人體感知

1、第二章,人體工程學基礎人體感知人體生理學知識心理學知識,,,,,,,,2.1 人體生理學知識,人的機能分為植物性機能和動物性機能。 植物性機能：生存所必須的機能，如營養(yǎng)吸收、排泄、生殖等； 植物性器官系統(tǒng)：消化系統(tǒng)、呼吸系統(tǒng)、循環(huán)系統(tǒng)、泌尿系統(tǒng)及生殖系統(tǒng)等。 動物性機能：感覺運動機能。 動物性器官系統(tǒng)：感覺系統(tǒng)、運動系統(tǒng)及進行兩者之間信息交換的神經系統(tǒng)。,,2.1.1 人體感覺系統(tǒng)

2、 感覺系統(tǒng)由神經系統(tǒng)和感覺器官組成。 感覺是人腦對直接作用于感覺器官的客觀事物的個別屬性的反映。 視覺、聽覺、味覺、嗅覺、觸覺。 另外還有平衡系統(tǒng)產生的運動覺、平衡覺等。,1.神經系統(tǒng),組 成： 分為中樞神經系統(tǒng)和周圍神經系統(tǒng)。 中樞神經系統(tǒng)包括腦（大腦、小腦、間腦和腦干）和脊髓。 周圍神經系統(tǒng)包括由腦干發(fā)出的12

3、對腦神經和脊髓發(fā)出的31對脊神經組成。 周圍神經系統(tǒng)（按功能分類）：感覺（傳入）神經、運動（傳出）神經、軀體運動神經（支配骨骼?。?；植物性神經（支配內臟器官：交感、副交感神經)。功 能： 統(tǒng)一控制和調節(jié)全身各器官、系統(tǒng)，保證機體的整體統(tǒng)一及其與外界環(huán)境的相對平衡。,,,,,,,,腦的工作特點： 左右腦半球與左右側人體交叉倒置關系。 小腦主管人體的運動平衡，腦干和間腦也參與調解。 大腦上

4、部管理人體下半身，下半個大腦正好相反。 左半球偏重語言功能，右半球偏重有關空間概念的功能。 大腦皮層的各個區(qū)管理各種不同的功能。,,,,,,,2. 感覺器官及其功能,視覺系統(tǒng) 構造： 眼球、眼眶、結膜、淚器、眼外肌等組成。,人眼成像的視覺過程： 視覺系統(tǒng)：眼睛和腦（生理學）；視覺和知識經驗（心理學）；,,,,,視覺功能： 是視覺器官對客觀事物識別能力的總稱，包括視角、視力、視野、對比感度和視覺適應。

5、 (1) 視角 被看目標物的兩點光線投入眼球時的夾角。眼睛能分辨被看目標物最近兩點的視角，稱為臨界視角。 α=2arc tg(D/2L),(2) 視力 視力是眼睛分辨物體細節(jié)能力的一個生理尺度 視力=1/臨界視角 (3) 視野 當人的頭部和眼球不動時，人眼能觀察到的空間范圍。,(4) 視距 人在工作過程中正常的觀察距離。 一般操作的視距范圍在380-760mm之間，在56

6、0mm處最為適宜。,(5) 對比感度 (6) 視覺適應 人眼隨視覺環(huán)境中光量的變化而感受性發(fā)生變化的過程，分暗適應和明適應。 暗適應與明適應曲線：,(7) 顏色辨認 人能感覺到的光譜波長和頻率與顏色相對應。,色光混合規(guī)則： a、人的視覺只能分辨顏色的三種特性：明度、色調、飽和度； b、混合色中，如果一種成分連續(xù)變化，混合色的外貌也會連續(xù)變化； c、顏色相同的光，無論它們的光譜組成是

7、否相同，在顏色混合中具有相同的效果； d、混合色的總亮度等于組成混合色的各顏色光亮度的總和。,人眼的閱讀習慣： a、視線的變化習慣從左到右，從上到下，順時針方向運動； b、當眼睛偏離視中心時，人眼對左上限的觀察最優(yōu)，對右下限的觀察最差； c、在觀察事物時，兩眼睛總是協(xié)調的，同步的； d、對直線輪廓比對曲線輪廓敏感。 e、辨別顏色時易辨認的順序是：紅色、綠色、黃色、和白色，紅色最先被看到。

8、 f、眼睛沿水平方向運動比垂直方向運動快。,,聽覺系統(tǒng) 構造：,外耳由耳廓和外耳道組成。功能是收集聲波和傳遞。中耳包括鼓膜、鼓室和聽小骨。功能是傳遞聲波并放大。內耳由耳蝸、前庭和半規(guī)管組成。耳蝸主管聽覺，前庭和半規(guī)管掌握位置和平衡。,聽覺過程： 第一階段：將聲波轉變?yōu)闄C械振動； 第二階段：將機械振動轉變?yōu)橐后w波動； 第三階段：將液體波動轉變?yōu)樯窠洓_動；,,,,聽覺特性(1) 人對聲音的分辨能力

9、 頻 率：聽閾頻率范圍：20-20000Hz 感受性最高：1000-4000Hz； 聲 強：兩種聲音聲強相差26%或聲壓相差12%才能被人識別； 音 調：基底膜長、短纖維的振動。(2) 方向敏感性 “雙耳效應”即立體聲效應，對聲源方位的辨別。(3) 掩蔽效應 一個聲音的聽閾因另一個聲音的掩蔽作用而提高的效應。 主要應用于心理醫(yī)療機構、大型商場等地背景音樂。,在50-70dB時雙耳

10、效應取決于：1）時差和響度差2）頭部掩蔽和反射效應,嗅 覺,構造： 外鼻、鼻腔與副鼻竇。 嗅覺中樞疲勞,,,味 覺 味蕾 兒童味蕾較成人多 舌尖——甜 舌側——酸 舌兩側前部——咸 軟腭和舌根——苦 20°～ 30°之間，味覺敏感度最高,,,膚 覺,皮膚的組成 表皮、真皮、皮下組織等三個主要的層和皮膚衍生物（汗腺、毛發(fā)、皮脂腺、指甲）所組成。

11、功能 皮膚有散熱和保溫的作用，具有“呼吸”的功能，感知室內熱環(huán)境的質量（空氣的濕度和溫度大小分布及流動情況；室內空間、家具、設備等對人體的刺激程度等等）； 皮膚內有豐富的神經末梢，是人體最大的一個感覺器官，對人的情緒發(fā)展有重要作用。可產生觸、冷、溫、痛等感覺。 對人體有防衛(wèi)功能。,,,,(1)觸 覺 指能辨別物體的大小、形狀、硬度、光滑度等的觸感。 壓覺或觸壓覺：被動觸覺、主動觸覺；

12、兩點閾限：手指為4-5mm，臉部為5-10mm，肩與背部為45-50mm。,(2)痛覺 存在的主要意義是導致機體產生一系列保護性反應來回避刺激物，動員人的機能進行防衛(wèi)或改變本身的活動來適應新的情況。(3)溫度覺 保持機體內部溫度的穩(wěn)定與維持正常的生理過程。 冷覺和熱覺 溫度覺適應,,平衡覺 人對自己頭部位置的各種變化及身體平衡狀態(tài)的感覺。運動覺 人對自己身體各部位的位置及其運動

13、狀態(tài)的一種內部感覺； 感受器：肌梭、腱梭、關節(jié)小體; 運動覺未必完全受意識支配。本體感覺 操作系統(tǒng)中的位置編碼；汽車的換檔和剎車等的設計。,,,,,2.1.2 血液循環(huán)系統(tǒng) 血液循環(huán)系統(tǒng)由心臟和血管組成。整個血液系統(tǒng)可以分為三個部分： 體循環(huán)（大循環(huán)）：左心室里含有大量氧氣的血液，經過主動脈、中動脈、小動脈，不斷分支流到全身的毛細血管中，將氧氣和養(yǎng)料供給各個組織

14、，收回廢物和二氧化碳，后又經過小靜脈、中靜脈和大靜脈返回右心房和右心室。一圈約需20-25s。 肺循環(huán)（小循環(huán)）：返回右心室的充滿二氧化碳的血液從這里出發(fā)，經過肺動脈在肺部的毛細血管里放出二氧化碳，吸收新鮮氧氣，然后又通過肺靜脈返回左心房和左心室。一圈約需4-5s。 微循環(huán)：是血液在毛細血管里的流動循環(huán)，即末梢循環(huán)。,2.1.3 人體運動系統(tǒng)和人體力學 人體運動系統(tǒng)的生理特點，關系到人的姿勢、人

15、體的功能尺寸和人體活動的空間尺度，從而影響家具、操作裝置和支持物的設計。,人體骨杠桿,1. 運動系統(tǒng) 骨骼、肌肉、關節(jié)和韌帶 骨 骼 連接方式：韌帶和軟骨直接連接、關節(jié)間接連接。 分類：中軸骨、四肢骨。 作用：人體的支架，保護內臟、腦及骨髓造血。 脊柱：32-39塊（頸椎骨7塊，胸椎7塊，腰椎5塊，骶椎5塊，尾椎3-6塊。) 骨杠桿： 平衡杠桿(a

16、) 省力杠桿(b) 速度杠桿(c) 功率=力×速,,,肌 肉 連接方式：通過肌腱越過關節(jié)與骨相連。 分類：按組織分為橫紋?。ü趋兰?，心?。?、平滑肌。 按機能分為快?。‵T）和慢?。⊿T）。 按顏色分為白?。旒《啵┖统嗉。《啵?。 肌力：由肌肉收縮而產生。其大小取決于肌纖維的數(shù)量、體積、性質、收縮前的長度及中樞神經的興奮狀態(tài)。人的肌肉纖維每平方厘

17、米能產生約60-100N的力。,,,（1）握力（2）背肌力 伸膝半彎腰姿勢時，兩手垂直向上的最大拉力。 取決于背部、臂部、大腿部的肌群力量。,（3）作業(yè)和肌力 立姿時，力量與手臂之間的關系，70°左右時力量最大。 坐姿時，向上用力大于向下用力，向內用力大于向外用力。,關節(jié)和韌帶 作用：人體杠桿的重要連接方式和聯(lián)結結構。 主要結構：關節(jié)面、關節(jié)囊、關節(jié)腔。

18、 關節(jié)內外的韌帶（幫助維持關節(jié)的穩(wěn)定性和防止關節(jié)異?；顒樱?。,,,2. 身體的工作速度與頻率,,3. 反應時間,,外界刺激通過人體感覺器官、神經系統(tǒng)傳至大腦中樞加工處理后，大腦發(fā)出指令再由神經系統(tǒng)傳至效果器，使肌肉收縮發(fā)出動作所需的時間之總和。,影響反應時間的因素： 感覺器官的影響； 刺激信號的性質及強度的影響； 刺激的清晰度和可辨性的影響； 動作方向.,,

19、行車間距：,應當注意的是：反應時間很難測得準確值，干擾因素太多。在人體工程學領域內，往往在設計時參考平均值或最大值再加上一定的安全系數(shù)。,4.人體力學 人體骨骼力學模型 骨骼——鋼筋； 肌肉——混凝土。 足弓重力線,,,人體姿勢力的傳遞,,,,,體重壓力分布姿勢與脊椎內力,5. 運動和疲勞 連續(xù)活動到一定限度之后，會引起人體的疲勞。 疲勞的主要特征：

20、通過肌體的活動產生，通過休息可減輕或消失；人體的耐疲勞能力可以通過疲勞和恢復的重復交替而得到提高；人體能量消耗越多，疲勞的產生越快；疲勞程度有一定限度，超過限度會損傷肌體。 測量疲勞的方法：通過心電圖測量心率恢復期；通過肌電圖測量肌力的消耗；通過能耗的測量。,2.2 心理學知識,心理學是研究人的心理現(xiàn)象及其活動規(guī)律的科學。 心理是人的感覺、知覺、注意、記憶、思維、情感、意志、性格、意識傾向等心理現(xiàn)象的總稱。

21、,1. 心理和行為 心理——內部活動； 行為——外部活動。 人的心理活動受到年齡、性別、職業(yè)、道德、倫理、文化、修養(yǎng)、氣質、愛好等不同的影響。 人的心理活動分為三大類型：一是人的認識活動；二是人的情緒活動；三是人的意志活動。 心理學中描述心理活動的三種維度:一是心理活動的過程;二是心理活動狀態(tài);三是個性心理。,2. 感覺和知覺

22、 感覺的類型和作用 感覺是人腦對直接作用于感覺器官的客觀事物的個別屬性的反映。 感覺分為兩大類： 第一類，外部感覺。反映外界各種事物個別特性的感覺。如視覺、聽覺、味覺、嗅覺、膚覺。 第二類，內部感覺。反映自身各個部分內在現(xiàn)象的感覺。如運動覺、平衡覺等。,,感受性和感受閾（刺激閾） 感受性：能夠反映有關事物的

23、個別特性的能力。分兩種，絕對感受性和差別感受性。 感受閾：凡是足以被分析器所感受從而能夠引起我們的感覺動因的刺激所必須達到的那種限度。 韋伯定理,△I/I=K,K<1光覺范圍內，K約為1/100；聲覺范圍內，K約為1/10；重量覺范圍內，K約為3/100。,該公式適用于中等強度范圍內的刺激，過弱或過強的刺激，k值會顯著降低。,刺激強度增加10倍，感覺強度增加1倍；

24、在設計過程中，不能單純依靠增加環(huán)境的刺激來增加人的感覺強度，這是不經濟的； 與聽覺相比，視覺的微小變化更容易被分辨，所以在設計中要重視視覺環(huán)境的光和色彩的設計。,人體主要感覺器官的適宜刺激及其識別特征,,,感覺特性 感覺適應：由于感覺器官不斷地接受同一種刺激物的刺激而產生的。如明適應和暗適應；空調房間的溫覺適應等。 感覺疲勞：同一種刺激物的刺激時間過長所產生。如視疲勞、嗅覺疲勞等。

25、 感覺對比：同一感覺器官接受不同刺激物的刺激產生的比較。 感覺補償：當某種感覺喪失后，其他感覺可在一定程度上進行補償。如無障礙設計等。,,,,同時對比：,繼時對比：,,知覺特性 知覺是大腦兩個半球對于一個具有某些特征的對象或現(xiàn)象所發(fā)生的（事物整體的）反映，是對感覺信息的組織和解釋過程。產生在感覺的基礎上，受知識、經驗、情緒、態(tài)度等因素的制約和影響。知覺具有以下

26、四個基本特征： 選擇性：把某種對象從某背景中優(yōu)先地區(qū)分出來的特征。人的主觀因素對選擇性有很大影響。 整體性：把由許多部分或多種屬性組成的對象看作具有一定結構的統(tǒng)一整體。與人們的經驗和閱歷有很大關系。 理解性：用以往的知識和經驗來理解當前的知覺對象的特征。 恒常性：在一定范圍內發(fā)生變化，而知覺的印象卻總是保持相對不變的特性。有大小恒常性

27、、形狀恒常性、明度恒常性、顏色恒常性等。,知覺的選擇性：,“魯賓之杯反轉圖形,,,“魯賓之杯反轉圖形,,知覺整體性：（a）接 近 （b）相 似 （c）封 閉 （d）連 續(xù),知覺的整體性,,,知覺的整體性,,,知覺的理解性：,雙關圖,,,,知覺的恒常性：,,,知覺的種類 空間知覺：指人對物體的空間特性的反映?？臻g特性包括物體的形狀、大小

28、、遠近、方位等，因而產生形狀知覺、大小知覺、距離知覺、立體知覺和方位知覺。 時間知覺：是人對時間的知覺，是依靠人體感官（主要是視覺）與客觀物體的參照物比較而產生的。 運動知覺：是人對物體運動的反映。影響運動知覺的因素有，物體運動的速度，物體與觀察者的距離，運動的參照物，觀察者的靜止或運動狀態(tài)。,運動知覺(飛行中的運動知覺圖),,,3. 注意和記憶 注意的特點和作用 人的各種心理

29、活動均有一定的指向性和集中性,心理學上稱之為“注意”。分為： 無意注意，指沒有預定的目的，也不需要做意志努力的注意，它是由于周圍環(huán)境的變化而引起的。影響因素有兩個方面，一是人的自身努力和生理因素；二是客觀環(huán)境。 7EROU9E 。。。。。。。。。。 有意注意，指由預定目的，必要時還需要作出一定意志努力的注意。,加強環(huán)境刺激的強度；加強環(huán)境刺激的變化性采用新異突

30、出的形象刺激,記憶的特點和作用 記憶是過去的經驗在人頭腦中的反映，是人腦對外界刺激的信息儲存。按照信息保持的時間長短，分為， 瞬時記憶，指人接受外界刺激后在0.25-2s的時間里的記憶； 短時記憶，指在1min以內的記憶； 長時記憶，指1min以上，甚至終身的記憶。按照記憶的內容，分為， 動作記憶、情緒記憶、形象記憶和語詞記憶。 識記，無意識識記和有意識識記。保持記憶的方法：

31、 一是記憶活動要有明確的目標； 二是對記憶的材料進行理解； 三是注意記憶材料的特征； 四是多種感官的并用； 五是采用多種形式復習記憶材料。,4. 思維和想象 思維過程： 思維過程：分析、綜合、比較、抽象、概括 思維形式：概念、判斷、推理 思維品質：敏捷性、靈活性、深刻性、獨創(chuàng)性、批判性等 想 象： 利用原有的形象在人腦中形成新形象的過

32、程 分類：無意想象、有意想象,5. 知覺暫留和錯覺視覺暫留 指當視覺的刺激物已停止發(fā)生作用的時候，人的視覺并不隨之立即消失，還會延長若宕若干時間，在刺激停止后若干時間內所延宕的視覺，又叫視覺后象，或視覺余象、視覺殘象、視殘留。 視覺后象有兩種： 積極后象，即在性質方面和刺激作用未停止前的視覺基本相同的一種后象。 消極后象，即在性質方面和刺激作用未停止前的視覺正好相反的一

33、種后象。,常見錯覺圖形,錯 覺 空間錯覺（大小、形狀、方向、距離）、運動錯覺、時間錯覺。,室內設計中常用錯覺形式,,6. 向光性和私密性（一）向光性（二）私密性 私密性的四種形式：獨居、親密、匿名、保留。 赫爾的空間距離關系： 1.親密距離：0-50cm。 2.個人距離：50-130cm。 3.社交距離：1.3-4m。 4.公共距離：4