面向HUD的色彩分层策略与工效学评估

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HUD(Head Up Display),全称为平视显示器,因其可以帮助飞行员快速获取所需信息,提高飞行员的认知绩效,已经被应用到越来越多的军用和民用飞机上。HUD所承载的飞行信息种类繁杂、内容多,当前单一色彩编码的HUD界面已不能满足飞行员高效获取信息的需求,利用色彩分层的策略,可以有效的将HUD界面当中的信息进行重要程度的标记和区分。其次,在当前HUD界面色彩研究当中,还存在一个难以避免的问题:因HUD特殊的透明型材质,所设计出的界面色彩存在与背景环境颜色重叠的问题,这降低了界面信息的识别性,有悖于工效学设计的初衷,这一问题也是本文的一个重要关注点。本文主要由三大部分实验组成。第一个实验是基于色相的色彩分层实验,考虑给HUD加一个底色来解决界面色彩与环境色彩重叠的问题。这一底色是背景色,界面信息是前景色,色彩层级分为高、中、低三个层级,设计图标搜索实验,探究最优的色彩层级,最优的背景色与前景色组合。第二个实验是在色相实验结论的基础上,探讨饱和度、明度因素对搜索绩效的影响,饱和度、明度各分为三个层级。两个实验的结论如下:(l)背景色为红色,前景色为黄色和绿色时有最高的搜索绩效,且在界面设计当中可以将优先级别较高的信息设置为绿色,其他信息设置为黄色。(2)背景为红色,前景信息用黄色和绿色,两种前景色的HSV值分别是(120,66,99)和(60,66,99),(120,33,99)和(60,66,99),(120,33,66)和(60,99,99),这3组前景色有高的认知绩效。第三个实验是色彩分层的脑电实验,实验进行了频域、时频以及脑地形图的分析,对频域信息的theta/beta(TBR)的比值进行了重复测量方差分析,实验验证了前两个实验结论的有效性,即实验一、二中提供的色彩方案优于传统绿色的HUD界面,可应用于HUD色彩设计,并进一步得出在上述3组认知绩效高的前景色组合当中,最优的一组是:(120,66,99)(60,66,99)。
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