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第七章 顯示器

1.在人機系統中，存在一個人與機相互作用的“面”，所有的人機信息交流都發生在這個面上，通常把這個“面”稱為人機界面。在人機界面上，向人表達機械運轉狀況的儀表或器件叫做顯示器。對機械來說，顯示器執行的功能是輸出，而對人來說，通過感受器接受機器的輸出效應是輸入。

第一節 信息顯示器的類型及其特點

2.由于人對突然發生的聲音具有特殊的反應能力，所以聽覺顯示器作為緊急情況下的報警裝置，比視覺顯示器具有更大的優勢。

3.儀表顯示器的種類：

⑴按顯示形式分為：

①數字式顯示器。直接用數碼來顯示信息的儀表。特點是，認讀過程簡單、速度快、讀數準確、精度高。

②模擬式顯示器。用標定在刻度盤上的指針來顯示信息的顯示器。特點是，能連續、直觀地反映信息的變化趨勢，使人對模擬值在全量程范圍內一目了然。

⑵按顯示功能分為：

①讀數用儀表。

②檢查用儀表。

③警戒用儀表。

④追蹤用儀表。

⑤調節用儀表。

4.顯示裝置的選擇原則。

對顯示裝置的要求，最重要的是，使操作者能夠迅速而準確地觀察和監控而又不疲勞：

①數量識讀儀表的選擇。數量識讀的主要目的是獲取準確的數據，數量識讀應選擇數字顯示裝置，具有精度高、識讀性好的優點。對指針顯示裝置，以開窗式為最好，圓形次之，豎直直線形最差。

②狀態識讀儀表的選擇。狀態識讀儀表只需向操作者顯示被測對象參數變化趨勢的信息，指示該參量在哪一范圍是正常狀態，哪一范圍是不正常狀態。由于不需要顯示精確的數值等，因此通常選用指針儀表。

第二節 視覺顯示器的分類和設計原則

5.視覺顯示器的形式按顯示信息的特點可分為：動態顯示器和靜態顯示器；定量顯示器和定性顯示器。

6.動態顯示器所顯示的信息，可以隨時發生變化的顯示裝置。

7.定量顯示器：是指以數量顯示某種變量變化的顯示器；定量顯示器既可顯示動態信息變量，又可顯示靜態信息變量。

定性顯示器：反映某種變量的近似值、變化趨勢、讀數方向或其它性質變化的顯示量。

8.論述設計和選用視覺顯示器的原則：

視覺顯示器的顯示必須滿足以下基本要求：①鮮明醒目；②清晰可辨；③明確易懂。

視覺顯示器的設計和選用應遵循的原則：

①根據使用要求，選用最適宜的視覺刺激維度作為傳遞信息的代碼，并將視覺代碼的數目，限制在人的絕對判別能力允許的范圍內。

②使顯示精度與人的視覺辨認特性同系統要求相適應。

③盡量采用形象直觀的、與人的認知特點相匹配的顯示格式。

④對同時呈現的有關聯的信息，盡可能實現綜合顯示，以提高顯示的效率。

⑤目標和背景之間要有適宜的對比關系，包括亮度對比、顏色對比、運動對比和形狀對比等。

⑥具有良好的照明性質和適宜的照明水平，以保證對目標的顏色辨認和細節辨認。

⑦根據任務的性質和使用條件，確定視覺顯示器的尺寸和定放位置。

⑧要與系統中的其它顯示器和控制器，在空間關系和運動關系上兼容。

9.視覺編碼：用顏色、數字、字母、圖形等視覺刺激對信息進行編碼，稱為視覺編碼。

視覺代碼：用作視覺編碼的刺激稱為視覺代碼。

10.用刺激物的單一視覺屬性對信息進行的編碼，稱為單維視覺編碼。

11.多維視覺編碼：是指將兩種或多種視覺屬性結合起來作為代碼的信息編碼方式。

第三節 熒光屏顯示器設計中的人的因素

12.熒光屏顯示器（CRT）：是利用陰極射線管顯示視覺信息的裝置。具有顯示空間小、顯示格式靈活可變，并能綜合顯示多種信息等優點。

13.影響熒光屏顯示效率的主要因素（CRT設計中應考慮哪些人的因素）：

①目標亮度。在一定的亮度范圍內，視覺作業的績效隨目標亮度的增加而提高，但其提高率隨目標亮度增加而下降。場合，目標背景亮度的設定，應特別考慮顯示器的分辨率、刷新頻率、目標背景亮度比和目標在屏上的位置等因素的影響。

②目標與背景的亮度比。目標與背景的亮度比取決于目標亮度、屏面亮度和周圍環境照明三因素。決定CRT目標與背景對比度的主要參數有：柵偏壓、余輝、屏面噪聲和聚焦狀況。

③分辨率。CRT的分辨率是指可視圖像中最小可辨或可測的細節。其指標常以電視限定法測得的屏幕線數，或以壓縮光柵法測定的屏幕每厘米的掃描線數表示。要使顯示效果更加清晰、真切，應選擇高分辨率的顯示器。

④顏色。CRT彩色顯示器的合理設計，應以顏色編碼和顯示工效的心理學研究為依據。在單色顯示屏上，白色、綠色、黃色對深灰色或黑色形成的顏色對比，最適于圖形和字符的識別。通常將白色、綠色等明快顏色用作目標色，而將深色或黑色作為背景色。

⑤目標位置指示物。目標位置指示物是雷達屏的常用輔助部分。它包括坐標格線、光電筆、電子十字絲等多種形式

⑥屏幕大小及位置。CRT屏幕大小與視距是兩個相互關聯的因素。對最佳屏面尺寸的確定，還應綜合考慮顯示目標的大小、觀察精度、顯示器的分辨率等因素的影響。

屏面最好處于正對視線的位置。如果要為站立的觀察者使用時，屏面處于屏面中心與眼的連線以下、偏離水平視線5度為宜；如果要為坐姿觀察者使用，則以下偏15－20度為宜。

視距的范圍應為50-70厘米。

第四節 信號燈設計中的人的因素

14.信號燈是以燈光形式傳遞信息的顯示器。用來顯示危險或緊急狀態的信號燈稱為警告燈。

信號燈的設置目的：主要是為了使人能及時注意到某種狀態的發生，以作出正確的應答。

15.信號燈的亮度因素：主要由于燈光的亮度、大小和呈現時間三方面因素決定。燈光信號的亮度覺察閾限，在一定范圍內，若信號燈的面積不變、亮度閾限隨暴露時間段的增加而下降；若暴露時間一定，亮度閾限隨投光面積的增大而下降。

16.信號燈的顏色：信號燈和警告燈顏色的選擇。有人對紅、綠、黃、白四種顏色燈光信號進行過研究，認為在信號燈與背景保持良好的亮度比時，不同色光的辨認速度基本一致，當信號燈與背景的對比度較低時，四色燈信號的優劣順序為紅、綠、黃、白。

日常生活中，人們把“綠色”與正常、安全、通行等概念聯系在一起。把“紅色”與故障、危險、停止等概念聯系在一起。

17.閃光和穩定光：由于閃光比穩定光更能吸引人的注意，因此，警告信號燈宜用閃光。使用單個閃光信號時，以3－10次/秒的閃光速度為宜。

18.信號燈位置：信號燈和警告燈處于視野中不同的位置時具有不同的觀察效果。最重要的信號燈和警告燈應安置在視野中央3度的范圍內；所有警告燈不宜超出視野30度的范圍。

19.聽覺顯示器設計中人的因素。聽覺顯示器是人機系統中利用聽覺通道向人傳遞信息的裝置，按其所顯示信息的特點，可分為言語聽覺顯示器和聲音聽覺顯示器。

第八章 控制器

1.控制器：是操作者用以將控制信息傳遞給機器的裝置。人的效應器官與控制器構成人機系統的人機界面。操作者通過控制器對機器實行操縱，調整機器的工作狀態，使它按預定的目標工作。

2.控制器的種類：

①可以按照控制器傳遞的信息是離散的還是連續的分為：

離散控制器：只能用來調節有限的幾種確定狀態，它們可完成啟動、離散位調或數據輸入的功能。

連續控制器：能用來調節一個連續體中的任何值，可完成數量調節和連續控制的功能。

②也可按操作所用的身體器官或控制行為分為：

手控制器、足控制器、言語控制器。

③按控制器運動類別的不同，控制器可分為：

旋轉控制器、擺動控制器、按壓控制器、滑動控制器和牽拉控制器。

3.控制器編碼：是指，以適當的刺激作代碼來標志控制器的功能特點。

控制器的編碼方式主要有：

①形狀編碼：編碼選用的各種形狀不宜過于復雜。為了便于譯碼，應盡可能使用與控制器的功能相聯系或相似的形狀。

②表紋編碼

③大小編碼：操作者可通過視覺或觸覺辨認控制器的大小，但一般認為，單獨用控制器大小作編碼不如形狀編碼那么有效，并且需占用較大的控制板空間。

④位置編碼

⑤操作方法編碼：

⑥顏色編碼：用作代碼的顏色應是操作者能絕對辨認的，應盡可能使用具有標準意義的顏色。

⑦標記編碼

4.控制器主要有四種阻力：

靜摩擦：是對初始運動的阻力，它在控制器開始移動時突然減少

庫倫摩擦：繼續作為對滑動運動的阻力，它與位移距離、速度和加速度都無關。

彈性阻力的大小與控制器位移距離成正比。

粘滯阻尼以及慣性分別與控制運動的速度和加速度成正比。

第二節 控制器的位置和排列

5.由于人體尺寸和生物力學的特點，任何控制器都有一個最佳操作位置和不能超越的位置容限。

6.控制器的排列原則：

①重要性原則：按照每個控制器對實現系統目標的重要程度決定其位置安排的優先權。控制器越重要被安排的位置越好。

②使用頻次原則：按照每個控制器在系統操作中的使用頻次多少決定位置安排的優先權。控制器的使用頻次越多，被安排的位置約好。

③功能原則：按照功能關系安排控制器的位置，將功能相近或相關的控制器組裝在一起，把同類設備功能上相似的控制器安排在相對一致的位置上。

④使用順序原則：對系統操作中使用順序固定的控制器，按照它們的使用順序安排其位置。

頻次與重要性分數＝重要性分數X權數1＋使用頻次X權數2

7.由于手有適合于操作的特點，目前使用的控制器絕大多數都是用手操作的。常用的手控制器有按鈕、肘節開關、搖式開關、旋轉選擇開關、拇指輪、旋鈕、手輪、曲柄和手柄。

8.踏板可分為旋轉式、往復式和直動式三種。

9.聲音控制器，也稱聲控開關。它是通過聲音傳感器將聲能轉化為電能，然后驅動一個電子開關，達到控制的目的。

10.言語控制器，實際上是一個以電子計算機為核心的言語識別裝置。它先對輸入的言語進行識別，然后按照預先編制的程序，去執行不同的控制功能。

11.控制-顯示比（簡稱C/D比）：指控制與顯示器的動程比。對于直線運動的控制器與顯示器，動程按移動距離計算；對于需作較大旋轉運動的控制器與顯示器，動程按旋轉角或根據旋轉角計算移動距離；對于旋鈕，動程一般按旋轉次數計算。

C/D比決定了控制器的靈敏度。C/D比高，表示控制器靈敏度低，

連續控制器的設計應該選擇合適的C/D，因為它影響到連續控制或數量調節操作的績效。在連續調節的定位活動中往往存在粗調與細調兩種操作，粗調指大幅度移動控制器，將它快速移至所要求位置附近；細調指仔細調節控制器，將它精確地調到所要求的位置。

12.空間兼容性：是指顯示器與控制器的空間關系，與人們對這種關系預測的一致性。控制器與顯示器的使用往往是一一對應的，它們的位置關系是否合適，將影響到控制器或顯示器的使用效果。

13.運動兼容性：指控制器與顯示器的運動關系，以及控制器或顯示器的運動與系統輸出的關系，與人們對這些關系的預測的一致性。

14.概念兼容性：指控制器或顯示器的功能或用途的編碼，與人們已有概念的一致性。