６.１

人機信息界面的形成人機系統(tǒng)一旦建立，人機界面便隨之形成。人機系統(tǒng)的人機界面是指系統(tǒng)中的人、機、環(huán)境之間相互作用的區(qū)域。通常人機界面有信息性界面、工具性界面和環(huán)境性界面等。就人機系統(tǒng)效能而言，以信息性界面最為重要。６.１.１人機信息交換系統(tǒng)模型在人機間信息、物質(zhì)及能量的交換中，一般是以人為主動的一方。首先是人感受到機器及環(huán)境作用于人感受器官上的信息，由體內(nèi)的傳入神經(jīng)并經(jīng)丘腦傳達到大腦皮層，在大腦分析器中經(jīng)過綜合、分析、判斷，最后做出決策，由傳出神經(jīng)再經(jīng)丘腦將決策的信息傳送到骨骼肌，使人體的執(zhí)行器官向機器發(fā)出人的指揮信息或伴隨操作的能量。下一頁返回６.１

人機信息界面的形成機器被輸入人的操作信息（或操作能量）之后，將按照自己的規(guī)律做出相應(yīng)的調(diào)整或輸出，并將其工作狀況用一定的方式顯示出來，再反作用于人。在這樣的循環(huán)過程中，整個系統(tǒng)將完成人所希望的功能。人機信息交換系統(tǒng)的一般模型如圖６-１所示。由圖６-１可見，人的感覺器官、中樞神經(jīng)系統(tǒng)、運動器官等人體子系統(tǒng)控制著人體對外界刺激的反應(yīng)。從人體神經(jīng)系統(tǒng)活動機制來看，人體對外界刺激的反應(yīng)過程就是信息在體內(nèi)的循環(huán)過程。對于人機系統(tǒng)中人的這個“環(huán)節(jié)”，除了感知能力、決策能力對系統(tǒng)操作效率有很大影響之外，環(huán)境信息、機器信息的顯示和機器接受信息的控制裝置對系統(tǒng)操作效率也有一定影響。上一頁下一頁返回６.１

人機信息界面的形成６.１.２人機信息交換方式機器傳遞給人信息的顯示裝置，它們共同的特征是能夠把機器設(shè)備的有關(guān)信息以人能接受的形式顯示給人。在人機系統(tǒng)中，按人接受信息的感覺通道不同，可將顯示裝置分為視覺顯示、聽覺顯示和觸覺顯示。其中以視覺和聽覺顯示應(yīng)用最為廣泛，觸覺顯示是利用人的皮膚受到觸壓或運動刺激后產(chǎn)生的感覺，而向人們傳遞信息的一種方式，除特殊環(huán)境外，一般較少使用。這三種顯示方式傳遞的信息特征如表６-１所示。在人機系統(tǒng)中，人通過信息顯示器獲得關(guān)于機械的信息之后，利用效應(yīng)器官操縱控制器，通過控制器調(diào)整和改變機器系統(tǒng)的工作狀態(tài)，使它按人預(yù)定的目標工作。上一頁下一頁返回６.１

人機信息界面的形成因此，控制器是把人的輸出信息轉(zhuǎn)換為機器輸入信息的裝置，也即在生產(chǎn)過程中，人是通過操縱控制器完成對機器的指揮和控制的。６.１.３人的信息處理系統(tǒng)模型在人和機器發(fā)生關(guān)系并相互作用的過程中，最本質(zhì)的聯(lián)系是信息交換。因而必須對人的功能從信息理論的角度來加以分析。人在人機系統(tǒng)中特定的操作活動上所起的作用，可以類比為是一種信息傳遞和處理過程。因而從人機工程學(xué)的觀點出發(fā)，可以把人視為一個單通道的有限輸送容量的信息處理系統(tǒng)來研究。該系統(tǒng)模型如圖６-２所示。有關(guān)機器狀態(tài)的信息，通過各種顯示設(shè)備（視、聽、觸等顯示器）傳送給人。人依靠眼、耳和其他感官接收這些信息，這些感官構(gòu)成了一個感覺子系統(tǒng)。上一頁下一頁返回６.１

人機信息界面的形成感覺子系統(tǒng)將獲得的這些信息通過神經(jīng)信號傳送給人腦中樞。在中樞的信息處理子系統(tǒng)中，將傳入的信息加以識別，做出相應(yīng)的決策，產(chǎn)生某些高級適應(yīng)過程并組織到某種時間系列之中。這些功能都需要有儲存子系統(tǒng)中的長時記憶和短時記憶參加。被處理加工后的信息也可以儲入長時和短時記憶中。最后，信息處理系統(tǒng)可以發(fā)放輸出信息，通過反應(yīng)子系統(tǒng)中的手腳、姿勢控制裝置、語言器官等，產(chǎn)生各種運動和語言反應(yīng)。后者將信息送入機器的各種輸入裝置，改變機器的狀態(tài)，開始新的信息循環(huán)。上一頁返回６.２

視覺機能及其特征６.２.１視覺系統(tǒng)視覺是由眼睛、視神經(jīng)和視覺中樞的共同活動完成的。人的視覺系統(tǒng)如圖６-３所示。視覺系統(tǒng)主要是一對眼睛，它們各由一支視神經(jīng)與大腦視神經(jīng)表層相連。連接兩眼的兩支視神經(jīng)在大腦底部視覺交叉處相遇，在交叉處視神經(jīng)部分交疊，然后再終止到和眼睛相反方向的大腦視神經(jīng)表層上。這樣，可使兩眼左邊的視神經(jīng)纖維終止到大腦左邊的視神經(jīng)皮層上；而兩眼右邊的視神經(jīng)纖維終止到大腦右視神經(jīng)皮層上。由于大腦兩半球?qū)τ谔幚砀鞣N不同信息的功能并不都相同，就視覺系統(tǒng)的信息而言，在分析文字上，左半球較強，而對于數(shù)字的分辨，右半球較強。而且視覺信息的性質(zhì)不同，在大腦左、右半球上所產(chǎn)生的效應(yīng)也不同。下一頁返回６.２

視覺機能及其特征因此，當信息發(fā)生在極短時間內(nèi)或者要求做出非常迅速的反應(yīng)時，上述視神經(jīng)的交叉就起了很重要的互補作用。６.２.２視覺機能１.視角與視力視角是確定被看物尺寸范圍的兩端點光線射入眼球的相交角度，見圖６-５。視角的大小與觀察距離及被看物體上兩端點的直線距離有關(guān)，可用下式表示：α＝２ａｒｃｔａｎＤ/２L（６-１）式中，α為視角；Ｄ為被看物體上兩端點的直線距離；L為眼睛到被看物體的距離。上一頁下一頁返回６.２

視覺機能及其特征眼睛能分辨被看物體最近兩點的視角，稱為臨界視角。視力是眼睛分辨物體細微結(jié)構(gòu)能力的一個生理尺度，以臨界視角的倒數(shù)來表示，即：視力＝１/能夠分辨的最小物體的視角檢查人眼視力的標準規(guī)定，當臨界視角為１分時，視力等于１.０，此時視力為正常，當視力下降時，臨界視角必然要大于１分，于是視力用相應(yīng)的小于１.０的數(shù)值表示。視力的大小還隨年齡、觀察對象的亮度、背景的亮度以及兩者之間亮度對比度等條件的變化而變化。２.視野與視距視野是指人的頭部和眼球固定不動的情況下，眼睛觀看正前方物體時所能看得見的空間范圍，常以角度來表示。上一頁下一頁返回６.２

視覺機能及其特征視野的大小和形狀與視網(wǎng)膜上感覺細胞的分布狀況有關(guān)，可以用視野計來測定視野的范圍。正常人兩眼的視野如圖６-６所示。在水平面內(nèi)的視野是：雙眼視區(qū)大約在左右６０℃以內(nèi)的區(qū)域，在這個區(qū)域里還包括字、字母和顏色的辨別范圍，辨別字的視線角度為１０°～２０°；辨別字母的視線角度為５°～３０°，在各自的視線范圍以外，字和字母趨于消失。對于特定的顏色的辨別，視線角度為３０°～６０°。人的最敏銳的視力是在標準視線每側(cè)１°的范圍內(nèi)；單眼視野界限為標準視線每側(cè)９４°～１０４°，見圖６-６（ａ）。在垂直平面的視野是：假定標準視線是水平的，定為０°，則最大視區(qū)為視平線以上５０°和視平線以下７０°。上一頁下一頁返回６.２

視覺機能及其特征顏色辨別界限為視平線以上３０°，視平線以下４０°。實際上人的自然視線是低于標準視線的，在一般狀態(tài)下，站立時自然視線低于水平線１０°，坐著時低于水平線１５°；在很松弛的狀態(tài)中，站著和坐著的自然視線偏離標準線分別為３０°和３８°。觀看展示物的最佳視區(qū)在低于標準視線３０°的區(qū)域里，見圖６-６（ｂ）。視距是指人在操作系統(tǒng)中正常的觀察距離。一般操作的視距范圍在３８～７６ｃｍ之間。視距過遠或過近都會影響認讀的速度和準確性，而且觀察距離與工作的精確程度密切相關(guān)，因而應(yīng)根據(jù)具體任務(wù)的要求來選擇最佳的視距。表６-２給出了推薦采用的幾種工作任務(wù)的視距。上一頁下一頁返回６.２

視覺機能及其特征３.中央視覺和周圍視覺在視網(wǎng)膜上分布著視錐細胞多的中央部位，其感色力強，同時能清晰地分辨物體，用這個部位視物的稱為中央視覺。視網(wǎng)膜上視桿細胞多的邊緣部位感受多彩的能力較差或不能感受，故分辨物體的能力差。但由于這部分的視野范圍廣，故能用于觀察空間范圍和正在運動的物體，稱其為周圍視覺。在一般情況下，既要求操作者的中央視覺良好，同時也要求其周圍視覺正常。而對視野各方面都縮小到１０°以內(nèi)者稱為工業(yè)盲。兩眼中心視力正常而有工業(yè)盲視野缺陷者，不宜從事駕駛飛機、車、船、工程機械等要求具有較大視野范圍的工作。上一頁下一頁返回６.２

視覺機能及其特征４.雙眼視覺和立體視覺當用單眼視物時，只能看到物體的平面，即只能看到物體的高度和寬度。若用雙眼視物時，具有分辨物體深淺、遠近等相對位置的能力，形成所謂立體視覺。立體視覺產(chǎn)生的原因主要是同一物體在兩視網(wǎng)膜上所形成的像并不完全相同，右眼看到物體的右側(cè)面較多，左眼看到物體的左側(cè)面較多，其位置雖略有不同，但又在對稱點的附近。最后，經(jīng)過中樞神經(jīng)系統(tǒng)的綜合，而得到一個完整的立體視覺。立體視覺的效果并不全靠雙眼視覺，如物體表面的光線反射情況和陰影等，都會加強立體視覺的效果。上一頁下一頁返回６.２

視覺機能及其特征此外，生活經(jīng)驗在產(chǎn)生立體視覺效果上也起一定作用。例如，近物色調(diào)鮮明，遠物色調(diào)變淡，極遠物似乎是藍灰色。工業(yè)設(shè)計與工藝美術(shù)中的許多平面造型設(shè)計頗有立體感，就是運用這種生活經(jīng)驗的結(jié)果。５.色覺與色視野視網(wǎng)膜除能辨別光的明暗外，還有很強的辨色能力，可以分辨出１８０多種顏色。人眼的視網(wǎng)膜可以辨別波長不同的光波，在波長為３８０～７８０ｎｍ的可見光譜中，光波波長只相差３ｎｍ，人眼即可分辨，但主要是紅、橙、黃、綠、青、藍、紫等七色。人眼區(qū)別不同顏色的機理，常用光的“三原色學(xué)說”來解釋，該學(xué)說認為紅、綠、藍（或紫）為三種基本色，其余的顏色都可由這三種基本色混合而成；上一頁下一頁返回６.２

視覺機能及其特征并認為在視網(wǎng)膜中有三種視錐細胞，含有三種不同的感光色素分別感受三種基本顏色。當紅光、綠光、藍光（或紫光）分別入眼后，將引起三種視錐細胞對應(yīng)的光化學(xué)反應(yīng)，每種視錐細胞發(fā)生興奮后，神經(jīng)沖動分別由三種視神經(jīng)纖維傳入大腦皮層視區(qū)的不同神經(jīng)細胞，即引起三種不同的顏色感覺。當三種視錐細胞受到同等刺激時，引起白色的感覺。缺乏辨別某種顏色的能力，稱為色盲。辨別某種顏色的能力較弱，則稱色弱。有色盲或色弱的人，不能正確地辨別各種顏色的信號，不宜從事駕駛飛機、車輛以及各種辨色能力要求高的工作。由于各種顏色對人眼的刺激不同，人眼的色覺視野也就不同，見圖６-７。上一頁下一頁返回６.２

視覺機能及其特征圖中角度數(shù)值是在正常亮度條件下對人眼的實驗結(jié)果，表明人眼對白色的視野最大，對黃色、藍色、紅色的視野依次減小，而對綠色的視野最小。６.暗適應(yīng)和明適應(yīng)當光和亮度不同時，視覺器官的感受性也不同，亮度有較大變化時，感受性也隨之變化。視覺器官的感受性對光刺激變化的相順應(yīng)性稱為適應(yīng)。人眼的適應(yīng)性分為暗適應(yīng)和明適應(yīng)兩種。當人從亮處進入暗處時，剛開始看不清物體，而需要經(jīng)過一段適應(yīng)的時間后，才能看清物體，這種適應(yīng)過程稱為暗適應(yīng)。暗適應(yīng)過程開始時，瞳孔逐漸放大，進入眼睛的光能量增加。同時對弱刺激敏感的視桿細胞也逐漸轉(zhuǎn)入工作狀態(tài)，由于視桿細胞轉(zhuǎn)入工作狀態(tài)的過程較慢，因而整個暗適應(yīng)過程大約需３０ｍｉｎ才能趨于完成。上一頁下一頁返回６.２

視覺機能及其特征與暗適應(yīng)情況相反的過程稱為明適應(yīng)。明適應(yīng)過程開始時，瞳孔縮小，使進入眼中的光通量減少；同時轉(zhuǎn)入工作狀態(tài)的視錐細胞數(shù)量迅速增加，因為對較強刺激敏感的視錐細胞反應(yīng)較快，因而明適應(yīng)過程一開始，人眼感受性迅速降低，３０ｓ后變化很緩慢，大約１ｍｉｎ后明適應(yīng)過程就趨于完成。暗適應(yīng)和明適應(yīng)曲線見圖６-８。人眼雖具有適應(yīng)性的特點，但當視野內(nèi)明暗急劇變化時，眼睛卻不能很好適應(yīng)，從而會引起視力下降。另外，如果眼睛需要頻繁地適應(yīng)各種不同亮度時，不但容易產(chǎn)生視覺疲勞，影響工作效率，而且也容易引起事故。為了滿足人眼適應(yīng)性的特點，要求工作面的光亮度均勻而且不產(chǎn)生陰影；對于必須頻繁改變亮度的工作場所，可采用緩和照明或佩戴一段時間有色眼鏡，以避免眼睛頻繁地適應(yīng)亮度變化而引起視力下降和視覺過早疲勞。上一頁下一頁返回６.２

視覺機能及其特征６.２.３視覺特征①眼睛沿水平方向運動比沿垂直方向運動快而且不易疲勞；一般先看到水平方向的物體，后看到垂直方向的物體。因此，很多儀表外形都設(shè)計成橫向長方形。②視線的變化習(xí)慣于從左到右，從上到下的順時針方向運動。所以，儀表的刻度方向設(shè)計應(yīng)遵循這一規(guī)律。③人眼對水平方向尺寸和比例的估計比對垂直方向尺寸和比例的估計要準確得多，因而水平式儀表的誤讀率（２８％）比垂直式儀表的誤讀率（３５％）低。上一頁下一頁返回６.２

視覺機能及其特征④當眼睛偏離視中心時，在偏離距離相等的情況下，人眼對左上限的觀察最優(yōu)，依次為右上限、左下限，而右下限最差。視區(qū)內(nèi)的儀表布置必須考慮這一特點。⑤兩眼的運動總是協(xié)調(diào)的、同步的，在正常情況下不可能一只眼睛轉(zhuǎn)動而另一只眼睛不動；在一般操作中，不可能一只眼睛視物，而另一只眼睛不視物。因而通常都以雙眼視野為設(shè)計依據(jù)。⑥人眼對直線輪廓比對曲線輪廓更易于接受。⑦顏色對比與人眼辨色能力有一定關(guān)系。當人從遠處辨認前方的多種不同顏色時，其易辨認的順序是紅、綠、黃、白，即紅色最先被看到。所以，停車、危險等信號標志都采用紅色。上一頁下一頁返回６.２

視覺機能及其特征當兩種顏色相配在一起時，則易辨認的順序是：黃底黑字、黑底白字、藍底白字、白底黑字等。因而公路兩旁的交通標志常用黃底黑字（或黑色圖形）。根據(jù)上述視覺特征，人機工程學(xué)專家對眼睛的使用歸納了圖６-９所述原則。上一頁返回６.３

聽覺機能及其特征６.３.１聽覺刺激聽覺是僅次于視覺的重要感覺，其適宜的刺激是聲音。振動的物體是聲音的聲源，振動在彈性介質(zhì)（氣體、液體、固體）中以波的方式進行傳播，所產(chǎn)生的彈性波稱為聲波，一定頻率范圍的聲波作用于人耳就產(chǎn)生了聲音的感覺。對于人來說，只有頻率為２０～２００００Ｈｚ的振動，才能產(chǎn)生聲音的感覺。低于２０Ｈｚ的聲波稱為次聲；高于２００００Ｈｚ的聲波稱為超聲。次聲和超聲人耳都聽不見。下一頁返回６.３

聽覺機能及其特征６.３.２聽覺系統(tǒng)人耳為聽覺器官，嚴格地說，只有內(nèi)耳的耳蝸起司聽作用，外耳、中耳以及內(nèi)耳的其他部分是聽覺的輔助部分。人耳的基本結(jié)構(gòu)如圖６-１０（ａ）所示，外耳包括耳郭及外耳道，是外界聲波傳入耳和內(nèi)耳的通路。中耳包括鼓膜和鼓室，鼓室中有錘骨、砧骨、鐙骨三塊聽小骨以及與其相連的聽小肌構(gòu)成一杠桿系統(tǒng)；還有一條通向喉部的耳咽管，其主要功能是維持中耳內(nèi)部和外界氣壓的平衡及保持正常的聽力。內(nèi)耳中的耳蝸是感音器官，它是個盤旋的管道系統(tǒng)，有前庭階、蝸管及鼓階三個并排盤旋的管道，見圖６-１０（ｂ）。上一頁下一頁返回６.３

聽覺機能及其特征外界的聲波通過外耳道傳到鼓膜，引起鼓膜的振動，然后經(jīng)杠桿系統(tǒng)的傳遞，引起耳蝸中淋巴液及其底膜的振動，使基底膜表面的科蒂氏器中的毛細胞產(chǎn)生興奮。科蒂氏器和其中所含的毛細胞，是真正的聲音感受裝置，聽神經(jīng)纖維就分布在毛細胞下方的基底膜中，機械能形式的聲波就在此處轉(zhuǎn)變?yōu)槁犐窠?jīng)纖維上的神經(jīng)沖動，并以神經(jīng)沖動的不同頻率和組合形式對聲音信息進行編碼，然后被傳送到大腦皮層聽覺中樞，從而產(chǎn)生聽覺。６.３.３聽覺的物理特征人耳在某些方面類似于聲學(xué)換能器，也就是通常所說的傳聲器。聽覺可用以下特性描述。上一頁下一頁返回６.３

聽覺機能及其特征１.頻率響應(yīng)可聽聲主要取決于聲音的頻率，具有正常聽力的青少年（年齡在１２～２５歲之間）能夠覺察到的頻率范圍大約是１６～２００００Ｈｚ２.動態(tài)范圍可聽聲除取決于聲音的頻率外，還取決于聲音的強度。聽覺的聲強動態(tài)范圍可用下列比值表示：聲強動態(tài)范圍＝正好可忍受的聲強/正好能聽見的聲強３.方向敏感度人耳的聽覺本領(lǐng)，絕大部分都涉及所謂“雙耳效應(yīng)”，或稱“立體聲效應(yīng)”，這是正常的雙耳聽聞所具有的特性。上一頁下一頁返回６.３

聽覺機能及其特征４.掩蔽效應(yīng)一個聲音被另一個聲音所掩蓋的現(xiàn)象，稱為掩蔽。一個聲音的聽閾因另一個聲音的掩蔽作用而提高的效應(yīng)，稱為掩蔽效應(yīng)。在設(shè)計聽覺傳遞裝置時，根據(jù)實際需要，有時要對掩蔽效應(yīng)的影響加以利用，有時則要加以避免或克服。應(yīng)當注意到，由于人的聽閾的復(fù)原需要經(jīng)歷一段時間，掩蔽聲去掉以后，掩蔽效應(yīng)并不立即消除，這個現(xiàn)象稱為殘余掩蔽或聽覺殘留。其量值可表示聽覺疲勞。掩蔽聲對人耳刺激的時間和強度直接影響人耳的疲勞持續(xù)時間和疲勞程度，刺激越長、越強，則疲勞越嚴重。上一頁返回６.４

視覺信息顯示設(shè)計６.４.１儀表顯示設(shè)計儀表是一種廣泛應(yīng)用的視覺顯示裝置，其種類很多。按其功能可分為讀數(shù)用儀表、檢查用儀表、追蹤用儀表和調(diào)節(jié)用儀表等；按其結(jié)構(gòu)形式可分為指針運動式儀表、指針固定式儀表和數(shù)字式儀表等。任何顯示儀表，其功能都是將系統(tǒng)的有關(guān)信息輸送給操作者，因而其人因工程學(xué)性能的優(yōu)劣直接影響系統(tǒng)的工作效率。所以，在設(shè)計和選擇儀表時，必須全面分析儀表的功能特點，見表６-３。下一頁返回６.４

視覺信息顯示設(shè)計６.４.２圖形符號設(shè)計現(xiàn)代信息顯示中廣泛使用了各種類型的圖形和符號指示。由于人在知覺圖形和符號信息時，辨認的信號和辨認的客體有形象上的直接聯(lián)系，其信息接收的速度遠遠高于抽象信號。由于圖形和符號具有形、意、色等多種刺激因素，傳遞的信息最大，抗干擾力強，易于接收。因此，圖標在硬件界面和軟件界面中具有重要意義。信息顯示中所采用的圖形和符號，是經(jīng)過對顯示內(nèi)容的高度概括和抽象處理而形成的，使得圖形和符號與標志客體間有著相似的特征，讓人便于識別辨認。上一頁下一頁返回６.４

視覺信息顯示設(shè)計圖標的應(yīng)用范圍很廣，如在機場、車站、展覽會、超級市場等場所的交通要道等，在適當位置都標明了簡單的圖形，使人們便于辨別方向。圖６-１７為民用航空公共信息標志用圖形符號。其特點決定了它在很多地方都具有文字無法替代的作用。上一頁返回６.５

聽覺信息傳示設(shè)計６.５.１聽覺信息傳示裝置聽覺信息傳示具有反應(yīng)快、傳示裝置可配置在任一方向上、用語言通話時應(yīng)答性良好等優(yōu)點，因而在下述情況下被廣泛采用：信號簡單、簡短時；要求迅速傳遞信號時；傳示后無必要查對信號時；信號只涉及過程或時間性事件時；視覺負擔過重或照明、振動等作業(yè)環(huán)節(jié)又不利于采用視覺信息傳遞時；操作人員處于巡視狀態(tài)，并需要從干擾中辨別信號時等。聽覺信息傳示裝置種類很多，常見的為音響報警裝置，如蜂鳴器、鈴、角笛、汽笛、警報器等。下一頁返回６.５

聽覺信息傳示設(shè)計６.５.２言語傳示裝置人與機器之間也可用言語來傳遞信息。傳遞和顯示言語信號的裝置稱為言語傳示裝置。如麥克風(fēng)這樣的受話器就是言語傳示裝置，而揚聲器就是言語顯示裝置。經(jīng)常使用的言語傳示系統(tǒng)有無線電廣播、電視、電話、報話機和對話器及其他錄音、放音和電聲裝置等。用言語作為信息載體，其優(yōu)點是可使傳遞和顯示的信息含意準確、接收迅速、信息量較大等；缺點是易受噪聲的干擾。在設(shè)計言語傳示裝置時應(yīng)注意以下幾個問題。上一頁下一頁返回６.５

聽覺信息傳示設(shè)計１.言語的清晰度用言語（包括文章、句子、詞組及單字）來傳遞信息，在現(xiàn)代通信和信息交換中占主導(dǎo)地位。對言語信號的要求是語言清晰。言語傳示裝置的設(shè)計首先應(yīng)考慮這一要求。在工程心理學(xué)和傳聲技術(shù)上，用清晰度作為言語的評定指標。所謂言語的清晰度是人耳對通過它的音語（音節(jié)、詞或語句）中正確聽到和理解的百分數(shù)。言語清晰度可用標準的語句表通過聽覺顯示器來進行測量，若聽對的語句或單詞占總數(shù)的２０％，則該聽覺顯示器的言語清晰度就是２０％。對于聽對和未聽對的記分方法有專門的規(guī)定，此處不作論述。表６-７是言語清晰度（室內(nèi)）與主觀感覺的關(guān)系。由此可知，設(shè)計一個言語傳示裝置，其言語的清晰度必須在７５％以上，才能正確傳示信息。上一頁下一頁返回６.５

聽覺信息傳示設(shè)計２.言語的強度言語傳示裝置輸出的語音，其強度直接影響言語清晰度。當語音強度增至刺激閾限以上時，清晰度的分數(shù)逐漸增加，直到差不多全部語音都被正確聽到的水平；強度再增加，清晰度分數(shù)仍保持不變，直到強度增至痛閾為止，如圖６-１８所示。不同研究者的研究結(jié)果表明，語音的平均感覺閾限為２５～３０ｄＢ（即測聽材料可有５０％被聽清楚），而漢語的平均感覺閾值是２７ｄＢ。由圖中可以看出，當言語強度達到１３０ｄＢ時，受話者將有不舒服的感覺；達到１３５ｄＢ時，受話者耳中即有發(fā)癢的感覺，再高便達到了痛閾，將有損耳朵的機能。因此言語傳示裝置的語音強度最好在６０～８０ｄＢ。上一頁下一頁返回６.５

聽覺信息傳示設(shè)計３.噪聲環(huán)境中的言語通信為了保證在有噪聲干擾的作業(yè)環(huán)境中講話人與收聽人之間能進行充分的言語通信，則須按正常噪聲和提高了的噪聲定出極限通信距離。在此距離內(nèi)，在一定語言干涉聲級或噪聲干擾聲級下可期望達到充分的言語通信，在此情況下言語通信與噪聲干擾之間的關(guān)系如表６-８所示。上面所說的充分的言語通信，是指通信雙方的言語清晰度達到７５％以上。距聲源（講話人）的距離每增加１倍，言語聲級將下降６ｄＢ，這相當于聲音在室外或室內(nèi)傳至５ｍ遠左右。不過，在房間中聲級的下降還受講話人與收聽人附近的吸聲物體的影響。在有混響的房間內(nèi)，當混響時間超過１.５ｓ時，言語清晰度將會降低。上一頁下一頁返回６.５

聽覺信息傳示設(shè)計在噪聲環(huán)境中作業(yè)，當為了保護人耳免受損害而使用護耳器時，護耳器一般不會影響言語通信。因為它不僅降低了言語聲級，也降低了干擾噪聲。同不戴護耳器的人相比，戴護耳器的講話人在噪聲級較低時聲音較高，而在噪聲級較高時則聲音較低。對于使用言語傳示裝置（如電話）進行通信時，對收聽人來說，對方的噪聲和傳遞過來的言語音質(zhì)（響度、由電話和聽筒產(chǎn)生的線路噪聲）可能會有起伏，盡管如此，表６-９所給出的關(guān)系仍然是有效的。上一頁下一頁返回６.５

聽覺信息傳示設(shè)計６.５.３聽覺傳示裝置的選擇１.音響傳示裝置的選擇在設(shè)計和選擇音響、報警裝置時，應(yīng)注意以下原則：①在有背景噪聲的場合，要把音響顯示裝置和報警裝置的頻率選擇在噪聲掩蔽效應(yīng)最小的范圍內(nèi)，使人們在噪聲中也能辨別出音響信號。②對于引起人們注意的音響顯示裝置，最好使用斷續(xù)的聲音信號；而對報警裝置最好采用變頻的方法，使音調(diào)有上升和下降的變化，更能引起人們注意。另外，警報裝置最好與信號燈一起作用，組成“視、聽”雙重報警信號。上一頁下一頁返回６.５

聽覺信息傳示設(shè)計③要求音響信號傳播距離很遠和穿越障礙物時，應(yīng)加大聲波的強度，使用較低的頻率。④在小范圍內(nèi)使用音響信號，應(yīng)注意音響信號裝置的多少。當音響信號裝置太多時，會因幾個音響信號同時顯示而互相干擾、混淆，遮掩了需要的信息。在這種情況下可舍去一些次要的音響裝置，而保留較重要的，以減少彼此間的影響。２.言語傳示裝置的選擇言語傳示裝置比音響裝置表達更準確，信息量更大，因此，在選擇時應(yīng)與音響裝置相區(qū)別，并注意下列原則：上一頁下一頁返回６.５

聽覺信息傳示設(shè)計①須顯示的內(nèi)容較多時，用一個言語傳示裝置可代替多個音響裝置，且表達準確，各信息內(nèi)容不易混淆。②言語傳示裝置所顯示的言語信息表達力強，較一般的視覺信號更有利于指導(dǎo)檢修和故障處理工作。同時語言信號還可以用來指導(dǎo)操作者進行某種操作，有時可比視覺信號更為細致、明確。③在某些追蹤操縱中，言語傳示裝置的效率并不比視覺信號差。例如，飛機著陸導(dǎo)航的言語信號、船舶駕駛的言語信號等。④在一些非職業(yè)性的領(lǐng)域中，如娛樂、廣播、電視等，采用言語傳示裝置比音響裝置更符合人們的習(xí)慣。上一頁返回６.６

操縱裝置設(shè)計操縱裝置是將人的信息輸送給機器，用以調(diào)整、改變機器狀態(tài)的裝置。操縱裝置將操作者輸出的信號轉(zhuǎn)換成機器的輸入信號。因此，操縱裝置的設(shè)計首先要充分考慮操作者的體形、生理、心理、體力和能力。操縱裝置的大小、形態(tài)等要適應(yīng)人的手或腳的運動特征，用力范圍應(yīng)當處在人體最佳用力范圍之內(nèi)，不能超出人體用力的極限，重要的或使用頻繁的操縱裝置應(yīng)布置在人反應(yīng)最靈敏、操作最方便、肢體能夠達到的空間范圍內(nèi)。操縱裝置的設(shè)計還要考慮耐用性、運轉(zhuǎn)速度、外觀和能耗。操縱裝置是人-機系統(tǒng)中的重要組成部分，其設(shè)計是否得當，關(guān)系到整個系統(tǒng)能否正常安全運行。下一頁返回６.６

操縱裝置設(shè)計６.６.１常用操縱裝置常用的幾種操縱器的功能見表６-１０，其形態(tài)如圖６-１９所示。６.６.２手控操縱器的設(shè)計１.觸覺功能與觸覺特性操作中的握、動等動作是人與物接觸的過程，接觸是人動作的基礎(chǔ)，特別是在不能用視覺判斷的情況下（如黑暗中），動作必須根據(jù)觸覺來產(chǎn)生。觸覺與視覺、聽覺相比，有以下特征：（１）不太敏感人接觸物體時，從對物體的知覺到認識它需要一定的時間，即認識物體比視覺慢。上一頁下一頁返回６.６

操縱裝置設(shè)計觸覺存在于人體的所有部位，但觸覺敏感度隨觸覺部位的不同而異。（２）適應(yīng)迅速人在接觸物的時候，通過重復(fù)提拿能對物的重量和形狀再認識，能從接觸反射做出判斷轉(zhuǎn)為馬上操作。（３）有立體感與視覺等相比，觸覺能直接掌握物的立體感。觸覺能同時感覺溫度、壓力和痛覺等，因此觸覺的判斷是綜合性的。２.操縱手把的設(shè)計手是人體進行操作活動最多的器官之一。長期使用不合理的操作手把，可使操作者產(chǎn)生痛覺，出現(xiàn)老繭甚至變形，并可影響勞動情緒、勞動效率和勞動質(zhì)量。上一頁下一頁返回６.６

操縱裝置設(shè)計因此，操縱手把的外形、大小、長短、重量以及材料等，除應(yīng)滿足操作要求外，還應(yīng)符合手的結(jié)