显示器设计
根据人信息处理的特点,对人机系统的显示器设计提出了种种要求。显示器的特性必须与人信息通道的特性相匹配。现以视觉显示器为主,介绍其基本原理如下。
视觉显示器 视觉系统是人在人机系统中接受信息的主要通道。现代飞机和飞船中的大量仪表和信号装置,常使人的视觉通道负荷过大,故不断改进视觉显示器的设计实属必要。
视觉显示器首先应能提供具有适宜亮度、对比、视角、波长和一定图形的视觉刺激。对字母和数字显示,指针和刻度要求,信号灯和开关装置,座舱和仪表照明以及特殊显示设备等,根据视觉生理-心理研究成果,均已有一系列规定标准。对各种特殊条件下的视觉功能,如暗适应曲线、颜色选择、舱外目标搜索和空间深径觉等,在专门手册中也都有标准数据可供设计工作参考。此外,还可利用视觉刺激进行编码,提供各式各样的特殊信息。如用不同颜色表示“安全”、“危险”、“正常”; 用不同形状提示特定动作; 用不同刻度代表飞行参数等。这种视觉编码技术在飞机显示器和控制器设计中已有广泛应用。
如何根据视觉信息处理的特点和各种视觉功能关系,设计具有特殊效果的新型显示装置,亦是视觉显示技术中的一个重要方向。兹举例如下。
(1) 利用中央视觉和周边视觉的关系。由于视觉的中央通道信息负荷过大,故必须设法发挥周边视觉的作用。为此,利用视网膜周边部分对运动目标和粗线条较为敏感的原理,已设计成功周边显示器。又如,根据视网膜中央部分和周边部分分辨率不同的原理,已设计成功双分辨率电视显示器。此种显示装置的中央部分保证高分辨率,而周边部分之分辨率较低,这样可压缩电视讯号的频带。
(2) 利用明视觉和暗视觉的关系。如夜航条件下舱内具有一定照明,飞行人员须用明视觉判读仪表,而舱外环境却要求用暗视觉看清微光下的目标,为此,根据明视觉与暗视觉的关系乃提出红光照明方案。红光既能保证视锥细胞的明视觉功能,又能较少破坏视杆细胞的暗适应状态而保持暗视觉功能,从而在一定程度上解决了夜航时舱内、舱外观察的矛盾。但有关照明医学工程问题尚涉及其它因素,现仍在努力探索中。
(3) 利用静止景物和运动景物间的关系。如用图象滤波等方法可使显示器的静止图象被削弱,而运动目标图象却得到增强。据此可设计出提高目标搜索效率的特殊显示器。
(4) 由统一近视和远视功能的观点出发,解决需交替对近处仪表观察和舱外远处目标搜索的矛盾。据此已设计成功平视显示器。
听觉显示器 听觉警告信号需有一定频率、强度和作用时间,可利用声音信号,也可利用语言信号。语言通讯系统必须与人听觉通道的信息加工特点相匹配。
触觉显示器 目前主要用于控制器。
数字电子技术和微处理技术在航空中的广泛应用,导致综合电子显示器的出现。它可将多种通道的信息经过计算机处理后综合显示在一个电子显示屏上,从而可提高显示的灵活性,节省仪表板空间和减轻飞行人员的工作负荷。