人机交互感知和认知基础课件

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1、第2章 感知和认知基础内容摘要人的感知认知过程与交互设计原则概念模型及对概念模型的认知分布式认知2.1人的感知人的感知:通过人体器官和组织进行人与外部世界的信息的交流和传递主要包括:视觉、听觉和触觉1.视觉视觉是人与周围世界发生联系的最重要的感觉通道。外界80%的信息都是通过视觉得到的,因此视觉显示是人机交互系统中用的最多的人机界面。视觉感知可以分为两个阶段:受到外部刺激接收信息阶段和解释信息阶段。一方面,眼睛和视觉系统的物理特性决定了人类无法看到某些事物;另一方面,视觉系统进行解释处理信息时可对不完全信息发挥一定的想象力。1.视觉感知(续)眼睛的构造眼睛的构造眼睛前部的角膜和晶状体将光线汇

2、聚到眼睛后部的视网膜上,形成一个清晰的影像。视网膜有视细胞组成,视细胞分为视干细胞和视锥细胞。它们是接收信息的主要细胞,视网膜上约有7百万个视干细胞和10亿3千万个视锥细胞。视干细胞和视锥细胞的功能区别视干细胞视锥细胞在低水平照明时(如夜间)起作用在高水平照明时(如白天)起作用区别黑白区别彩色对光谱中绿色部分最敏感,在远离视网膜中心处最多对光谱中黄色部分最敏感,在视网膜中部最多对极弱的刺激敏感主要在识别空间位置和要求敏锐地看物体时起作用视角和视敏度视角视角和视敏度一般人能够在2m分辨2mm-20mm的细节,为我们设计界面时字符大小和间距提供了依据。视敏度:指人眼对细节的感知能力,通常用被辨别物

3、体最小间距所对应的视角的倒数表示。视角(visualangle)是视觉感知中关于可视目标大小的测量实际上可视目标在视网膜上的投影大小将决定视觉感知的质量解剖生理学已经证实从眼睛晶状体到视网膜的距离平均为3cm,因而只要我们得到了视角,计算投影的大小就很容易了。由此可知视角可以经过一个换算等价为目标在视网膜上的投影大小,因此可以作为测量使用。表1常见目标的视角比较感知物体大小、相对距离和深度利用视觉影像中的线索:覆盖关系:被覆盖的物体相对较远;大小比例:一般来讲,较大的物体距离较近;对物体的熟悉度:对非常熟悉物体,人们对物体的大小在头脑中事先有一个期望和预测,因此在判断物体距离时很容易和他看到的

4、物体的大小联系起来感知亮度亮度是光线明亮程度的主观反映增强亮度可以提高视敏度随着亮度的增加,闪烁感也会增强。在高亮度时,光线变化低于50Hz,视觉系统就会感到闪烁在设计交互界面时,要考虑使用者对亮度和闪烁的感知,尽量避免使人疲劳的因素,创造一个舒适的交互环境。感知色彩人能感觉到不同的颜色,这是眼睛接受不同波长的光的结果。颜色通常用三种属性表示:色度、强度和饱和度。色度是由光的波长决定的,正常的眼睛可感受到的光谱波长为400μm-700μm。视错觉莱亚错觉物体的组合方式将影响观察者的感知方式:人们总会夸大水平线而缩短垂直线。视错觉同样会影响到显示页面的对称性。人们经常把对称页面的中心看得稍微偏上

5、些,如果页面以实际中心为基准排版设计,人们就会感到页面上部比下部分要短,影响视觉效果。在实际设计过程中,设计者就会以视觉中心为基准设计图形界面。阅读进行交互界面设计时,文字符号的处理,特别是文字的排版和显示,也要根据人们的视觉感知特点,找出其中一些规律。阅读分为几个阶段:页面上文字的形状被人眼感知,文字被编码成相关的内部语言表示,语言在人脑中被解释成有语法和语义的单词或句子阅读成年人阅读是通过字的特征(如字的形状)加以识别。改变字的显示方式(如用大写字母,改变字体等),会影响到阅读的速度和准确性。9~12号的标准字体(英文)更易于识别,页面的宽度在58~132mm之间阅读效果最佳。在明亮的背景

6、下显示灰暗的文字比在灰暗的背景下显示明亮的文字更能提高人的视敏度,增强文字的可读性。2.听觉听觉感知传递的信息仅次于视觉,可人们一般都低估了这些信息。人的听觉可以感知大量的信息,但被视觉关注掩盖了许多。听觉所涉及的问题和视觉一样,即接受刺激,把它的特性转化为神经兴奋,并对信息进行加工,然后传递到大脑。人类听觉系统对声音的解释可帮助设计人机交互界面中的语音界面。(1)耳朵的构造(2)声音的处理声波在空气中的振动传播的特性音调与声波的频率有关,低频能产生低调的声音,高频能产生高调的声音。响度指在频率一定的情况下声波的振幅。音色与发声的材料有关,不同的乐器可以产生相同频率和振幅的声波,但音色不同。人

7、类能够听到频率在20Hz~20kHz之间的声音,其中在1000Hz~4000Hz范围内听觉的感受性最高。500Hz以下和5000Hz以上的声音,强度很大时才能被听到。音频超过140dB时,所引起的不再是听觉而是痛觉。人可以辨认的语音频率范围是260~5600Hz。(2)声音的处理(续)声音的解释听觉系统把输入分为三类:噪声和可以忽略的不重要的声音;被赋予意义的非语言声音,如动物的叫声;用来组成语言

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