人机的信息界面设计.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,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,5-1,5.1.2,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。,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/600,L/50,5.2.1,仪表显示设计,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,刻度标记的数量,刻度盘的最小允许直径（,mm,）,观察距离,500 mm,时,观察距离,900 mm,时,38,50,70,100,150,200,300,25.4,25.4,25.4,36.4,54.4,72.8,109.0,25.4,32.5,45.5,64.3,98.0,129.6,196.0,5.2.1,仪表显示设计,17,比较项目,模拟显示仪表,数字显示仪表,指针活动式,指针固定式,数量信息,中：指针活动时读数困难,中：刻度移动时读数困难,好：能读出精确数值，速度快、差错少,质量信息,好：易判定指针位置，不需读出数值和刻度就能迅速发现指针的变动趋势,差：未读出数值和刻度时，难以确定变化方向和大小,差：必须读出数字，否则难以得知变化的方向和大小,调节性能,好：指针运动与调节活动有简单而直接的关系，便于调节和控制,中：调节运动方向不明显，指针的变动难控制，快速调节时不易读数,好：数字调节的监测结果精确，数字调节与调节运动无直接关系，快速调节时难以读数,监控性能,好：能很快确定指针位置,并进行监控，指针与调节监控制活动关系最简单,中：指针无变化有利监控，但指针与调节监控活动的关系不明显,差：不便按变化的趋势进行监控,一般性能,中：占用面积大照明可设在控制台上，刻度的长短有限，尤其在使用多指针显示时认读性差,中：占用面积小，仪表需局部照明，只在很小一段范围内认读，认读性好,好：占用面积小，照明面积也是最小，表盘的大小只受字符的限制,综合性能,可靠性高,稳定性好,易于显示信号的变化趋向,易于判断信号值与额定值之差,精度高,认读速度快,无差补误差,过载能力强,易与计算机联用,局限性,显示速度较慢,易受冲击和振动的影响,环境因素影响较大,过载能力差,质量控制困难,显示易跳动或失效,干扰因素多,需内附或外附电源,元件或焊件存在失效问题,发展趋势,提高精度与速度,采用模拟与数字混合型显示仪表,提高可靠性,采用智能化显示仪表,表,5,1,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,1,2mm,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,顺序,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,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,顺序,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,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,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,70,90,度,，视距,50,71cm,。,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,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,34cd,m,2,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的基本要求；,T=2,3s,，,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：,6:1,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,(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量关系,P102,图形符号设计,辨认速度和准确性的指标,符 号,简单的,中等的,复杂的,呈现的时间阈限,/s,0.034,0.053,0.169,感觉,语言反应潜伏期,/s,3.11,2.70,3.13,认错率（占呈现总数的,%,）,10.8,2.20,2.5,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,25,30dB,，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,60,80dB,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，,S,N,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,