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人体工程学,环境艺术设计专业,1,第一章 人体工程学基本知识,1、定义：人体工程学是研究“人-机-环境”系统中人、机、环境三大要素之间的关系，为解决该系统中人的效能、健康问题提供理论与方法的学科。2、名称：该学科在美国称为人类工程学(Human Engineering)或人的因素工程学(Human Factors Engineering)，西欧多称为工效学(Engonomics)，日本称为人间工学，在我国名称尚未统一，除常用的人机工程学和人机工程设计外，还有人体工程学、人类工程学、人类工效学、工效学、工程心理学等。,山东大学现代工业设计研究所,2,3、发展历史：源于第二次世界大战中的军事科学技术。在坦克、飞机等内舱设计中的运用。二战后，人们把人体工程学的研究成果迅速有效的应用到空间技术、工业生产、建筑和室内设计中去。它起源与欧洲、形成与美国，作为一门独立的学科已经有近50年的历史。4、研究方法及应用范围：（1）人体测量，目的就是为了给研究者和设计者提供依据。我们生活和工作使用的各种设施及器具，大到整个生活环境，小到一个开关，与我们身体的基本特征有着密切的联系。使用时舒适程度如何，是否有利于提高效率，有利于健康。都设计到人体的测量数据。,山东大学现代工业设计研究所,3,（2）人体测量的内容：形态测量：长度尺寸、形体（胖瘦）、体积、体表面积。运动测量：测定关节的活动范围和肢体的活动空间，如：动作范围、动作过程、形体变化、皮肤变化。生理测量：测定生理现象，如疲劳测定、触觉测定、出力范围大小测定等。（3）应用范围：被广泛运用与建筑业、制造业、航空、宇航业。在建筑及室内设计中主要包括：人体尺寸、人体活动空间、出力范围、中心等。,山东大学现代工业设计研究所,4,5、人体工程学与其他学科的关系人体工程学与有关学科的关系如下图：,山东大学现代工业设计研究所,5,1、人体工程学与室内设计关系如下图：,第二章 人体与室内,山东大学现代工业设计研究所,6,（1）确定人和人际在室内活动所需空间的主要依据。（2）确定家具设施的形体、尺度及其使用范围的主要依据。（3）提供适应人体的室内物理环境最佳参数。2、人体的基本尺寸，人体活动空间以及人体运动的规律。（1）人体基本尺寸：人体尺寸是一门新兴的学科，它是通过测量各个部分的尺寸来确定个人之间和群体之间在尺寸上的差别的学科。,山东大学现代工业设计研究所,7,山东大学现代工业设计研究所,8,山东大学现代工业设计研究所,9,山东大学现代工业设计研究所,10,（2）尺寸的分类：构造尺寸：是指静态的人体尺寸，它是人体处于固定的标准状态下测量的。可以测量许多不同的标准状态和不同部位。如手臂长度、腿长度、座高等。它对与人体直接关系密切的物体有较大关系，如家具、服装和手动工具等。主要为人体各种装具设备提供数据。功能尺寸：是指动态的人体尺寸，是人在进行某种功能活动时肢体所能所能达到的空间范围，它是动态的人体状态下测得。是由关节的活动、转动所产生的角度与肢体的长度协调产生的范围尺寸，它对于解决许多带有空间范围、位置的问题很有用。,山东大学现代工业设计研究所,11,山东大学现代工业设计研究所,12,在室内设计中最有用的是十项人体构造上的尺寸，它们是：身高、体重、坐高、臀部至膝盖长度、臀部的宽度、膝盖高度、膝弯高度、大腿厚度、臀部至膝弯长度、肘间宽度。,13,山东大学现代工业设计研究所,14,（3）人体尺寸的差异种族差异：不同的国家，不同的种族，因地理环境、生活习惯、遗传特质的不同，人体尺寸的差异是十分明显的，从越南人的160.5厘米到比利时人的179.9厘米，高差幅竟达19.4厘米。世代差异：我们在过去一百年中观察到的生长加快（加速度）是一个特别的问题，子女们一般比父母长的高，这个问题在总人口的身高平均值上也可以得到证实。年龄的差异 ：年龄造成的差异也应注意，体形随着年龄变化最为明显的时期是青少年期。儿童的人体尺寸资料对于设计儿童用具、设计幼儿园、学校是非常重要的。考虑到安全和舒适的因素则更是如此。设计中涉及老年人的人体尺寸，至少有两个问题应引起我们的注意：（1） 无论男女，上年纪后身高均比年轻时矮。（2） 伸手够东西的能力不如年轻人。,山东大学现代工业设计研究所,15,山东大学现代工业设计研究所,16,性别差异 ：调查表明，女性与身高相同的男子相比，身体比例是不同的，妇女臀部较宽、肩窄，躯干较男子为长，四肢较短。在设计中应注意这种差别。根据经验，在腿的长度起作用的地方，考虑妇女的尺寸非常重要。,山东大学现代工业设计研究所,17,百分位数表示人体尺寸的等级，即表示在某一身体尺寸范围内，使用者中有百分之几大于或小于给定位。例如，我国成年人身高的百分位数为1583mm它表示该年龄组男性中身高等于或小于1583mm者占5，大于此数者占95。设计范围越大，制成设备和工具的适用度就越高，可使用的人数就越多。,山东大学现代工业设计研究所,18,第三章 人的知觉与感觉与室内环境,知觉和感觉因素是指人对外界环境的一切刺激信的接收和反应能力。 了解知觉和感觉，不但有利于了解人类心理，而且对在环境中人的知觉和感觉器官的适应能力的确定提供科学依据。,山东大学现代工业设计研究所,19,一、基本术语释意 视野：视野是指眼睛固定于一点时所能看到的范围。绝对亮度：眼睛能感觉到光的光强度。 相对亮度：相对亮度是指光强度与背景的对比关系，称为相对值。 辨别值：光的辨别难易与光和背景之间的差别有关，即明度差。 视力：视力是眼睛测小物体和分辨细节的能力，它随着被观察物体的大小、光谱、相对亮度和观察时间的不同而变化。,山东大学现代工业设计研究所,20,残像：眼睛在经过强光刺激后，会有影像残留于视网膜上，这是由于视网膜的化学作用残留引起的。残像的问题主要是影响观察，因此应尽量避免强光和玄光的出现。 暗适应：人眼中有两种感觉细胞：锥体和杆体。锥体在明亮时起作用，而杆体对弱光敏感，人在突然进入黑暗环境时，锥体失去了感觉功能，而杆体还不能立即工作，因而需要一定的适应时间。,山东大学现代工业设计研究所,21,色彩还原：光色会影响人对物体本来色彩的观察，造成失真。影响人对物体的印象。日光色是色彩还原的最佳光源，食物用暖色光、蔬菜用黄色光比较好。 噪声：最简单的定义是：噪声是干扰声音。凡是干扰人的活动（包括心理活动）的声音都是噪声，这是从噪声的作用来对噪声下定义 触觉：皮肤的感觉即为触觉,山东大学现代工业设计研究所,22,二 、人与环境的关系 影响人类生活环境的因素可分为以下4种： 物理环境：声、光、热的因素化学环境：各种化学物质对人的影响 生物环境：各种动植物及微生物对人的影响 其他环境 ：心理环境等其中物理环境与环境设计的关系最为密切，知觉与环境是相互对应的，视觉光环境、听觉声学环境、触觉温度和湿度环境。,山东大学现代工业设计研究所,23,三、知觉和感觉器官 知觉和感觉器官的共同特征是：（1） 知觉时间：感觉器官到达知觉的一定时间。（2） 反应时间：感觉器官受到刺激到引起反应的时间。（3） 疲劳： 对刺激反应迟滞时，即感觉和知觉有了疲劳的现象。（4）感觉叠加：两个刺激叠加，强度加大。,山东大学现代工业设计研究所,24,四、视觉与环境设计 （一）视觉特征 视觉是光进入眼睛才产生的由于有了视觉，我们才知道各种物体的形状、色彩、明度，一般来说人类获得的信息80%来源于视觉的。 （二）视觉要素 1、视野 ：视野是指眼睛固定于一点时所能看到的范围。（1）主视野、余视野：主视野位于视野的最中心，分辨率较高，余视野位于视野的边缘，分辨率较低。,25,（2）不同色彩的视野 ：不同色彩的视野是不同的，人眼中红、黄、绿色的视野较小，而白、青色的视野较大。 视野有这样的设计规则：重要的：3以内；一般的：2040以内；次要的：4060。一般不在80视野之外设置，因其视觉效率太低。 如下图：,山东大学现代工业设计研究所,26,山东大学现代工业设计研究所,27,2、光感 （1）绝对亮度 ：眼睛能够感觉到光的光的强度。 （2）相对亮度 ：相对亮度是指光强度与背景的对比关系，称为相对值。,（4）辨别值 ：光的辨别难易与光和背景之间的差别有关，即明度差 。3、视力 ：视力是眼睛测小物体和分辨细节的能力，它随观察物的大小、光谱、相对亮度和观察时间的不同而有变化。,（3）光亮范围 ：光感不仅与强度有关，还与光的范围大小有关，并与其成正比。,山东大学现代工业设计研究所,28,2022/11/27,29,4、色彩 （1）色彩的知觉范围 ：视野内色彩感觉不是完全相同的，视野的边缘部分虽然能觉察到物体，但感觉不到色彩。,（2）色彩与亮度 ：人的眼睛能分辨出10 万种不同的颜色，但光线很暗时一切都是灰色。 5、眼的调节 眼的调节主要有三个方面：眼球的运动、远近的调节、双眼的聚焦。 眼球的运动是水平比垂直快。,山东大学现代工业设计研究所,30,可编辑,31,（三）视觉现象 1. 残象 ：眼睛在经过强光刺激后，会有影象残留于视网膜上，这是由于视网膜的化学作用残留引起的。残象问题主要是影响观察，因此应尽量避免强光和眩光的出现。（解决眩光问题、建筑入口设计） 2. 视错觉 ：视觉和外界的事实不一至时，会发生知觉的错误，大部分的错觉发生在视觉方面，错觉发生的因组有诸多方面：一是外界刺激的前后影响，二是脑组织的作用，三是环境的迷人现象，四是习惯，五是态度 。,山东大学现代工业设计研究所,32,（四）视觉环境视觉主要指在人们的生活环境中带有视觉因素的环境问题，视觉环境的问题有主要分为两个问题，一是视觉陈示问题；二是光环境问题。1.视觉陈示 陈示：是指各种视觉信息通过一定的形式陈列出来。 视觉陈示：是指以视觉为感觉方式的形式来传递各种信息。 视觉陈示的原理 良好的视觉陈示应注意以下几个因素：,山东大学现代工业设计研究所,33,视距：陈示的视距对细节、位置的设计很重要。眼睛喜欢在视区内进行跳跃和静止两种形式的运动，即“游览”和“凝视”。大部分实验的人首先凝视所看材料的上方某一点，然后移向视区中心的左边。视角：左右视角：30度以内为最好视力范围。30-60度以内为颜色辨别最好视力范围。上下视角：视平线以上25度为眼睛最大转动角度。视平线以下30度为眼睛最大转动角度。 照明 环境状况 整体效果 视觉陈示的方式,山东大学现代工业设计研究所,34,2. 光环境设计 考虑要素 :1）适当的亮度：细微的工作照度高；粗放的工作照度底。观察运动物体照度高；观察静止物体照度底。 2）工作位置的照明,山东大学现代工业设计研究所,35,3）工作位置和背景的亮度差：局部的照明与环境背景的亮度差别不宜过大，太大容易造成视觉疲劳。 4）眩光和阴影的避免：一是将光源移出视野；二是运用间接照明。 5）暗适应问题,山东大学现代工业设计研究所,36,五、听觉环境设计（一）听觉 听觉是除视觉外人类的第二大感觉系统，他由耳和有关的神经系统组成。听觉的主要因素包括：音调（频率）、响度、声强。 （二） 听觉环境 室内听觉环境主要包括两大类，一类是使人爱听的声音如何为人听得更清晰、效果更好，这主要是音响、声学的问题。第二类是人不爱听的声音 ，如何去消除，即噪音控制。,山东大学现代工业设计研究所,37,（三）噪音控制听觉有两个基本功能：传递声音信息；引起警觉，即警报的作用。 1. 噪音的定义 最简单的定义是：噪音是干扰声音。它能引起人强烈的心理反映。2. 噪音的心理和生理作用 噪音可以引起： （1）警觉干扰 ; （2）睡眠干扰 ;（3）心理应激,山东大学现代工业设计研究所,38,3. 噪音与作业效能 噪音对体力作业的影响很小，但对人的思维活动和需要集中精力的活动干扰极大。分析噪音对作业的影响必须考虑以下几个因素：（1）噪音的强度； （2）噪音的性质:是连续的还间断的，是预料之内的还是预料之外的； （3）噪音中也可能包含着有用的信号，如纯机器噪音（监视发动机工作就需要分辨噪音信息） （4）作业性质:例如是单调工作还是充满刺激的活动。,山东大学现代工业设计研究所,39,4. 噪音的生理作用（1）血压升高 （2）心率加快 （3）皮下血管收缩 （4）代谢加快 （5）消化减慢 （6）肌肉紧张,山东大学现代工业设计研究所,40,5. 噪音适应 从噪音问题日趋严重和噪音引起的讨厌心理来看，只能说人无法适应噪音的，即使存在一定的适应能力，也远远小于噪音的有害作用。 6. 实行噪音防护，可以从以下几个方面入手： （1）噪音防护设计 :选用消声的建筑材料和在建筑内合理的布局房间。 （2）减少噪音源 :封闭噪声源。一般隔音墙内壁应安装吸音材料，墙的自重要大，以保证隔声效果。 （3）个人防护措施,山东大学现代工业设计研究所,41,室内降低噪音的处理,墙面用软包,顶面弧形处理,墙面用镂空材料,山东大学现代工业设计研究所,42,第四章 人的行为心理和空间环境,人的行为特征因人类社会的复杂多样，受其各种因素的影响，诸如文化、社会制度、民族、地区等，因而呈现出复杂多样的行为特征。在这里我们只研究与我们设计有关的那部分人类行为的特征。一、心理空间 心理空间：人们并不仅仅以生理的尺度去衡量空间，对空间的满意程度及使用方式还决定于人们的心理尺度，这就是心理空间。空间对人的心理影响很大，其表现形式也有很多种。,山东大学现代工业设计研究所,43,（一）个人空间：每个人都有自己的个人空间，这是直接在每个人的周围的空间，通常是具有看不见的边界，在边界以内不允许“闯入者”进来。它可以随着人移动，它还具有灵活的伸缩性。,儿童总是渴望亲密的交流,这样他(她)所需要的交流空间就很小;,但617岁的少年,则呈现出一种稳定的倾向,即随着年龄的增长,个人空间也在增大;,山东大学现代工业设计研究所,44,到了老年,又由于感觉系统变得较为迟钝,人际交流时语言减少,需表情和体态等多方面的帮助和暗示来完成,因而个人空间又呈缩小状。,到了青年后,则表现为一种稳定的成人行为模式,这是由不同年龄对私密性的不同要求所造成的。,山东大学现代工业设计研究所,45,（二） 领域性：“领域性”是从动物的行为研究中借用过来的，它是指动物的个体或群体常常生活在自然界的固定位置或区域，各自保持一定的生活领域，以减少对于生活环境的相互竞争，这是动物在生存进化中演化出来的行为特征。人类因为“领域性”对人已不再具有生存竞争的意义，而更多的是心理上的影响。,山东大学现代工业设计研究所,46,山东大学现代工业设计研究所,47,(三).人际距离 人与人之间的距离的大小取决于人们所在的社会集团（文化背景）和所处的情况的不同而相异。赫尔把人际距离分为四种：密友、普通朋友、社交、其他人。有实验对等车的人进行观察，男人比女人站得离他人更远，异性比同性更远些。,山东大学现代工业设计研究所,48,人的空间行为是一种社会过程。使用空间时人与人之间不会机械地按尺寸排列,而会有一定的空间距离, 它是空间中个人的自我边界,且边界亦会随两人关系亲近而互相融合。此模式充分说明了空间的确定,远不是按人体尺寸来排列的。只有当设计的空间形态与尺寸符合人的行为模式时,才能保证空间合理有效地利用。,山东大学现代工业设计研究所,49,二、人在空间中的定位 从研究中可以看出，人们总是设法站在视野开阔而本身又不引人注意的地方，并且不至于受到行人的干扰。,山东大学现代工业设计研究所,50,在选择餐馆的座位时，人们愿意坐在靠边桌旁而不是中间的桌子。,山东大学现代工业设计研究所,51,三、空间环境和人际交流 人类的行为模式与空间的构成有密切的关系，在费思汀格的研究中发现位于群体布局中央的人有较多的朋友 。（一）捷径效应 ：所谓捷径效应是指人在穿过某一空间时总是尽量采取最简洁的路线，即使有别的因素的影响也是如此。,山东大学现代工业设计研究所,52,（二）幽闭恐惧 幽闭恐惧在人们的日常生活中多少会遇到的，人们在生活中总会有一种危机感，会莫名其妙的认为“万一”发生问题会跑不出去，原因在于人们对自己的生命抱有危机感，是由于我们的空间形式隔断了我们与外界的直接联系。 开窗对于人的影响并不在于采光、通风，因为这些都可以通过人工的方法解决。而在于人能够与外界发生联系。,山东大学现代工业设计研究所,53,（三）恐高症 人类自从生活在了平稳的地面后就对高处产生了本能的恐惧感。登临高处，会引起人的心跳和血压的加快，在这种情况下，许多在一般情况下是合理的和足够安全的设施也会被人认为是不够安全的。,山东大学现代工业设计研究所,54,完,谢谢！,山东大学现代工业设计研究所,55,2022/11/27,56,