第14讲 信息显示器设计文档格式.docx

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接受者位置不固定；

其他感觉通道传递困难等。

听觉显示作为警告或提醒注意的装置上却有着特别的价值。

（3）适合触觉传递的信息是：

经常需要触摸机器，并能感知信息；

信息内容简单易辨别：

其他通道传递困难、不方便等。

3．显示器设计与选择的原则

（1）显示器所显示的信息应具有较好的可觉察性,可辨性,保证监视者迅速,准确地获得信息。

如对视觉显示器,要使被显示的信息清晰可见。

对听觉显示器,声音应该有一定的强度使人能够听到等。

各种显示都不应低于人对应的最低感觉阈限。

（2）显示器传递的信息量不宜过多,特别是应减少显示不必要的信息.前面我们已经讲过,人在工作时接受的信息都被放在工作记忆中,而工作记忆的容量是非常有限的,显示过多的信息,不仅增加了人接受信息的时间和负担,而且使主要的信息更容易被遗露.

（3）显示符号应力求形象化,并与人的习惯相一致.应尽量采用形象直观的和与人的认知特点相匹配的显示格式.显示格式愈复杂,人们认读和译码的时间愈长,也愈容易发生差错.应尽量提高显示格式与所表示意义间的逻辑联系.

（4）在一种感觉负担过重时,应改用另一种感觉协助获取信息.多重感觉信号比单个感觉通道更易引起注意.在某些情况下,可以应用两个或两个以上的方式编码,如符号的形状和颜色相结合,这样可以加快人对信息的接受.

（5）同样的信息应尽量地用一种方式显示.各个国家,地区或行业部门使用的信息编码应尽可能做到统一和标准化.这样有两个好处.一是可以减少错误的发生.二是由于信息显示有一致对应性,使人的自动控制系统得到发展,进而降低人的脑力负荷.

（6）使信息显示精度与系统的要求相适应.显示精度过低,不能提供保证系统正常运行的信息,这显然不行.但若信息显示精度过高,会提高认读难度和增大工作负荷,导致信息接收速度和正确性的下降,显然,显示器应该只显示那些操作人员需要的信息.例如,显示他可能读到的一位数做最小单位,如果他需要读压力到最靠近的100mmgh,那么最小的分隔单位应该是100mmhg,有些仪器并不需要显示某一具体数字,而是某一区域,比方说在一个'

冷'

区间,'

暖和'

区间,和'

太热'

区间,在这种情况下,移动指针最好,各种不同的区间应该用不同的颜色,或类型表示出来.

（7）应考虑到照明,噪声,振动,微气候,空气条件等因素的影响.

总之,设计显示器的形状,大小,颜色,分度,标记,空间布置,强度,亮度,变化,照明,背景环境,以及听觉信息的响度,频率,持续和信号噪音比等多种有关因素,都必须适合人接受信息的认识过程,使操作者对显示器所显示的信息辨认速度快,可靠性高,误读少,减轻精神紧张和身体疲劳.

二、仪表显示

仪表是一种应用最广的信息显示装置,它在生产过程中起着重要作用,仪表显示的好坏直接影响工作效率。

1．仪表的种类

（1）按仪表的功能分类

①读数用仪表。

其刻度指示各种状态相参数的具体数值，供操作者读取数值之用。

如高度表、时速表、煤气表等。

②检查用仪表；

使用时一般不是为了获取正确数值，而是检查仪表的指示是否偏离正常位置，当偏离时要及时调节。

警戒用仪表也属于检查用仪表。

它用于检查指示的状态是否处在正常范围之内。

指示的范围一般分为正常区、警戒区和危险区，当仪表指示进入警戒区或危险区时，即需及时进行处理。

③追踪用仪表。

追踪操纵是动态控制系统中最常见的操纵方式之一，目的是通过手动控制，使机器系统按照人所要求的动态过程或者按照客观环境的某种动态过程去工作。

如追踪和瞄准运动中的目标就是一种追踪工作。

追踪用仪表应当显示追踪的目标和实际状态与目标之间的差距及变化趋势。

④调节用仪表。

主要用于指示操纵调节的量值，而不是指示机器系统的状态。

如收音机上的调频显示装置就是这类仪表。

（2）按照仪表指示方式分类

①指针刻度式仪表。

它是用模拟量显示机器有关参数和状态。

其特点是显示的信息直观、形象，使人对模拟量在全量程范围内所处的位置一目了然，并能明显显示出偏差量，特别适合于监控作业。

这类仪表又可分为指针运动式和指针固定式两种，后者也称刻度移动式仪表．它在用于检查、追踪、调节方面不如前者。

数字式仪表。

它是直接用数码来显示有关参数或工作状态的显示装置。

常用的有数码显示屏、数字计数器、数码管及液晶数码显示器等。

其特点是简单、准确，便于认读，不易产生视觉疲劳。

适用于需要计数或读取数值的信息显示，如里程表、电表等。

2．仪表类型的选择

在设计和选择仪表时，必须明确仪表的功能，并分析哪些功能最重要，依此确定适合的仪表显示方式，可参见图17．1：

（1）读数用仪表，数字式最适合，无论判读速度和准确度都优于指针刻度式仪表。

但指针刻度式仪表有它一定的特点，所以也常用于读数。

如果仪表除读数外，还兼有检查等功能，选择指针运动式仪表就比较适合。

指针刻度式仪表的读取效率或误读率与仪表的形状有关。

图17．2给出了5种刻度盘形状和相应的误读宰。

（2）检查用仪表，为便于看出指针是否偏离正常位置，适合于采用指针运动式仪表。

指针在刻度盘上应明显、突出，引人注目。

警戒用仪表的警戒区、危险区与其他区域必须明显地区别开，可以采用不向的颜色、标志和刻度等来区分。

图17．3为两种检查用仪表，其中（b）比（a）简单、易判断。

（3）追踪用仪表，一般不需精确读数．要求容易看出实际状态与目标状态之间的差距以及变化趋势，因此，数字式仪表不适合。

使用荧光屏显示效率最优，如果使用指针剂度仪表，则长条形更适合，其次是圆形。

（4）调节用仪表，一般采用指针运动式仪表，也可以使用数字式仪表。

3．仪表的刻度盘设计

（1）刻度线高度

如图17．4所示，刻度线分为长刻度线、中刻度线和短刻度线，其高度与视距有关。

伍德森提出的视距与刻度线高度的关系如表17．1所示。

（2）刻度线间距

刻度线之间的间距要适当。

太小不便于视读，当小于1mm时．视读误差明显增大；

而太大又不经济。

刻度线的数量由精度而定。

最大视距为L（mm）时，各刻度线的最小尺寸可由下列各式求出。

①长刻度线高度L／90mm④刻度线宽度L／5000mm

⑦中刻度线高度L／125mm⑤短刻度线间距L／600mm

③短刻度线高度L／200mm⑥长刻度线间距PL／50mm

伍德森建议：

各刻度线的间距应在1．143mm以上。

长刻度线宽度应在0．89mm以上，中制度线宽度应在0．76mm以上，短刻度线宽度在0．64mm以上。

短刻度线宽度至少为刻度间距的25％。

（3）刻度标数进级和递增方向

刻度盘的数字进级方法和递增方向，对提高判读效率、减少误读也有重要作用。

数字进级方法可参考美国海军研究结果，如表17．2所示。

—般应采用表中“优”的进级法，在不得已的情况下才使用“可”，绝对禁止使用“差”的进级法。

数字递增方向的一般原则是：

①顺时针方向为增加；

②从左向右的方向为增加；

③从下向上的方向为增加。

（4）字符形状和大小

仪表刻度盘的汉字、字母和数字等统称为字符。

字符的形状、大小等影响判读的效果。

字符的形状应简明、醒目、易读，多用直角与尖角形，以突出各个字符的形状特征，避免相互混淆。

汉字推荐采用宋体或黑体。

不宜采用草体、小写字母相关术体字符。

字符的大小应根据视距而定。

一般使用的字符高度可参考表17．3，也可根据下式求得：

H=L/200

式中H——字符高度（cm）

L——视距（cm）。

字符的其他尺寸可根据高度（H）确定，见图17．5。

（5）刻度直径

圆形仪表的刻度直径与视距和刻度数有关。

视距较远或到度数较多，则必须适当加大仪表直

径。

默雷尔推荐的圆形仪表最佳直径，如图17．6所示。

图中D为仪表刻度直径，I为最大刻度数，仪表最小直径为2．5cm。

当视距为6m，刻度数为300时，从图中可查到仪表直径D应为128．6cm。

（6）刻度标数

为了更好地认读，仪表刻度必须标有数字。

原则：

指针运动式仪表标数应直排，指针固定（刻度盘移动）式仪表标数则应辐射状布置；

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。

刻度标数优劣比较参见图17．7。

4．仪表的指针设计

（1）指针形状

指针的形状要简洁、明快、不加任何装饰，具有明显的指示性形状。

一般以头部尖、尾部平、中间等宽或狭长三角形为好。

图17．8为常用的几种指针形状。

一般通过速示仪测定实验，即可比较不同形状指针的认读速度和误读率。

（2）指针的长宽

●指针与刻度间距最好为1—2mm，不要重叠。

指针与刻度线间距超过6mm时，距离越大，认读误差越大。

而小于6mm时，距离越小，认读误差越小。

●指针的针尖宽度一般可与短刻度线等宽，或为刻度线间距的10-n倍（n为整数）。

●指针应贴近刻度盘面，以减少读值时的视差。

图17．9为优劣指针示例。

（3）指针的零位

仪表指针零位一般在时钟12点或9点的位置上。

追踪用仪表有时置于9点位置。

当许多检查用仪表排列在一起时，指针的正常位置应处于同一方向，以9点位置为优。

如果超过6个仪表，则应徘成2行，以免观察时眼睛和身体有较大的移动。

如果需要排成一竖列时，以指向12点位置为优。

5．仪表的颜色设计

仪表盘面和指针的颜色应当对比鲜明，视度清晰。

刻度线、标记字符的颜色与指针的颜色应当相同。

三、信号灯和荧光屏显示设计

1．信号灯显示特征和类型

（1）信号灯显示特征及作用

优点：

显示面积小、视距远、引入注目、简单明了。

缺点：

信息负荷有限，当信号太多时，会造成混乱和干扰。

信号灯显示的作用：

其一是发出指示性信息，包括传递限制操作者行为、提醒注意和指示操作等信息；

其二是显示系统工作状态，包括反映某个指令、某种操作和某种运行过程的执行情况等信息。

（2）信号灯显示类型

类型：

图形符号灯、简单指示灯和透射图示监控板。

选用原则：

一般可优先考虑是否适合使用图形符号灯，它是采用特定标志、符号显示信息的信号灯，其标志、符号应符合国家或国际的标准规定。

如不宜采用上述信号灯时，应采用显示信号的简单指示灯。

在特殊情况下可采用透射图示监控扳装置，用于显示系统、网络和其他组件的整体图形化信息。

大多数情况下，一种信号灯只用于指示一种信息和状态。

2．信号灯的形状和颜色

（1）信号灯的形状

应简单、明显，与它所代表的各义应有逻辑上的联系，以便于区别。

如用“

”表示方向；

用

表示禁止；

用“！

”表示警觉、危险；

用较快的闪光表示快速，用较慢的闪光表示慢速等。

（2）信号灯的颜色编码

表示某种含义和提高可辨性。

作用：

如红色的含义是禁止、停止、危险警报和要求立即处理的指示；

黄色的含义是注意和警告；

绿色的含义是安全、正常和允许运行；

蓝色的含义是指令和必须遵守的规定；

白色表示其他状态等；

使用颜色的原则：

使用颜色过多可能造成混淆和错认，一般不应超过10种。

3．信号灯的亮度和环境

信号灯必须清晰、醒目，并保证必要的视距。

信号的可察觉亮度随背景亮度而变化，即察觉效率随着与背景对比度增加而提高。

亮度选择原则：

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，

同时背景以灰暗无光为好。

信号灯的亮度又不能过大，以免造成眩光的影响。

对于远距离观察的信号灯，必须保证满足较远视距的要求，

应保证在日光、天空光和恶劣气候条件下的清晰度。

利用闪光信号较之固定信号更能引起人们的注意。

闪光频率一般可用0．67—1．67Hz。

与背景亮度对比较差时或信息紧急时可适当提高闪光频率。

闪光方式可采用明灭、明暗或似动式等。

4．荧光屏显示

随着信息与电子技术的发展．荧光屏的应用非常广泛．如电视屏幕、计算机显示屏、示波器以及雷达等。

（1）荧光屏显示的特点

第一，能同时显示多种信息，如文字、图形、表格、标志、符号等；

第二．适合显示动态信息，既能作追踪显示，又能显示动态图像和画面；

第三，显示形象化、格式灵活，使人一目了然。

（2）影响荧光屏的显示效率的因素

①目标的亮度和呈现时间。

目标亮度越高，越易察觉，但亮度过高易造成眩光。

在屏面上突出目标的情况下，以调节成合适的亮度，工作效率最优。

当目标呈现时间在0.01一l.0s范围内，目标的视认度随呈现时间增加而提高。

当呈现时间大于l0s时，视认度则提高不大。

一般呈现时间在0．5s时基本满足视认要求，呈现时间在2—3s时，可较好满足视认要求。

目标的运动速度。

运动着的目标比静止目标易于察觉，但难以看清。

目标运动速度越大，视觉辨认效率越低。

当目标运动旋转速度超过800／s时，辨认效率显著下降，很难视认。

目标的形状、大小和颜色。

屏面上的目标形状不同，其辨认效率也不同。

一般的优劣次序为：

三角形、圆形、梯形、方形、长方形、椭圆形、十字形。

当干扰光点较大时，方形目标优于圆形目标。

目标越大越容易察觉，视认度随目标面积的增大而提高。

但受空间所限，其大小应适宜。

荧光屏显示的字符大小与视距的关系如表17．5所示。

字符的高宽比可取2：

1或1：

1，其笔划宽与字高之比可取为1：

8或1：

10。

一般常用字符规格为0．76，1．5，3．8，4．6，5．1，7．6，10，12．2，20，25．4mm等。

目标颜色为红色或绿色时，视觉辨别效率与白色目标相似，但红色易引起视觉疲劳，故多选用绿色目标。

采用蓝色时，则视觉辨别效率稍差。

④目标与背景的关系。

目标的视认度受目标与背景的亮度对比度的影响，目标的亮度必须达到亮度对比度高于视认的阈值，目标才能被看见。

亮度对比度的含义如下式：

在有干扰光点的情况下，可采取适当提高目标亮度或改变目标形状等措施，以保证必要的视认效率。

环境照明影响屏面的清晰度。

室内照度要均匀，并避免出现眩光和屏面上的反射光。

屏面亮度与周围亮度一致时，对目标的识别和追踪效率最优。

周围亮度高于屏面亮度较大时，视认效率明显降低。

此外，照明颜色与目标颜色相近时，对视认效率会产生不利影响。

四、标志符号显示

1．标志符号的特征和要求

（1）标志符号独具特点，利用鲜明的图形表示某种含义，促使人们迅速正确地做出判断，形式简单、方便、灵活，可以长期使用，不受文化知识和语言差异的限制。

（2）设计或选择标志符号的最基本要求：

是要使人们容易理解其含义。

具体要求包括：

必须考虑使用目的和使用条件，采用与其含义相符的图形；

可利用颜色、形状、图形、符号、文字进行编码，以提高判辨速度和准确性；

不得使用过分抽象或人们难以接受的图形，应采用人的知觉图形，以便于记忆，减少视认时间；

尽量用图形符号代替文字说明，以减少判读时间，使用简便；

尽量使用国际通用的标志符号；

与显示器和控制器有关的标志符号，要合理区分和布置，符合操作者的心理和动作特征；

避免环境背景产生视觉干扰。

2．标志符号的知觉因素

设计标志符号要符合人的知觉特点。

①形与基分明。

标志符号要鲜明醒目，清晰可辨，为此标志符号设计必须形与基分明，即标志符号突出于背景中，使它与背景有较大的反差，如图t7．10（a）所示。

边界明显。

标志符号应有明显的边界线。

实心粗线比点线或细线边界更力有效，如图17．10（b）所示。

按一般惯例，应使用不同的线条描述不同功用或状态。

动态标志用实心体符号表示，运动或活动部件用轮廓线表示。

封闭。

封闭图形符号能加强知觉过程，如图17．10（c）所示：

④简明。

标志符号应设计得简单明了。

表示不同事物的标志符号都应有利于理解其含义，如图17．10（d）所示。

⑤完整。

应尽可能使标志符号成为一个整体。

如当实心符号与轮廓图一起使用时，把实心符号放在轮廓图里面，就能加强整体感，如图17．10（e）所示。

3．评价标志符号的方法

①直选评价法。

首先准备多种备选标志符号，然后令受试者在其中选出最能代表某一规定事物的符号。

根据受试者选中的人数和频次，对不同标志符号的适用性作出评价。

②主观评价法。

向实际观察者呈现几种图形标志方案，要求他们根据自己喜爱程度作出评价。

罗伯特森将此法用于道路标志选择。

如对330名行人呈现5种“禁止通行”标志方案，判断其中含义最明显的标志，结果如图17．11所示。

从选择的百分数可以看出，第5种标志为大多数人所接受。

反应时测定法。

测定观察者对几种标志符号设计方案的反应时，并以反应时长短确定取舍。

使用这种方法应注意，在某些情况下，测定的反应时可能只反映了标志的清晰度，而没有反映标志与其含义的联系程度。

因此用反应时评价标志时，最好与其他方法结合使用。

④混淆评价法。

首先让被试了解多种标志的含义，然后每次在限时内呈现一种标志，要求用口头或书面形式回答所看到标志的含义．最后将所有被试对每种标志的反应频次汇总成混淆矩阵表。

其中好的标志不混淆或很少混淆，对混淆较多的标志应加以改进。

4．标志符号的文字信息

文字信息的缺点：

文字会产生误解，使信息传递失效，工作可能出错，甚至付出很大代价。

其原因是使用文字时存在着意义含混、信息不全、信息冗长及易于产生误解的信息等问题。

在不能使用其他信息显示形式时，使用文字信息，应按以下原则进行设计。

①简短而明确。

要避免含义模糊、容易引起歧义或多解的文字信息。

信息要完整，否则会导致含义不清，文字冗长可能使信息被误解。

使用短句子。

由于人们处理信息的能力有限，如果句子长．认读时容易忘记句子前部分内容，或掺入自己的想法。

另外认读时自行断句，又可能出现错误而曲解了原意。

因此，应尽可能用一个动词的短句代替复合句。

③使用主动句。

对同一意义的信息易于理解和记忆。

④使用肯定句：

对相同意义的信息，使用肯定句表达比使用否定句表达更容易理解。

在有的句子中，虽然没有“不”、“非”、“没有”等否定词，但只有否定含义的词如“下降％、“更差“、

“减少”等，也会增加理解难度。

⑤使用易懂文字。

应使用人们熟悉易懂的文字组句，使人们迅速全部理解信息。

⑥按时序组句。

如果信息中包括活动的若干步骤，就应按照完成工作的先后顺序组成系列指令。

五、听觉显示器

1．常见的听觉显示器

声音显示器，如蜂鸣器、呼铃、汽笛、警报器、哨子、喇叭、音响器、节拍器、报时钟等；

言语显示器，如话筒、扩音器、耳机、电话、电视、收音机、对讲机、多媒体、语音设备等。

2．显示器的特点

与视觉通道相比，听觉具有易引起人的随意注意，而且反应速度快和不受照明条件的限制；

使用听觉通道，可以减轻操作者的视觉负荷。

视觉信号必须由人主动地去寻找，听觉信号则容易察觉，而且不易疲劳，特别适合紧急情况下使用。

而听觉信号主要是时间性质的，有利于顺序呈现，它不能长久保留，只能反复呈现。

听觉信号可以来用言语显示，具有较好的表达效果。

但是，听觉通道容量低于视觉，对复杂信息的短时记忆保持时间较短。

使用听觉和视觉显示方式的条件对比，如表17．6所示：

2．听觉显示器设计和使用的一般原则

①采用声音的强度、频率、持续时间等多维度信号能提高辨别能力。

人耳对单维度声音的辨别能力有限，一般多于5种信号，就会发生混淆。

但多维代码数目不应超过接受者的绝对辨别能力。

听觉信号维度与代码应与人们已经熟悉的或自然的联系相一致。

如高频、低频声音分别同“高速”与“低速”、“向上”与“向下”等意义和联系。

尽量避免与已熟悉的信号在意义上相矛盾。

信号的强度应高于背景噪声，声音掩蔽效应的不利影响。

尽量使用间歇或可变的信号，减少对信号的听觉适应性。

⑤使用两个或两个以上声音信号时，信号之间应有明显差别，并且各个信号在所有的时间里应代表向样的含义。

⑥显示复杂信息时，可采用两级信号。

第一级是引起注意的信号，第二级是具体指示信号。

⑦对不同场合使用的听觉信息应尽可能标准化。

⑧应根据重要性次序，采用相应的信号方式。

例如：

通知操作、联络、检查、记录、交接班等；

引起注意；

要求紧急处且；

发生过程故障；

造成破坏；

有生命危险。

3．对听觉告警信号的要求

①听觉显示器用于告警显示，特别适合人的听觉特性。

实际使用时，应根据具体用途和条件选用告警显示方式，常用的告警显示器的使用特点如表17．7所示。

告警信号至少应由四个主要频率成分组成，以减少信号被其他声音掩蔽的可能，或在掩蔽条件下使信号声音质量下降减至最低限度。

③告警信号至少应在两个维度（强度、频率、持续时间等）上与其他信号或噪声相区别。

④信号频率应在500一3000Hz范围内。

最高倍频程声压级的平均频率与干扰噪声区别越大，信号越清晰。

⑤在一个或若干个倍频程中，信号声压级高出干扰噪声10dB，信号可以听清。

如不进行频谱分析，信号的A声级应高于干扰噪声15dB。

⑥脉冲信号最好使用一样的波形，脉冲频率应介于0．2—5Hz之间。

⑦使用话音告警时，多音节词的言语可懂度高于单音节词；

语句信息比关键词信息传递效率高；

话否加灯光的双重显示方式比单独用话音的反应时更快。