梁晓帆 教育部实验室安全卫生研习,人因工程学 I,人因工程定义,人因工程是了解人的能力与限制，而应用于工具、机器、系统、工作方法和环境之设计，使人能在安全舒适及合乎人性的状况下，发挥最大工作效率和使用效能，并提高生产力及使用者的满意度。 资料来源：中华民国人因工程学会 (Ergonomics Society of Taiwan) http:/www.est.org.tw/index.htm,背景介绍：人因工程背景介绍,二次大战前： 1900年代初期，Gilbreth夫妇致力于动作研究和工场管理方面之研究。成果包括技术性工作的绩效与疲劳之研究，和设计残障者适用的工作站与装备。 圖片來源： http:/www.techdirections.com/html/FP-Gilbreth.html,背景介绍,二次大战后： 1945年，美国军方成立工程心理学实验室。 1949年，Ergonomics Society在英國成立。 http:/www.ergonomics.org.uk/ 1957年，Human Factors and Ergonomics Society在美國成立。 http:/hfes.org/ 1959年，International Ergonomics Association成立。 http:/www.iea.cc/ 1993年，中華民國人因工程學會(Ergonomics Society of Taiwan)成立。 http:/www.est.org.tw/index.htm,个人意外发生程序模型,暴露于危害状态,危害的感知,危害的认知,决定避免,避免的能力,安全的行为,不安全的行为,机会,机会,意外,没有意外,否,否,否,否,是,是,是,是,感应能力、感知能力、警醒状况等,经验、训练、心智能力、记忆能力等,经验、训练、态度、动机、冒险程度、个性等,人体计测、生物力学、运动能力等,(Ramsey, 1985),危害的感知,人类接收外界讯息的管道:,危害的感知,视觉系统概述,视觉系统概述,刺激原：光线 能夠刺激眼睛的視網膜而產生視覺的輻射能 可見光譜 380 780 nanometer 光线的强度 光源 光强度(Luminous Intensity) ，单位：烛光(Candela, cd) 光通量(Luminous Flux)，单位：流明(Lumen, lm) 放射至物体表面 照度(Illumination) ，单位：呎烛光(Footcandle, fc lm/ft2) 照度(Illuminance) ，单位：勒克斯(Lux, lx lm/m2) 反射 亮度(Luminance) ，单位：呎朗伯(Footlambert, fL lm/ft2)；cd/m2 反射比(Reflectance),视觉系统概述,CIE 色彩图 根据三原色(RGB)绘制人类所能感受的所有颜色 Munsell 色锥 以色调、饱和度与明度来描述颜色,视觉系统概述,接收系统：眼睛与视觉神经 物体反射的光线 ? 角膜(Cornea) ? 水样液(Aqueous Humor) ? 瞳孔(Pupil) ? 水晶体(Lens) 折射 ? 玻璃液(Vitreous Humor) ? 网膜(Retina) 网膜(Retina) 锥状细胞(Cone) 分布：集中在中央小窝(Fovea)附近 特性：视锐度高、能辨色彩，但需在光线充足的情况下作用 杆状细胞(Rod) 分布：网膜的四周 特性：视锐度低、只能辨别黑白，但可在光线不足的情况下作用,视觉系统概述,物体大小 视角 物体细节 视锐度(Visual Acuity) 眼睛能够分辨物体细节的能力 = 1/视角 衡量方法：最小可判离敏锐度(Minimum Separable Acuity) 物体对比 对比敏感度(Contrast Sensitivity) 景深感知 经验法则,Light: Wavelength,Light: Intensity,Brightness: Subjective experience of visual intensity,CIE color space,Based on human color perception RGB (red, green, blue) All colors that can be humanly perceived can be plotted within this space. The area within the triangle represents the colors that can be displayed by a typical television monitor. The “+“ indicates the “white point“ of the monitor. x = X / (X+Y+Z) y = Y / (X+Y+Z),Munsells color dimensions,Eye: The Retina,Eye: Rods and Cones,Eye: Rods and Cones,Object size: Visual angle,For visual angles is less than 10 degrees: VA: Visual Angle H: Height of the object D: Distance (1 minute of arc: 1/60 of 1 degree),Object detail: Visual acuity,Visual acuity = Measurements Minimum separable acuity General measurement of smallest detail detectable Vernier acuity Are lines aligned? Landolt ring Is the gap in a ring detectable? Snellen acuity Measurement of detail revolved at 20 ft. (6 m.) 20/20,Contrast sensitivity,Modulation contrast (C) Lmax: The maximum luminance Lmin : The minimum luminance Threshold contrast (CM) The minimum amount of contrast that can just be detected Contrast Sensitivity (CS) The reciprocal of the threshold contrast,Influences on Contrast Sensitivity,Spatial frequency (cycles/degree) Most sensitive around 2-4 cycles/degree Contrast Black print on gray The level of illumination of the stimulus Reading map in poor light Eye itself Age Dynamic environment Motion,Depth perception: Top-down processing,Linear perspective Converging of parallel lines (the road) Relative size Two trucks Interposition Two buildings Light and shading Location & 3-D Textural gradients The cone field Relative motion Distant object ? Smaller movement,危害的感知,听觉系统与其它感觉系统概述,听觉系统与其它感觉系统概述,刺激原：声音 能够刺激耳朵而产生听觉的振动波 频率 每秒钟压力变化的周期次数，单位：赫(Hertz, Hz) 强度 声压水平(Sound Pressure Level, SPL) SPL(dB) = 20 log (P1/P2) P1 and P2: Pressures 复合音 位置,听觉系统与其它感觉系统概述,接收系统：耳朵 外耳、中耳以及内耳 响度(Loudness) ? 强度 0 db = A pure tone of 1,000 Hz at 20 micro Newtons/m2 音调(Pitch) ? 频率 20 20000 Hz 音色(Timbre) ? 复合音 感知位置 ? 位置,Ear,Loudness and pitch,Psychophysical scaling Loudness (Sone) 1 sone = the loudness of a 40 db tone of 1000 Hz Loudness approximately doubles with each 10 db increase in sound intensity,Loudness and pitch (Cont.),Frequency influence Range: 20 to 20000 Hz Most sensitive to sounds of around 4000 Hz Equal loudness contours (phon) 1 phon = 1 db of loudness of a 1000 Hz tone 40 phons = 1 sone 50 phons = 2 sones 60 phones = 4 sones 30 phones = 0.5 sones,Masking,Principles for design The minimum intensity difference necessary to ensure that a sound can be heard is around 15 db above the mask. Sounds tend to be masked most by sounds in a critical frequency band surrounding the sound that is masked. Low-pitch sounds mask high-pitch sounds more than the converse.,听觉系统与其它感觉系统概述,触觉/肤觉 键盘、手套、盲人点字、虚拟实境等 肢体位置的感觉(Proprioception)与肢体移动的感觉(Kinesthesis) 游戏杆、鼠标、方向盘等 前庭(平衡)感觉(Vestibular sense) 空间迷向(Spatial disorientation) 动晕症(Motion sickness),感知的一般原理,由上而下(Top-down)与由下而上(Bottom-up)程序 Top-down What should be there 经验、知识、预期心理 Bottom-up What is there 感应 讯号侦检理论(Signal Detection Theory, SDT) 敏感度 Bottom-up 操作者行为 Top-down,感知的一般原理,辨别(Discrimination) 相似程度 绝对判断(Absolute Judgment) Vs. 相对判断(Relative Judgment),Bottom-up vs. Top-down Processing,Experience,Stimulus World,Know