人体感知与信息处理

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1、第3章人体感知与信息处理3.1人在系统中的功能3.1.1人是系统中的重要“环节”把操作者作为人机系统中的一个“环节”来研究，人与外界发生联系的主要是三个子系统，即感觉系统、神经系统、运动系统，见图3-1。3.1.2人的感知与反应机能1.反射弧反射是神经系统调节肌体活动的一种基本形成。反射活动的全部结构组成反射弧；反射弧具有五个基本环节，即感受器传入神经元中间神经元传出神经元放应器，见图3-2（a）。2.信息链人机系统的信息在人的神经系统中的循环过程形成信息链，见图3-2（b）。3.1.3感觉通道与信息的协调

2、人机系统中的最常用的感觉通道是视觉通道、听觉通道和触觉通道。其适用场合参阅表3-1。3.2视觉机能及其特征3.2.1视觉刺激视觉的适宜刺激是光。人的两眼可以感受到的光波只占整个电磁光谱的一小部分，其波长为380~780nm，见图3-3。3.2.2视觉系统视觉是由眼睛、视神经和视觉中枢的共同活动完成的，见图3-4。眼睛是视觉的感受器官，人眼是直径为21~25mm的球体，其基本构造与照相机类似，见图3-5。视网膜最外层细胞包括视杆细胞和视锥细胞，它们是接受信息的主要细胞。3.2.3视觉机能1.视角与视力视角：确

3、定被看物尺寸范围的两端点光线射入眼球的相交角度。α=2arctg(D/2L)α—视角；D—被看物体上两端点的直线距离；L—眼睛到被看物体的距离；视力：眼睛分辨物体细微结构能力的一个生理尺度，以临界视角的倒数来表示。视力=1/能够分辨的最小物体的视角2.视野与视距视野：指人的头部和眼球固定不动的情况下，眼睛观看正前方物体时所能看得见的空间范围，常以角度来表示。分水平视野（单视野/双视野）和垂直视野，见图3-6。视距：指人在操作系统中正常的观察距离，几种工作视距推荐值参阅表3-2。3.中央视觉和周围视觉中央视觉

4、—视维细胞（感色能力强、能清晰分辨物体）。周围视觉—视杆细胞（观察空间范围和正在运动的物体）。4.双眼视觉和立体视觉，双眼视物时，具有分辨物体深浅、远近等相对位置的能力，形成立体视觉。5.色觉和色视野，见图3-7。6.暗适应和明适应，见图3-8。视觉特征：1.疲劳程度：水平优于垂直。2.视线变化习惯：左—右，上—下，顺时针。3.准确性：水平尺寸和比例的估计更准确。4.观察情况的优先性：左上—右上—左下—右下。视区内的仪表布置必须考虑这一点。5.设计依据：以双眼视野为设计依据。6.接受程度：直线轮廓优于曲线轮

5、廓。7.颜色的易辨认顺序：红、绿、黄、白；颜色相配时的易辨认顺序：黄底黑字、黑底白字、蓝底白字、白底黑字。据上述特征，适用视觉的原则参阅表3-2。3.3听觉机能及其特征3.3.1听觉刺激听觉的适宜刺激是声音，声音的声源是振动的物体，人的听感范围：20~20000HZ。3.3.2听觉系统起主要作用的部位：内耳耳蜗起辅助作用的部位：外耳、中耳、内耳的其它部分，见图3-9。3.3.3听觉的物理特性1.频率响应（感受性）人耳能听闻的频率比为fmin/fmax=1：1000；频率感受的上限随着年龄的增长而逐年连续下降

6、，见图3-10；听觉的频率响应特性对听觉传示装置的设计是很重要的。2.动态范围（声音的强度）听觉声强的动态范围=正好可忍受的声强/正好能听见的声强。（1）听阈：在最佳的听闻频率范围内，一个听力正常的人刚刚能听到给定各频率的正弦式纯音的最低声强Imin。（2）痛阈：对于感受给定各频率的正弦式纯音，开始产生疼痛感的极限声强Imax。（1）与（2）都与频率有关系，是在某一频率下的听阈值或痛阈值。（3）听觉范围：由听阈和痛阈两曲线所包围的听觉区,见图3-11。3.方向敏感度（双耳效应）（1）时差：∆t=声源到两耳的

7、时间差。人耳可觉察到的声信号入射的最小偏角为3°。（2）人耳对不同频率、不同方向的声音的感受能力不同，见图3-12。由于头部的掩蔽效应，造成声音频谱的改变。4.掩蔽效应掩蔽：一个声音被另一个声音所掩盖的现象。掩蔽效应：一个声音的听阈因另一个声音的掩蔽作用而提高的效应。3.4其他感觉机能及其特征3.4.1肤觉肤觉是仅仅次于听觉的一种感觉，可感受多种外界刺激，形成多种感觉。1.触觉2.温度觉3.痛觉3.4.2本体感觉本体感觉系统包括耳前庭系统和运动觉系统，可感受身体和四肢所在位置的信息。3.5神经系统机能及其特

8、征3.5.1神经系统1.中枢神经系统，包括脑和脊髓。2.周围神经系统，中枢神经以外全部神经的总称，见图3-13。3.5.2大脑皮质功能定位1.躯体感觉区，见图3-14（a）2.躯体运动区，见图3-14（b）3.其他功能区3.6人的信息处理系统3.6.1人的信号处理系统模型人在人机系统中特定操作活动中的作用，可类比为一种信息传递和处理过程，见图3-15。3.6.2信息计量信息：对数据加工后所得的结果。信息可以严格定