第三章 人体感知及其特征
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【人体工程学】第三章 人体感知和心理特征
长春理工大学艺术设计系
3.2.3 恒常性
人体工程学
人们总是根据已往的印象、知识、经验去知觉当 前的知觉对象，当知觉的条件在一定范围内改变了的 时候，知觉对象仍然保持相对不变，这种特性称为知 觉恒常性。
大小恒常性：在天空中飞行的飞机，在视网膜中 的知觉恒常性 知觉的恒常性保证了人在变化的环境中，仍然按 事物的真实面貌去知觉，从而更好地适应环境。
人体工程学
第三章 人体感知和心理特征
长春理工大学艺术设计系
本章大纲
1.感觉及其特征 2.知觉及其特征 3.心理特征
人体工程学
长春理工大学艺术设计系
神经系统的组成及其功能
人体工程学
中枢神经
脑：延髓；脑髓；中脑；间脑；
小脑；大脑
神
脊髓
经 脑神经；脊神经
系 统
按 解 剖
分
周围神经 按功能分
感觉（传入）神经
人体工程学
认识过程是指人在认识客观事物活动中表现出的各
种心理现象。 人对感觉和知觉的材料进行分析、判断，揭示事物的
规律，使认识活动又深入一步，这叫做思维过程。看见机 器运转时发生抖动，作出判断为出了故障，这就是根据感 觉和知觉材料进行思维活动的结果。人可以在已有知识的 基础上，在头脑中构思出未曾经历过的事物形象，如根据 文献介绍的机械原理和结构，可以构思出该机械的大致轮 廓，这种认识活动叫做想象过程。
感觉的过程：人的感觉器官接受内外环境的刺激，将
其转化为神经冲动，通过传入神经，将其传至大脑皮质感 觉中枢，便产生了感觉。
长春理工大学艺术设计系
3.1.1 适宜刺激
人体工程学
感觉器官只对相应的刺激起反应，这种刺激形式被称为 该感觉器官的适宜刺激。
第三章人体特性
视距：正常观察距离。
二、人的视觉器官特性
—弧度
将单位从弧度转化为分（），则物体大小：
单位： ；Lm
二、人的视觉器官特性
2. 视敏度（视力） 临界视角：眼睛对目标细节刚能区分状态下的视角。
二、人的视觉器官特性
2. 视敏度（视力） 视敏度(视力):对目标细节分辨能力。
用临界视角(以分为单位)的倒数，即 视敏度＝1／临界视角 (临界视角单位：分)
第四节 人的运动特性
②运动准确性的影响因素
准 确 性
a.运动速度与准确性
第四节 人的运动特性 b.运动方向与准确性
手臂在左、右方向运动准确性高； 上、下方向次之； 前、后方向运动准确性差。
第四节 人的运动特性 c.操作方式与运动准确性
上排动作准确性优于下图。
第四节 人的运动特性 d.运动量与准确性
视角及视敏度
视野与视区
2
明暗适应
目光巡视特性
3
视错觉
4
5
（重点）
二、人的视觉器官特性
视觉系统 眼睛
视神经 视觉中枢
二、人的视觉器官特性
1.视角 注意：一定条是件视确下角定人α被们看能物否体看尺清寸物范体围，的并两不个取端决点于光线物射体入尺眼寸球本的身相，交而角取度决。于它对应的视角。
二、人的视觉器官特性 1.视角
第三节 人的施力特性
所有肌力均随施力持续时间加 长而逐渐减小。
静态施力
第四节 人的运动特性
1.运动速度与频率 ①运动部位、形式、速度
第四节 人的运动特性 ②运动方向与运动速度
右手在“右上——左下”方向运动较快。
第四节 人的运动特性 ③运动负荷与运动速度
肢体运动的速度随阻力增大而减小。
二、人的视觉器官特性
—弧度
将单位从弧度转化为分（），则物体大小：
单位： ；Lm
二、人的视觉器官特性
2. 视敏度（视力） 临界视角：眼睛对目标细节刚能区分状态下的视角。
二、人的视觉器官特性
2. 视敏度（视力） 视敏度(视力):对目标细节分辨能力。
用临界视角(以分为单位)的倒数，即 视敏度＝1／临界视角 (临界视角单位：分)
第四节 人的运动特性
②运动准确性的影响因素
准 确 性
a.运动速度与准确性
第四节 人的运动特性 b.运动方向与准确性
手臂在左、右方向运动准确性高； 上、下方向次之； 前、后方向运动准确性差。
第四节 人的运动特性 c.操作方式与运动准确性
上排动作准确性优于下图。
第四节 人的运动特性 d.运动量与准确性
视角及视敏度
视野与视区
2
明暗适应
目光巡视特性
3
视错觉
4
5
（重点）
二、人的视觉器官特性
视觉系统 眼睛
视神经 视觉中枢
二、人的视觉器官特性
1.视角 注意：一定条是件视确下角定人α被们看能物否体看尺清寸物范体围，的并两不个取端决点于光线物射体入尺眼寸球本的身相，交而角取度决。于它对应的视角。
二、人的视觉器官特性 1.视角
第三节 人的施力特性
所有肌力均随施力持续时间加 长而逐渐减小。
静态施力
第四节 人的运动特性
1.运动速度与频率 ①运动部位、形式、速度
第四节 人的运动特性 ②运动方向与运动速度
右手在“右上——左下”方向运动较快。
第四节 人的运动特性 ③运动负荷与运动速度
肢体运动的速度随阻力增大而减小。
人的感知与心理特征
第三章人的感知与心理特征概述感觉和知觉特征视觉特征听觉特征肤觉嗅觉味觉人的信息传递与处理疲劳其他心理特征本章教学要求：了解人的感知系统和心理特征的有关基本知识理解人的感知系统和心理特征的有关基本知识在设计中应用的重要性掌握人感知系统和心理特征在设计中应用的重要原则和一些关键数据本章教学重点和难点重点：人的视觉和听觉系统特性在设计中的应用、人的注意和记忆特点在设计中的应用难点：人的视觉和听觉系统特性在设计中的应用、人的注意和记忆特点在设计中的应用本章课时：123.0 概述3．0．1 人在系统中的功能人是系统中的重要“环节”，对于人机系统中的操作者，如果把他作为一个独立的系统来研究，完整的人体从形态和功能上可划分为：运动系统、消化系统、呼吸系统、泌尿系统、生殖系统、循环系统、内分泌系统、感觉系统和神经系统共九个系统。
各系统的功能活动相互联系、相互制约，在神经、体液的支配下，构成完整统一的有机体，进行正常的功能活动。
如果把操作者作为人机系统中的一个“环节”来研究，则人与外界直接发生联系的主要是三个系统，即感觉系统、神经系统、运动系统，其它六个系统则认为是人体完成各种功能活动的辅助系统。
人在人机系统中的作用可由图3-1说明，人在操作过程中，机器通过显示器将信息传递给人的感觉器官（眼、耳等），经中枢柛经系统对信息进行处理后，再指挥运动系统（手脚等）操纵机器的控制器、改变机器所处的状态。
由此可见，从机器传来的信息，通过这个“环节”又反回机器，从而形成一个闭环系统。
人机所处的外部环境因素（温度、照明、噪声、振动等）也将不断影响和干涉此系统的效率。
因此，从广义来讲，人机系统又称人-机-环境系统。
显然，要使上述的闭环系统有效工作，就要求人体结构中许多部位协同发挥作用。
首先是感觉器官，它是操作者感觉人机系统信息的特殊区域，也是系统中最早可能产生误差的部位; 其次，传入神经将信息由感觉器官传到大脑的理解和决策中心，决策指令再由大脑传出神经传到肌肉；最后一步，是身体的运动器官执行各种操作动作，即所谓作用过程。
人的生理特征人体感知与运动系统特征
第3章 人体感知与运动特征
3.1 人在系统中的功能
3.2 视觉机能及其特征
主 3.3 听觉机能及其特征
要
3.4 其他感觉机能及其特征
内 容
3.5 神经系统机能及其特征
3.6 人的信息处理系统
3.7 运动系统的机能及其特征
3.8 人体的忍耐力(选讲）
Prepared by PhD H. Y. Huang, Dongguan University of Technology
9
小数（1.0版）与对数（5.0版）视力表对照表：
小数：0.1, 0.12, 0.15, 0.2, 0.25, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 0.8, 1.0, 1.2, 1.5, 2.0 对数：4.0, 4.1 , 4.2 , 4.3, 4.4 , 4.5, 4.6, 4.7, 4.8, 4.9, 5.0, 5.1, 5.2, 5.3 换算公式：L=5+lgV。 L：对数视力； V：小数视力
不同分贝水准声音示例
22
3.3 听觉机能及其特征
3.3.3 听觉的物理特性
课堂 测试实验
Prepared by PhD H. Y. Huang, Dongguan University of Technology
23
3.3 听觉机能及其特征
1. 动态范围
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。
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
Prepared by PhD H. Y. Huang, Dongguan University of Technology
3.1 人在系统中的功能
3.2 视觉机能及其特征
主 3.3 听觉机能及其特征
要
3.4 其他感觉机能及其特征
内 容
3.5 神经系统机能及其特征
3.6 人的信息处理系统
3.7 运动系统的机能及其特征
3.8 人体的忍耐力(选讲）
Prepared by PhD H. Y. Huang, Dongguan University of Technology
9
小数（1.0版）与对数（5.0版）视力表对照表：
小数：0.1, 0.12, 0.15, 0.2, 0.25, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 0.8, 1.0, 1.2, 1.5, 2.0 对数：4.0, 4.1 , 4.2 , 4.3, 4.4 , 4.5, 4.6, 4.7, 4.8, 4.9, 5.0, 5.1, 5.2, 5.3 换算公式：L=5+lgV。 L：对数视力； V：小数视力
不同分贝水准声音示例
22
3.3 听觉机能及其特征
3.3.3 听觉的物理特性
课堂 测试实验
Prepared by PhD H. Y. Huang, Dongguan University of Technology
23
3.3 听觉机能及其特征
1. 动态范围
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。
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
Prepared by PhD H. Y. Huang, Dongguan University of Technology
人因工程第三章课件
13
二、感觉旳基本特征
余觉 刺激取消后来，感觉能够存在一极短时
间，这种现象叫“余觉”。
14
三、知觉旳基本特征
整体性
15
三、知觉旳基本特征
整体性 接近
16
三、知觉旳基本特征
整体性 相同
17
三、知觉旳基本特征
整体性 封闭
18
三、知觉旳基本特征
整体性 连续
19
三、知觉旳基本特征
人因工程 第三章 人体感知及其特征
1
目录
第一节 感觉和知觉旳特征 第二节 视觉机能及其特征 第三节 听觉机能及其特征 第四节 其他感觉机能及其特征
2
人—机—环境系统
3
第一节 感觉和知觉旳特征
概述 感觉旳基本特征 知觉旳基本特征
4
一、概述
感觉 ➢ 感觉是人脑对直接作用于感觉器官旳客观事
低于20Hz旳声波称为次声；高于20230Hz旳声 波称为超声，次声和超声人耳都听不见。
61
二、听觉系统
62
三、听觉旳物理特征
频率响应
人耳能听闻旳频率比为:
f min 1 :1000 f max
图3－13 听力损失曲线
63
三、听觉旳物理特征
听觉绝对阈限
听觉旳绝对阈限是人旳听觉系统感受到最弱声音和痛觉声音 旳强度。它与频率和声压有关。
54
三、视觉机能
暗适应和明适应
55
四、视觉特征
眼睛沿水平方向运动比沿垂直方向运动快而 且不易疲劳；一般先看到水平方向旳物体， 后看到垂直方向旳物体。所以，诸多仪表外 形都设计成横向长方形。
视线旳变化习惯于从左到右，从上到下和顺 时针方向运动。所以，仪表旳刻度方向设计 应遵照这一规律。
二、感觉旳基本特征
余觉 刺激取消后来，感觉能够存在一极短时
间，这种现象叫“余觉”。
14
三、知觉旳基本特征
整体性
15
三、知觉旳基本特征
整体性 接近
16
三、知觉旳基本特征
整体性 相同
17
三、知觉旳基本特征
整体性 封闭
18
三、知觉旳基本特征
整体性 连续
19
三、知觉旳基本特征
人因工程 第三章 人体感知及其特征
1
目录
第一节 感觉和知觉旳特征 第二节 视觉机能及其特征 第三节 听觉机能及其特征 第四节 其他感觉机能及其特征
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人—机—环境系统
3
第一节 感觉和知觉旳特征
概述 感觉旳基本特征 知觉旳基本特征
4
一、概述
感觉 ➢ 感觉是人脑对直接作用于感觉器官旳客观事
低于20Hz旳声波称为次声；高于20230Hz旳声 波称为超声，次声和超声人耳都听不见。
61
二、听觉系统
62
三、听觉旳物理特征
频率响应
人耳能听闻旳频率比为:
f min 1 :1000 f max
图3－13 听力损失曲线
63
三、听觉旳物理特征
听觉绝对阈限
听觉旳绝对阈限是人旳听觉系统感受到最弱声音和痛觉声音 旳强度。它与频率和声压有关。
54
三、视觉机能
暗适应和明适应
55
四、视觉特征
眼睛沿水平方向运动比沿垂直方向运动快而 且不易疲劳；一般先看到水平方向旳物体， 后看到垂直方向旳物体。所以，诸多仪表外 形都设计成横向长方形。
视线旳变化习惯于从左到右，从上到下和顺 时针方向运动。所以，仪表旳刻度方向设计 应遵照这一规律。
3-人体感觉机能
2 视觉特征极其应用
一、视觉生理特征 7、眩光——物体表面产生刺眼或耀眼的强烈光称为眩光， 直接眩光——是由天然光或强烈的人工光源直接引起； 反射眩光——视野内天花板、墙壁、机器或其它物体 表面反射而来的高亮度光线； 人机系统中应尽量避免眩光， 人机系统中应尽量避免眩光，采光时降低光源的亮 度或提高周围环境的照度以减少反射物体与周围之间 的亮度对比。 的亮度对比。
1 人体感觉机能
三、知觉的基本特性 3、理解性——在知觉时，用以往所获得的知识经验来 理解当前的知觉对象的特征。 语言的指导，能唤起人们已有的知识和过去的经验； 语言的指导，能唤起人们已有的知识和过去的经验； 4、错觉——对外界事物不正确的知觉；
1 人体感觉机能
三、知觉的基本特性 5、恒常性——知觉的条件在一定范围内发生变化，而 知觉的印象却保持相对不变的特性； （1）大小恒常性 （2）形状恒常性 （3）明度恒常性 （4）色相恒常性
2 视觉特征极其应用
一、视觉生理特征 ⒈视野 ⑴一般视野——眼睛（单眼） 向前平直注视时所能看到的 空间范围，叫视野，也叫周边视力； 在垂直方向6°和水平方向8° 的范围内所见到的物体像落在 视网膜最敏感区域；
55°-60°
70°
60°
90°
2 视觉特征极其应用
一、视觉生理特征
180° 120 ° 100° 60° 白
第三章 人体感知觉
1 2 3 4 人体感觉机能 视觉特征极其应用 听觉特征及应用 人的心理特征
1 人体感觉机能
一、感觉与知觉 感觉： 感觉：人脑对直接作用于感觉器官的客观事物个别属性 的反映。 的反映。 知觉： 知觉：人脑对直接作用于感觉器官的客观事物和主观状 况整体的反映。带有意志成分， 况整体的反映。带有意志成分，知觉过程还受人 的各种特点的制约，人的知识、经验、需要、 的各种特点的制约，人的知识、经验、需要、动 兴趣等特点直接影响着知觉过程。 机、兴趣等特点直接影响着知觉过程。
人的生理特征人体感知与运动系统特征
Prepared by PhD H. Y. Huang, Dongguan Unive第rs6it页y o/共f T6e9ch页nology
6
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，如 右图所示 。
Prepared by PhD H. Y. Huang, Dongguan Unive第rs7it页y o/共f T6e9ch页nology
11
图3-6 人的水平视野和垂直视野
Prepared by PhD H. Y. Huang, Dongguan Univ第ers1i2ty页o/f共Te6c9h页nology
12
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。
听觉 通道
传递比较简单的信息 传递比较短的或无需延迟的信息 传递的信息以后不再需要引用 传递的信息与时间有关
触觉 传递非常简明的、要求快速传递的信 通道 息
经常要用手接触机器或其装置的场合
传递要求立即作出快速相应的信息 所处环境不适合使用视觉通道的场合 虽适合视觉传递，但视觉通道已经过载的场 合 作业情况要求操作者不断走动的场合
对数视力表是我国缪天荣教授创造的。比较合理的增加了0.1～0.2之间的 视标，所以，视力检查的结果更加科学、准确。
Prepared by PhD H. Y. Huang, Dongguan Univ第ers1i0ty页o/f共Te6c9h页nology
10
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。
人因工程之人体感知及其特征
例：微光刺激能提高听觉感受性，强光刺激则降低听觉感受性。
2）不同感觉的补偿作用：某种感觉消失后，可由其 他感觉来弥补。
例：聋哑人“以目代耳”，盲人“以耳代目”，触摸阅读
3）联觉：一种感觉兼有或引起另一种感觉的现象。
例：冷暖色调、色彩搭配学
6 对比
同一感受器官接收两种完全不同但属于同一类的刺 激物的作用，而使感受性发生变化的现象。 1）同时对比：几种刺激物同时作用于同一感受器官 时产生的对比。
色视野：图3-10，p53
6. 暗适应和明适应
暗适应：人从明亮环境突然变化到黑暗环境时，视觉逐步适 应于黑暗环境的过程 。 暗适应一般经历4～6min可基本适应，完全适应大 约需经过30～50min。 暗适应过程中，瞳孔直径2mm→8mm，光通量增加16倍。锥 状细胞转换为杆状细胞起作用。如猫的眼睛。
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。
1 声波的频率
例：音叉发声：拨动音叉，它在其固有频率上产生振动，引起 空气分子的前进或后退，这种交替运动产生气压的相对增大或 减小（正弦波）。 频率f=1/周期T 人的听感范围：20~20000HZ，在人对声音的感觉中，频率对应 的是音调的高低。 例：音乐乐理中，中C调的频率为256Hz，高八度为512Hz。
5. 色觉和色视野 产生色觉的原因：视网膜上3种视锥细胞分别对不同波长 范围的光线敏感，这3个区域的中心所对应的主色为红、 绿、蓝。 注意：由于视锥细胞必须被光线激活才能分辨颜色，因此 在黑暗中色觉降低甚至消失。 色觉缺陷（色盲）：某一种视锥细胞不足和缺陷，通常是 红色或绿色。色盲比例：男性8%，女性少于2.5%。 应用：红绿灯人形标志 单色易辨认顺序： 双色易辨认顺序：
2）不同感觉的补偿作用：某种感觉消失后，可由其 他感觉来弥补。
例：聋哑人“以目代耳”，盲人“以耳代目”，触摸阅读
3）联觉：一种感觉兼有或引起另一种感觉的现象。
例：冷暖色调、色彩搭配学
6 对比
同一感受器官接收两种完全不同但属于同一类的刺 激物的作用，而使感受性发生变化的现象。 1）同时对比：几种刺激物同时作用于同一感受器官 时产生的对比。
色视野：图3-10，p53
6. 暗适应和明适应
暗适应：人从明亮环境突然变化到黑暗环境时，视觉逐步适 应于黑暗环境的过程 。 暗适应一般经历4～6min可基本适应，完全适应大 约需经过30～50min。 暗适应过程中，瞳孔直径2mm→8mm，光通量增加16倍。锥 状细胞转换为杆状细胞起作用。如猫的眼睛。
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。
1 声波的频率
例：音叉发声：拨动音叉，它在其固有频率上产生振动，引起 空气分子的前进或后退，这种交替运动产生气压的相对增大或 减小（正弦波）。 频率f=1/周期T 人的听感范围：20~20000HZ，在人对声音的感觉中，频率对应 的是音调的高低。 例：音乐乐理中，中C调的频率为256Hz，高八度为512Hz。
5. 色觉和色视野 产生色觉的原因：视网膜上3种视锥细胞分别对不同波长 范围的光线敏感，这3个区域的中心所对应的主色为红、 绿、蓝。 注意：由于视锥细胞必须被光线激活才能分辨颜色，因此 在黑暗中色觉降低甚至消失。 色觉缺陷（色盲）：某一种视锥细胞不足和缺陷，通常是 红色或绿色。色盲比例：男性8%，女性少于2.5%。 应用：红绿灯人形标志 单色易辨认顺序： 双色易辨认顺序：
第三章人体感知与运动特征
图3-6 人的垂直视野
返回
人机工程学 Ergonomics
第三章 人体感知与运动特征
图3-6 人的水平视野 人机工程学 Ergonomics
在水平面内最大 固定双眼视野为 180°，扩大的视野 为190°，在标准视 线 左 右 各 10° ～ 20° 视 野 内 可 以 辨 别字。在标准视线 左右各5°～30°视 野内可以辨别字 母，在标准视线左 右 30° ～ 60° 范 围 是颜色视野，人最 敏锐的视力是在标 准 视 线 两 侧 各 10° 的视野内。
第三章 人体感知与运动特征
反 射 弧
人机工程学 Ergonomics
返回
第三章 人体感知与运动特征
图3-1 人机系统示意图 人机工程学 Ergonomics
第三章 人体感知与运动特征
3.1.2 人的感知与反应机能（感知响应）
1. 反射弧（反射的生理结构基础）
反射是神经系统调节肌体活动的一种基本形式.
图3-2反射弧和信息链 返回
人机3 感觉通道与适用的信息
人机系统中的最常用的感觉通道是视觉通道（80%）、 听觉通道（14%）和触觉和其他通道（6%）。其适用场合参 阅表3-1。
第三章 人体感知与运动特征
3.2 视觉机能及其特征 3.2.1 视觉刺激
第三章 人体感知与运动特征 眼睛的色视野
人机工程学 Ergonomics
第三章 人体感知与运动特征
图3-8 明适应与暗适应
返回
人机工程学 Ergonomics
图3-7 人的色视野 返回
人机工程学 Ergonomics
第三章 人体感知与运动特征
3.2.4 视觉特征
1. 疲劳程度：水平优于垂直。
人因工程学第三章人的生理、心理及行为特征
3．肢体的出力范围 肢体的力量来自肌肉收缩，肌肉收 缩时所产生的力称为肌力。肌力的 大小取决于：单个肌纤维的收缩力； 肌肉中肌纤维的数量与体积；肌肉 收缩前的初长度；中枢神经系统的 机能状态；肌肉对骨骼发生作用的 机械条件。
图3-22 立姿弯臂时的力量分布
图3-23 立姿直臂时的拉力与推力分布
3-24
①照明 ②运动速度ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ③年龄
（2）视野与视距
视野是指在人的头部和眼球固定不动的情况下，眼睛观看正 前方物体时所能看见的空间范围，常以角度来表示。
视距是识别对象与操作者眼睛之间的距离或距离范围，能正 确地识别观察对象的视距称为识别视距。
实际上，能否正确识别观察对象的决定条件是视角。当观察 距离增大时，应增大相应字符的尺寸。一般来说，设计视距 在560mm处较为适宜，小于380mm会发生目眩，超过760mm时会 看不清细节。
（3）中央视觉与周围视觉 （4）双眼视觉与立体视觉 （5）色觉与色视野 （6）暗适应和明适应
4．视觉特征
①眼睛沿水平方向运动比沿垂直方向运动快而且不易疲劳；一 般先看到水平方向的物体，后看到垂直方向的物体。因此， 很多仪表外形都设计成横向长方形。
②视线的变化习惯于从左到右、从上到下和顺时针方向运动。 所以，仪表的刻度方向设计应遵循这一规律。
②人眼对水平方向尺寸和比例的估计比对垂直方向尺寸和比例 的估计要准确得多，因而水平式仪表的误读率（28％）比垂 直式仪表的误读率（35％）低。
④当眼睛偏离视中心时，在偏离距离相等的情况下，人眼对左 上限的观察最优，依次为右上限、左下限，而右下限最差。 视区内的仪表布置必须考虑这一特点。
⑤两眼的运动总是协调的、同步的，正常情况下不可能一只眼 睛转动而另一只眼睛不动；在一般操作中，不可能一只眼睛 视物，而另一只眼睛不视物。因而通常都以双眼视野为设计 依据。
图3-22 立姿弯臂时的力量分布
图3-23 立姿直臂时的拉力与推力分布
3-24
①照明 ②运动速度ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ③年龄
（2）视野与视距
视野是指在人的头部和眼球固定不动的情况下，眼睛观看正 前方物体时所能看见的空间范围，常以角度来表示。
视距是识别对象与操作者眼睛之间的距离或距离范围，能正 确地识别观察对象的视距称为识别视距。
实际上，能否正确识别观察对象的决定条件是视角。当观察 距离增大时，应增大相应字符的尺寸。一般来说，设计视距 在560mm处较为适宜，小于380mm会发生目眩，超过760mm时会 看不清细节。
（3）中央视觉与周围视觉 （4）双眼视觉与立体视觉 （5）色觉与色视野 （6）暗适应和明适应
4．视觉特征
①眼睛沿水平方向运动比沿垂直方向运动快而且不易疲劳；一 般先看到水平方向的物体，后看到垂直方向的物体。因此， 很多仪表外形都设计成横向长方形。
②视线的变化习惯于从左到右、从上到下和顺时针方向运动。 所以，仪表的刻度方向设计应遵循这一规律。
②人眼对水平方向尺寸和比例的估计比对垂直方向尺寸和比例 的估计要准确得多，因而水平式仪表的误读率（28％）比垂 直式仪表的误读率（35％）低。
④当眼睛偏离视中心时，在偏离距离相等的情况下，人眼对左 上限的观察最优，依次为右上限、左下限，而右下限最差。 视区内的仪表布置必须考虑这一特点。
⑤两眼的运动总是协调的、同步的，正常情况下不可能一只眼 睛转动而另一只眼睛不动；在一般操作中，不可能一只眼睛 视物，而另一只眼睛不视物。因而通常都以双眼视野为设计 依据。
人的感知与认知特征
• 人的知觉
– 空间知觉，时间知觉，运动知觉，社会知觉。 – 共同特征
• 知觉的整体性 • 知觉的理解性 • 知觉的恒常性 • 知觉的选择性
知觉的整体性
知觉的理解性
知觉的恒常性
距离恒常性 明度恒常性 形状恒常性 颜色恒常性
距离恒常性 明度恒常性 形状恒常性 颜色恒常性
知觉的选择性
视觉
• 视觉的基本参数
• 视线运动的顺序习惯
– 从左到右，从上至下，顺时针进行。
• 对物体尺寸和比例的估计
– 水平方向优于垂直方向（准确、迅速、且不易疲劳）。
• 眼睛偏离视中心（偏离距离相同）
– 观察率优先的顺序是左上、右上、左 下、右下（插图）。
视觉运动规律
• 两眼的运动
– 协调、同步 – 在正常情况下不可能一只眼睛转动而另一只眼睛不动； – 在操作中一般不需要一只眼睛视物，而另一只眼睛不视物。
• 其指针值必须能使识读者精确、迅速地识读。 • 实验研究表明，不同形式刻度盘的误读率不同。
指针显示器的刻度盘分类
• 刻度盘的形状
–ห้องสมุดไป่ตู้指针式仪表可分为圆形、弧形和直线形（图3-9）
误读率比较
• 开窗型
– 指针不动，刻度数字动，窗中的数字易读 – 误读率最小
• 圆型/半圆型
– 需在仪表中寻找和确认指针的位置 – 在较短的解释时间内比开窗型的误读率高 – 可以用指针的倾角来推测显示量 – 高于水平型和竖直型显示。
强度效应
• 强度效应
– 指光的刺激强度只有达到一定数量才能引起视感觉的 特性。
– 可见光不仅可以用波长来表示，也可以用强度来表示。 – 光的强度
• 照射在某平面上的光通量，即照度，其单位是勒克司lx。
– 空间知觉，时间知觉，运动知觉，社会知觉。 – 共同特征
• 知觉的整体性 • 知觉的理解性 • 知觉的恒常性 • 知觉的选择性
知觉的整体性
知觉的理解性
知觉的恒常性
距离恒常性 明度恒常性 形状恒常性 颜色恒常性
距离恒常性 明度恒常性 形状恒常性 颜色恒常性
知觉的选择性
视觉
• 视觉的基本参数
• 视线运动的顺序习惯
– 从左到右，从上至下，顺时针进行。
• 对物体尺寸和比例的估计
– 水平方向优于垂直方向（准确、迅速、且不易疲劳）。
• 眼睛偏离视中心（偏离距离相同）
– 观察率优先的顺序是左上、右上、左 下、右下（插图）。
视觉运动规律
• 两眼的运动
– 协调、同步 – 在正常情况下不可能一只眼睛转动而另一只眼睛不动； – 在操作中一般不需要一只眼睛视物，而另一只眼睛不视物。
• 其指针值必须能使识读者精确、迅速地识读。 • 实验研究表明，不同形式刻度盘的误读率不同。
指针显示器的刻度盘分类
• 刻度盘的形状
–ห้องสมุดไป่ตู้指针式仪表可分为圆形、弧形和直线形（图3-9）
误读率比较
• 开窗型
– 指针不动，刻度数字动，窗中的数字易读 – 误读率最小
• 圆型/半圆型
– 需在仪表中寻找和确认指针的位置 – 在较短的解释时间内比开窗型的误读率高 – 可以用指针的倾角来推测显示量 – 高于水平型和竖直型显示。
强度效应
• 强度效应
– 指光的刺激强度只有达到一定数量才能引起视感觉的 特性。
– 可见光不仅可以用波长来表示，也可以用强度来表示。 – 光的强度
• 照射在某平面上的光通量，即照度，其单位是勒克司lx。
第3章 人体感知与运动系统
5
4、感知的产生
6
5、感受器（感觉器官）
传统上将眼、耳、鼻、舌、肤、平衡等有 关的器官称之为感觉器官。 人生活在不断变化的外部条件中，故能够 被机体感受的外界变化称之为刺激
7
3.1.2 感觉的基本特性
1、刺激 （1）刺激三要素：
刺激强度、作用时间、强度－时间变化率 （2）适宜刺激： 感觉器官对外界刺激最敏感的能量形式。
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，形成各种感觉。皮肤觉又分为： 1. 触觉 触觉是微弱的机械刺激触及了皮肤浅层的触觉感受 器而引起的。通过触觉人可以辨别物体的大小、形状、 硬度、光滑度及表面机理等机械性质。 对皮肤施以适当的刺激，将引起皮肤表面下的组 织产生位移（小到0.001mm），激发触的感觉。 触觉感受器在体表的各处有所不同，舌尖、唇部 和指尖等处较为敏感，背部、腿和手背等处较差。
3.方向敏感度（双耳效应） （1）时差：∆t=声源到两耳的时间差。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。
同时输入两个相等强度的听觉信息，对其中一个 信息的辨别能力将降低50%；不同感觉器官的影响是 不同的，听觉信息对视觉信息的干扰比较大。
相互作用对交通信息设计的效果有着重要作用。
11
5、对比
同一感觉器官接受两种完全不同但属同一类的刺 激物的作用，而使感受性发生变化的现象被称为 对比。
例如，同样是灰色，在白色背景上看起来显 得颜色深一些，而在黑色背景上则显得颜色浅一 些；左手放入热水，右手放入冰水，然后双手同 时放入温水中，左手感觉凉，而右手感觉热。 6、余觉 刺激消失以后，感觉仍然可以存在较短短的时间， 这种现象叫余觉。
第3章 人体感知与运动特征2
第三章 人体感知与运动特征
自学内容
9.2 人与热环境(教材)
人机工程学
Ergonomics
第三章 人体感知与运动特征
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 触觉也称压觉或触压觉，是皮肤表面承受 物体压力或触及物体时，所产生的一种感觉。 触觉的敏感性： 图3-13 (1) (1)触觉的敏感性： 触觉的敏感性：图 触觉的定位能力： 图3-14 (2) (2)触觉的定位能力： 触觉的定位能力：图
人机工程学 Ergonomics
第三章 人体感知与运动特征
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人机工程学 Ergonomics
第三章 人体感知与运动特征
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第三章 人体感知与运动特征
冷水作业分级
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Ergonomics
第三章 人体感知与运动特征
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第三章 人体感知与运动特征
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。 ：人对自己头部位置的各种变化及身体 平衡觉：人对自己头部位置的各种变化及身体 � 1.平衡觉 平衡状态的感觉。 影响平衡觉的因素：酒、年龄、恐惧、突然 的运动、热紧迫、不常有的姿势等。
人机工程学
Ergonomics
人机工程学 Ergonomics
第三章 人体感知与运动特征
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。
人机工程学
Ergonomics
第三章人体感知与运动特征3
第三章人体感知与运动特征31. 人体感知人体的感觉系统是指负责接受外界刺激信息的器官和神经。
1.1 视觉视觉是人类最主要的感知途径之一，占所有感知细胞数量的70%以上。
眼睛通过接收光线，将光线信息转化为神经信号，到达视皮层并被解码。
1.2 听觉听觉是指接收声波信息的能力。
人耳是感知声音的器官，接收到的声波信息会被转化为神经信号，传输到听觉皮层并被解码。
1.3 嗅觉嗅觉指的是人类感知气味信息的能力。
人类有数百种嗅觉感受器，能够感知到各种气味。
1.4 触觉触觉是指人类感知物体质地、形状、温度和湿度等信息的能力。
皮肤是最主要的触觉感受器，感受到的信息通过神经传递到感知皮层，并被解码。
1.5 味觉味觉指的是人类感知物体食物的味道的能力。
舌头上有味觉小结，能够感知到甜、咸、酸、苦、麻和辣等味道。
2. 运动特征人体运动特征包括姿势、动作、力量、速度、节奏、精度和协调。
2.1 姿势姿势指的是人体在空间中的位置和方向。
不同的姿势会有不同的运动规律和能量消耗。
2.2 动作动作指的是人体在运动中的不同状态，包括运动状态、静止状态和转移状态。
不同的动作会导致不同的力量、速度和协调度。
2.3 力量力量是人体运动过程中所产生的推动或拉动力。
体力及肌肉力量是影响身体力量的两个主要方面。
2.4 速度速度是指物体在单位时间内移动的距离。
人体在运动中所体现的速度主要与肌肉张力和神经系统的协调性有关。
2.5 节奏节奏指的是人体在动作中的节律感。
节奏感不仅体现在音乐、舞蹈等活动中，也同样体现在运动过程中。
2.6 精度精度是指人体在执行运动时的准确性。
精度方面的表现可以是命中率、预判准确性、反应速度等。
2.7 协调协调指的是人体在运动过程中，各肢体、肌肉、神经系统之间的协调性。
协调性好的人能够更轻松、更快速地完成各种动作。
3. 小结综合来看，人体感知和运动特征是相互关联的，互相影响的。
理解人体感知和运动特征对人们的日常生活、运动训练等方面有着重要的意义。
人的感知与心理特征
第三章人的感知与心理特征概述感觉和知觉特征视觉特征听觉特征肤觉嗅觉味觉人的信息传递与处理疲劳其他心理特征本章教学要求：了解人的感知系统和心理特征的有关基本知识理解人的感知系统和心理特征的有关基本知识在设计中应用的重要性掌握人感知系统和心理特征在设计中应用的重要原则和一些关键数据本章教学重点和难点重点：人的视觉和听觉系统特性在设计中的应用、人的注意和记忆特点在设计中的应用难点：人的视觉和听觉系统特性在设计中的应用、人的注意和记忆特点在设计中的应用本章课时：123.0 概述3．0．1 人在系统中的功能人是系统中的重要“环节”，对于人机系统中的操作者，如果把他作为一个独立的系统来研究，完整的人体从形态和功能上可划分为：运动系统、消化系统、呼吸系统、泌尿系统、生殖系统、循环系统、内分泌系统、感觉系统和神经系统共九个系统。
各系统的功能活动相互联系、相互制约，在神经、体液的支配下，构成完整统一的有机体，进行正常的功能活动。
如果把操作者作为人机系统中的一个“环节”来研究，则人与外界直接发生联系的主要是三个系统，即感觉系统、神经系统、运动系统，其它六个系统则认为是人体完成各种功能活动的辅助系统。
人在人机系统中的作用可由图3-1说明，人在操作过程中，机器通过显示器将信息传递给人的感觉器官（眼、耳等），经中枢柛经系统对信息进行处理后，再指挥运动系统（手脚等）操纵机器的控制器、改变机器所处的状态。
由此可见，从机器传来的信息，通过这个“环节”又反回机器，从而形成一个闭环系统。
人机所处的外部环境因素（温度、照明、噪声、振动等）也将不断影响和干涉此系统的效率。
因此，从广义来讲，人机系统又称人-机-环境系统。
显然，要使上述的闭环系统有效工作，就要求人体结构中许多部位协同发挥作用。
首先是感觉器官，它是操作者感觉人机系统信息的特殊区域，也是系统中最早可能产生误差的部位; 其次，传入神经将信息由感觉器官传到大脑的理解和决策中心，决策指令再由大脑传出神经传到肌肉；最后一步，是身体的运动器官执行各种操作动作，即所谓作用过程。
第3章人体感知与运动特征
电视机
在印刷机、钻 井机床旁工作
视距离(眼 固 定 视
至视觉对象) 野 直 径
单位cm
单位cm
12~25
20~40
25~35 50以下
40~60 至80
备注
完全坐着，部分地 依靠视觉辅助手段 （小型放大镜、显 微镜）
坐着或站着
坐或站
包装、粗磨
50~150 30~250
多为站着
远看
黑板、开汽车 150以上
2020/4/21
人是系统中的重要“环节 ”
2020/4/21
人的感知与反应机能
1. 反射弧（反射的生理结构基础）
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）。
2020/4/21
人的感知与反应机能
2020/4/21
不同感觉通道的适用场合
感觉 通道
适用场合
视觉 通道
听觉 通道
传递比较复杂或抽象的信息 传递比较长或需要延迟的信息 传递的信息以后还要引用 传递的信息与空间方位、空间位置有关……
传递比较简单的信息 传递比较短或无需延迟的信息 传递的信息以后不需要引用 传递的信息与时间有关……
触觉 通道
250…
坐或站
2020/4/21
3. 中央视觉和周围视觉
2020/4/21
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。
2020/4/21
在印刷机、钻 井机床旁工作
视距离(眼 固 定 视
至视觉对象) 野 直 径
单位cm
单位cm
12~25
20~40
25~35 50以下
40~60 至80
备注
完全坐着，部分地 依靠视觉辅助手段 （小型放大镜、显 微镜）
坐着或站着
坐或站
包装、粗磨
50~150 30~250
多为站着
远看
黑板、开汽车 150以上
2020/4/21
人是系统中的重要“环节 ”
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人的感知与反应机能
1. 反射弧（反射的生理结构基础）
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）。
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人的感知与反应机能
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不同感觉通道的适用场合
感觉 通道
适用场合
视觉 通道
听觉 通道
传递比较复杂或抽象的信息 传递比较长或需要延迟的信息 传递的信息以后还要引用 传递的信息与空间方位、空间位置有关……
传递比较简单的信息 传递比较短或无需延迟的信息 传递的信息以后不需要引用 传递的信息与时间有关……
触觉 通道
250…
坐或站
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3. 中央视觉和周围视觉
2020/4/21
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。
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- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
3.2.1 眼睛的构造
眼球壁
外层：角膜、巩膜 中层（色素膜）：虹膜、睫状体、脉络膜 内层：视网膜
视锥细胞 中央凹处 需要光线激活 能分辨颜色
眼内腔
前房 后房 玻璃体腔
视杆细胞 边缘靠近眼球前方 不能分辨颜色
眼内容物
房水 晶体 玻璃体 角膜
屈光介质
眼睛视物的过程：
光线
瞳孔
圆形小孔，大小通过虹膜的肌肉动作发生变化 黑暗中较大，d=8mm； 明亮环境中变小，d=2mm
视错觉由人的生理心理特征决定。
如，长短错觉，横竖错觉、方位错觉、对比错觉。
Miiller-Lyer错觉及其变式
横竖错觉
Poggendorf错觉
37：33：35 法国国旗
3.2 视觉机能及其特征
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。
图3-8
视距：指人在控制系统中正常的观察距离。
观察各种显示仪表时，若视距过远或过近，对认读速度和 准确性都不利，一般应根据观察物体的大小和形状在380760mm之间选择最佳视距。
感受性与感觉阈限成反比，感觉阈限越低， 感觉越敏锐。
下限：刚刚能引起某种感觉的最小刺激值
绝对感觉阈限 感觉阈限
上限：仍能产生某种感觉的最大刺激值 （不能超出的最大值）
差别感觉阈限：刚刚能引起差别感觉的两个同 类刺激间的最小差异量。
3 适应
感觉器官经过连续刺激一段时间后，敏感性 会降低，产生适应现象。
例：“久居兰室而不闻其香”、“青蛙实验”
4 余觉
刺激消失后，感觉可以存在一极短时间，这 种现象叫余觉(短时信号存储机制)。
余觉延续 时间
听觉：2-4s 视觉：0.5s
应用：动画片
5 相互作用
在一定条件下，各种感觉器官对其适宜刺激的感受 能力都将受到其他刺激的干扰影响而降低，由此使 感受性发生变化的现象称为感觉的相互作用。
3.2.3 视觉机能
1.视角与视力 视角：确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 检查人眼视力的标准规定，当临界视角为1’时，视 力等于1.0,此时视力为正常。当视力下降时，临界视角 必然要大于1’，于是视力用相应的小于1.0的数值表示。 视力的大小还随年龄、观察对象的亮度、背景的亮度 以及两者之间亮度对比度等条件的变化而变化。
1）不同感觉的相互影响
例：微光刺激能提高听觉感受性，强光刺激则降低听觉感受性。
2）不同感觉的补偿作用：某种感觉消失后，可由其 他感觉来弥补。
例：聋哑人“以目代耳”，盲人“以耳代目”，触摸阅读
3）联觉：一种感觉兼有或引起另一种感觉的现象。
例：冷暖色调、色彩搭配学
6 对比
同一感受器官接收两种完全不同但属于同一类的刺 激物的作用，而使感受性发生变化的现象。 1）同时对比：几种刺激物同时作用于同一感受器官 时产生的对比。
内容大纲
感觉与知觉的特征 视觉机能及其特征 听觉机能及其特征 其他感觉机能及其特征 记忆、注意、思维和想象 人的个性心理特征
3.1 感觉与知觉的特征
3.1.1 感觉与知觉的概念
1 感觉 感觉是有机体对客观事物的个别属性的反映，是感觉器官 受到外界的光波、声波、气味、温度、硬度等物理与化学 刺激作用而得到的主观经验。 2 知觉 知觉是人对事物的各个属性、各个部分及相互关系的综合 的整体的反映。 3 感觉与知觉的区别与联系 感觉所反映的只是事物的个别属性。如形状、大小、颜色 等。通过感觉还不知道事物的意义，知觉反映的是包括各 种属性在内的事物的整体，通过知觉，可以知道所反映的 事物的意义。
2）继时对比：几个刺激物先后作用于同一感受器官 时，将产生继时对比现象
3.1.3 知觉的基本特征
1 整体性 2 选择性 3 理解性 4 恒常性 5 错觉
1 整体性
当人们感知一个熟悉的对象时，只要感觉了 它的个别属性和特征，就能使之形成一个完 整结构的整体形象。
影响知觉整体性的因素
1）接近 2）相似 3）封闭 4）连续 5）美的形态
2 选择性
人的周围环境复杂多样，大脑不可能同时对 各种事物进行感知，而总是有选择的将某一 事物作为知觉的对象。
1）对象和背景的差别 2）对象的运动 3）主观因素
3 理解性
用以前获得的知识和自己的实践经验来理解所 知觉的对象。（例：仁者见仁，智者见智）
晶状体 视网膜
拥有正常视力或矫正视力的人，晶状体将光线聚焦到 视网膜上的感光区域。物体距离较近时，肌肉收缩， 导致晶状体鼓起，物体较远时，晶状体变得平坦。
视锥细胞 视杆细胞
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。
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。
注意：语言的指导能唤起人们已有的知识和过去的经 验，使人对知觉对象的理解更迅速、完整。但不确切 的语言指导，会导致歪曲的知觉。
4 恒常性
由于知识和经验的参与，知觉表现出相对的稳 定性。
1）大小恒常性 2）形状恒常性 3）明度恒常性 4）颜色恒常性
8. 视错觉
是指观察注意对象所得到的印象与实际注意对象之间出现 差异的现象。
2.视野与视距 视野：人眼能观察到的范围，一般用角度表示。
静视野：在头部固定、眼球静止不动的状态下自然 可见的范围。
按眼球的工作 状态划分
注视野：在头部固定，而转动眼球注视某一中心时 所见的范围。
动视野：头部，p50 垂直面内视野，图3-8（b），p50
感觉反映个别，知觉反映整体，感觉是知觉的基础，知觉 是感觉的深入。
3.1.2 感觉的基本特征
1 适宜刺激 2 感受性和感受阈限 3 适应 4 余觉 5 相互作用 6 对比
1 适宜刺激
2 感受性和感受阈限
感受性：有机体对适宜刺激的感觉能力，它 以感觉阈限来度量。
感觉阈限：刚好能引起某种感觉的刺激值。