圆形、十字形。颜色： 在单色显示屏上，白色、绿色、黄色、琥珀色对深灰色或黑色形成的颜色对比最适合于图形和字符的识别。通常：白色、绿色等明快的颜色用作目标色，而深灰色或黑色作为背景色。,（4）目标的形状、大小和颜色,显示屏设计,大小：与视距有关，字高宽比例：2:1或1:1。参阅表5-10,40,（5）目标与背景的关系,最小值：3:1; 一般情况：6
12、:1或15:1;较高值：30:1。 过高的对比度不利于眼睛精确聚焦。,显示屏设计,41,表5-10 屏幕字符大小与视距的关系,显示屏设计,42,如果使用者是非专业用户或是不常使用显示器的用户，显示器上的颜色 限制在1-4种，最多不超过7种；尽量选用不同的色调，避免采用深浅程度有所差别的同一种颜色；避免同时显示高饱和度的极端颜色；推荐使用色彩组合：（1）绿、黄、橙、红、白；（2）蓝、青、绿、黄、白；（3）青、绿、黄、橙、白；,彩色显示色彩设计准则：,显示屏设计,43,避免使用色彩组合：（1）红和蓝；（2）红和青；（3）洋红和蓝。在大显示器边缘区域的小符号和小形状不应采用红和绿色；背景和大的形状最
13、好采用兰色，但蓝色不要用于文字、细线或小形状；字母符号的颜色必须与背景颜色形成对比；在使用颜色时，可以利用形状或亮度作为一种辅助提示。（如所有的黄色符号用三角形，绿色符号用圆形，红色符号用正方形等。）这样显示器更容易为那些缺乏颜色感的用户接受。,显示屏设计,44,飞利浦47英寸RGB LED背光高清液晶电视,爱普生采用有机EL显示屏的样机,LCD/PDP/EL三派竞争 与去年不同，LCD和PDP两强分割江山的局面被打破，有机EL显示技术成为第三股强劲势力投入平板显示竞争中。,厚度为0.52mm的有机EL显示屏,显示屏设计,EL显示器能用低电力得到高亮度，在视认性，应答速度，寿命，消耗功率上都很
14、出色，而且能象液晶显示器一样做薄,45,有机发光显示器（Organic Light-Emitting Diode Display，OLED），根据使用基板的材质不同，OLED器件可以分为硬屏和软屏。与用玻璃作为基板的普通OLED显示器相比，柔软OLED（Flexible OLED，FOLED）显示器有许多优势：可卷曲和折叠、更轻更薄、防撞击等。,OLED:平板显示的明日之光,显示屏设计,爱普生8英寸有机EL显示屏,46,三星14英寸AMOLED显示屏,厚度为0.37mm的AMOLED显示屏,显示屏设计,0.29mm,47,LG.飞利浦19.8mm厚的42英寸Full HD高清液晶电视,48,(
15、1) 图形符号的显示特征: 形象、直观 (2)根据人的视觉特性和视觉运动规律，图形符号的设计应当遵循以下原则 :(a)图形符号要反映出客体的特征； 图形符号的辨认速度和准确性，与图形符号的特征数量有关，参阅表5-11(b)图形标志应明显突出于背景之中，使图形标志与背景形成较大的反差。 （c）图形边界应明确、稳定。（d）应尽量采用封闭轮廓的图形，以加强其视觉效果。（e）应和其他显示部分结合成为统一的整体。（f）标志是一种形象语言，为便于识别，其颜色有特定意义。,3. 图形符号设计,图形符号设计,生产、交通标志色彩含义；管道颜色标记 参阅表5-12,49,表5-11 辨认的速度和准确性与识别特征数
16、量关系 P102,图形符号设计,返回,50,表5-12 管道颜色标记,图形符号设计,51,（3）图形标志符号的应用,图形符号设计,52,图形符号设计,汽车上使用的图形符号,53,图形符号设计,道路交通标志示例,54,图形符号设计,电子产品使用的部分符号,55,提示正确提举姿势的图形符号设计方案,国家公共标志设计原则与图形全集,图形符号设计,56,利用纯音或复音来传达听觉信息。 特点：可快速有效的传递简单和短促的信息，反应快、方向不受限制。 应用：蜂鸣器、铃、角笛和汽笛、警报器。,5.3 听觉信息传示设计,5.3.1 音响及报警装置,57,设计要点,1、音响信号必须保证使位于信号接受范围内的人能
17、够识别并按规定的方式作出反应。音响信号的声级必须超过听阈，最好能在一个或多个倍频程范围内超过听阈10dB以上。2、使用多个声音信号，不同信号之间应有明显的差别。3、为引起人注意，可采用时间上均匀变化的脉冲信号，其脉冲重复频率不低于0.2Hz和不高于5Hz ，避免使用连续稳态信号。,5.3.1 音响及报警装置,设计要点,58,4、报警装置最好采用变频的方法，使音调有上升和下降的变化。例如紧急信号，其频率应在1秒内有高频（1200Hz）降至最低频（500Hz），然后听不见，再突然上升，以便再次从最高频降至最低频。这种变频声可使信号变的特别刺耳，可明显地与环境噪声和其他信号加以区别。6显示重要信息的
18、音响装置或报警装置，最好与光信号同时作用，组成“视听”双重信号，以防信号脱漏。,5.3.1 音响及报警装置,59,用语言传递人与机器的信息，使其具有一定的表达能 力。传递和显示言语信号的装置称为言语传示装置。 特点：更符合人的习惯，信息含意准确、接收迅速、 信息量较大等，但易受噪声的干扰。 应用：无线电广播、电视、电话、报话机和对话器、 耳机及其它录音、放音的电声装置。,5.3.2 言语传示装置,5.3.2 言语传示装置,60,1.语言清晰度对言语信号的要求是：语言清晰。用清晰度作为言语的评定指标。清晰度：指人耳对通过它的言语(音节、词或语句)中正确听到和理解的百分数。 参阅表5-14设计言语
19、传示装置，其言语的清晰度必须在75以上，才能正确传示信息。 2.语言的强度语言的强度直接影响言语清晰度。语音的平均感觉阈限为2530dB，而汉语的平均感觉阎限是27dB。言语传示装置的语言强度最好在6080dB,设计要点,5.3.2 言语传示装置,61,表5-14 语言的清晰度评价,5.3.2 言语传示装置,返回,62,对于在一般噪声环境中使用的言语传示装置，SN必须超过6dB才能获得满意的通话效果。语言信号与噪音同源，语言的清新度提高，采用提高S/N的方法；语言信号与噪音不同源，语言的清新度提高，采用提高语言信号的强度的方法。,5.3.2 言语传示装置,S/N S和N分别是信号和噪声的平均功
20、率,S/N表示信号平均功率与噪声平均功率的比值,但并不是通常意义上的信噪比.信噪比的计算公式为: 信噪比=10lg(S/N) 单位是dB(分贝). 例如:S/N = 1000.,63,图5-7 语言强度与清晰度的关系,返回,5.3.2 言语传示装置,64,5.3.3 听觉传示装置的选择,1）在有背景噪声的场合，音响传示装置的频率选择在噪声掩蔽效应最小的范围内。2）使用断续的或音调有高低变化的声音信号，更能引起人的注意。最好组成视、听双重报警信号。3）音响信号传播距离远和穿越障碍物时，应加大声波强度，使用较低的频率。4）注意音响装置的多少，避免各信号间的相互干扰。,1.音响传示装置的选择原理,5.3.3 听觉传示装置的选择,65,1）显示内容较多时，采用一个言语传示装置代替多个音响装置。2）更适于指导检修和故障处理工作，引导操作者操作。3）适用于追踪操作中。4）在非职业性的领域中，言语传示装置更符合人们习惯。,2.言语传示装置的选择原理,5.3.3 听觉传示装置的选择,
