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設計中的男女尺寸

2013-05-19 16:09:38 作者:


序言

史蒂芬•B•威廉克斯博士( Stephen B.Wilcox,Ph.D )

我很榮幸地受邀為 《 設計中的男女尺度 》 一書的修定版撰寫序言,它是滿足人們生產與環境需求的傳統工具。下面,我將 《 設計中的男女尺度 》 置于它代表的規則背景之中,簡要討論下它的歷史價值與重要性,井且描述一些在本書第一版出版后出現的闡述人類尺度主題的其他研究方法。

人類測量學( Anthropometry ) 

人類測量學是對人體外形與尺度的研究,正如 1995 年約翰•A •羅巴克(john A.Roebuck, Jr. )所下的定義:“(它是一門)確立起實體幾何學、質量性質和人體力量能力的度量科學和應用藝術。這一名稱起源于希臘語的‘人’ ( anthloPos ) ,意指人類;以及希臘語的測量 ( rnetrikos )一詞。”

 依據史蒂芬•菲森特( Stephen Pheasanl ) 1996 年的研究人體測量學的歷史可以追溯到文藝復興時期。他引用了阿爾布雷特•丟勒(Albrecht Dorer )的 《 人類比例四書 》 ( Four Books of Human Proportions)丟勒通過圖例描述了各種各樣的人體以及列奧那多•達芬奇(L eonardo da Vinci )的古典繪圖。但是,普遍認為:該領域起源于體質人類學( physical anthlopology ) ------- 一門在 19 世紀出現的學科,它主要關注不同人種起源的人們之間的身體差異。為體現出這種比較,必然要發展兩套測量工具: ① 通過個體獲得的數據測量技術; ② 將個體信息轉換為概括性數據的統計學方法,從而捕捉到群體特征。這樣,由 19 世紀自然人類學家發展起來的大多數基本的人類測量學技術,我們今天仍在繼續使用。他們指明了如何能夠限定身體的解剖姿態,允許在給定距離范圍內進行持續的(例如可重復性)測量。如果你曾努力地測量胳膊的長度,你會知道那不是一個小問題。【從你肩膀某點到你手腕某一點的長度(假定不包含你的手)你測量過嗎?19世紀體質人類學也發明了概括群組信息的方式,核心概念是百分位數的( Percentile),或是等于或大于一定百分比數字的人口數。因此人們使用了這種神秘的規律,在少數學術機構之間傳遞信息:而且最壞的是利用這種使用特權服務一些相當有害的目的,例如表現歐洲人一些“所謂的”基因優勢。軍隊發現了可以用來決定士兵裝備尺寸的人類測量學價值,例如軍裝、鋼盔、轟炸機駕駛艙【赫茲伯格 (Herizberg ) , 1995】。軍隊充分利用俘虜資源加以測量,這樣他們就能夠進行大規模的人類測量學研究。所有這種研究的普遍規律是抽樣范圍越大,數據就越有效。事實上,這意味著你測量的人越多,你就更有信心比那些隨意的錯誤曲解得到更真實的答案。這也正是為什么軍事數據會在人類測量學應用上扮演一個重要的角色。

男人與女人的尺度

亨利•德雷福斯與其他研究人員的才智確保了人類測量學能夠作為一種生產--------設計工具被得以利用。設計師亨利•德雷福斯與亨利•德雷福斯事務所,是引領人體工程學領域( human engineering )的先鋒,人體工程學現在被認作人類測量學的一個分支學科。人體工程學是運用有關人類的知識去從事設計。亨利•德雷福斯與他的事務所并沒有大規模搜集整理新的人休工程學數據,而是大量地將這些數據(特別是由軍隊收集的人類測量學數據)轉換為可以被設計師們所運用的優美形式。自 1960 年出版《人體尺度 》 以來, 1974 年出版 《 人體比例 l / 2 / 3 》 、 1981 年出版 《 人體比例 7 / 8 / 9 》 , 1993 年出版《設計中的男女尺度 》 ,亨利•德雷福斯事務所為廣大設計群體提供了事務所多年積累的能夠支待設計者設計實踐的信息。這類資料使設計受益能淺,事實是即便不是人手一冊,在設計單位的圖書室里也至少擁有一本以上這樣的資料集。這些資料的重大價值在于:它們是由設計師親手開發,并專為設計師所使用的。這樣,它們被精心完美地設計,以信息資料應用于真實設計實踐的頂測方式來體現信息數據。我們特別感謝阿爾文•R•狄里所提供的這些資料。我相信他是首位在工業設計咨詢公司中專門從事人體工程學的專家。他的研究成果是亨利•德雷福斯事務所設計理念的體現。阿爾文•R•狄里在公司工作四十余年,已經成為亨利•德雷福斯事務所設計實踐活動的一個組成部分。他是 《 人體尺度 》 和 《 設計中的男女尺度 》 的作者,還是 《 人體比例 》 系列書的合著者之一,這些資料集中的許多內容都表現了其具創新性的工作。修訂版的 《 設計中的男女尺度 》 給設計師提供了各種高度有效的制造產品或創造環境的信息資源工具。它運用“百分位數人口’ ( Percentile person )的概念提供了平均身體尺度和極端尺度(第 1 百分位數和第 99 百分位數)對于任何設計人員來講它都是一種重要的工具。自從第一版出版以來,人們已經開發出多種研究人類測量尺度的工具。我將在其后的內容里介紹一些這樣的工具。

傳統數據系統 

《 設計中的男女尺度 》 是對可獲取數據資料的較大范圍概括總結。但是,有時也需返回到原始數據,一些好的資料來源包括如下.

菲森特( Pheasant ) ( 1996 年)對于民用人體測量學數據資料來講是個巨大的資源。它為美國等許多國家提供了單獨的數據,為英國提供了與年齡相關的數據,這一數據與美國的相當接近。羅巴克( Roebuck ) ( 1995 年)提供了由美國衛生和福利部( Department of Health and Human Services )提供的,來自于美國民用人類測量學研究的少量概括性數據。它也包含著關于如何收集人類測量學數據的許多有用資料。 《 軍隊手冊:美國軍事人員人體測量學 》 (The Military Handbook: Anthropometry of U.S.  Military Personel )包含有來自于大量軍隊研究的最復雜的軍事數據資料。

T.格雷納( T.Greiner ) ( 1990 年)專門提供了手部詳細的人體測量學資料。

R.懷特( R.Wllite ) ( 1982 年)專門為腳部提供了詳細的人體測量學資料。

由美國汽車工程師協會1977 年出版的《為嬰兒、兒童和 18 歲以下年輕人產品安全險設計的人體測量學 》包含了為孩子們提供的詳細人體測量學數據。

人體掃描

傳統的人體測量學是二維的。它提供了各種長度尺寸的范圍,如 《 設計中的男女尺度 》 的內容,努力將這些尺度與正面視域和側面視域聯系起來。所缺少的一個環節是一種實際身體幾何圖形的三維化( 3D )圖片。舉例來說,我曾努力去探明,假定干衣機放置在一定離地高度上,把干衣機設計成多深才能夠允許身材最矮小的婦女夠到機器的最深處呢。這本質上是一個三維的問題,而不容易以傳統人體測量學數據去解釋。圍繞這個問題的種方式是創造實際身體的三維圖像。原始的3D方法已經被使用了很多年(石膏模型、笛卡爾的測量體系、多種觀點的人體測量學等)。 19 世紀 70 年代開始出現對人體掃描[約翰和黎歐克斯 ( PJohn , and MRioux ) , 1977 年]。特別是激光掃描技術正在變得越來越精細,并且現在被廣泛加以運用。但是,它也有一定的局限性,最重要的是整合人體的完整數據是極端復雜的。然而人體掃描在設計中扮演著一個越來越重要的角色,隨著技術的發展,這種趨勢將會愈加明顯。事實上,人們正在開發大規模的 3D 數據系統,包括美國國防后勤局研制的服裝研究網絡計劃和美國及歐洲民用體表測量學資料。 CAESAR 是一個使用 3D 人體測量學技術三維捕捉人體表面數十萬個點的合成操作項目。它的目標是提供能夠被整合入計算機輔助設計軟件包的數據。關于 CAESAR 的信息資料可以從下列網址獲得: httP : / / www.sae.org 和 http ://www.hcc.af.mil/cardlab。關于人體掃描,至少有八個掃描系統經常在使用。最常用的系統依存于“激光條碼’方法;其他方法包括‘圖形光線投影法”和“立體攝影測量術”【約翰和黎歐克斯, 1977 年以及德納和范 · 德 · 渥特(, 1999 年)

人體建模軟件 

3D 人體測量學的另一種方法是創造一個實際的三維人體。主要優點是設計者可以用簡單的人機工程學來完成使用傳統人類測量學數據極為困難的任務-----依賴模型可以進人一個限定尺度的干洗機,圍繞模型旋轉手指并且觀察手指需要控制的位置等。這一類型有三個主要的系統。 ( 1 ) “杰克” ( Jack )最初是由賓夕法尼亞大學開發的,現在工程動畫公司負責銷售。“杰克”是能夠使使用者在真實環境中定位各種尺寸的數字人,安排任務并且分析他們的表現“杰克”可以提供關于“他”能夠看到和達到的信息、“他”的舒適程度、受傷害的時間及原因,甚至“他”的力量極限等。( 2 ) ‘安全工作”是另外一種“人體模型程序。它不具備“杰克”所具有的所有功能,但是它有一種與之根本的區別,白不遵循“百分位數”的概念。“第 1 百分位數人口和第 99 百分位數人口”是一種考慮人口極端數據的標準方式(并且,當然地被廣泛用于 《 設計中的男女尺度 》 ),是合理的第一步或者說捷徑。但是,它存在著根本的問題-----現實中沒有人是極端或一貫極端的「麥克康威爾和羅賓特, 1981 ]。采用不同的統計方法出現的極端化人口數量結果實際上都是不同的。一個人可能會又矮又胖,而另外一個人可能腰圍比較粗,第三個人則可能是長腿短臂等等。“安全工作’通過發展“邊緣模式”概念來研究這些問題,代表著在各個方面極端化的實際人口,來反對那種并不存在的“百分位數人口”。這樣,“安全工作”就綜合了相關的數據(例如測量在不同尺寸之問關聯的數據)和尺寸。舉例來講,這樣你能夠細化一個尺度(如腿長) , 并且得到那樣腿部長度的人在其他尺度上不同的圖片(如臂比)。 ( 3 ) RAMSIS是另一個重要的人類模型程序,它通常主要運用于汽車工業中。

其他人類測量學軟件

“人類尺寸 2000 ”則代表了人類測量學的另外一種方法。“人類尺寸,是由開放人體工程學所創建的,是一個點擊查詢測量數據的軟件包,使用者可以點擊相關尺度,然后選擇國籍、年齡組和百分位數值。它實際上是一個相對于電子模型的電子文件數據。它包含著來自英國、美國、中國、荷蘭、法國、德國、意大利和日木的成人信息;也包含著英國和美國嬰兒(0—24 月)和兒童( 2—17 歲)的數據,大部分信息來自于民用資源,例如由美國國家健康利營養檢驗調查所獲取的信息。

使用者的檢驗

暫不考慮所使用的人類測量學工具,用真人去檢測一個給定的設計是非常重要的,即施行一定形式的‘可用性檢測”【Usabilitr testing ,參見 1993 年尼爾森 ( Nielsen )關于完整的可用性檢測]。“真實的”適用性研究可以用人類模型軟件進行,但結果仍有一定程度的理論化,直到有研究人員創造了一個模型,并且用實際的人去檢測它。富有挑戰性的是用合適的人去檢測它。方法之一是在他們尺度范圍之內(例如:身材、手的尺寸)找出極端化的個體去檢測確定極限。當然,這些個體并不可能代表所有類似他們身材的人的其他尺度,但至少提供了一個‘明智的檢測方法”適應于我們所了解的‘第 1 百分位數或第 99 百分位數人口”的實例另外,如果沒有數據作依據,很難預測舒適和“自然”的感覺。但是過分完全依賴這些檢測方法可能會造成可怕的錯誤。需要超越一些僅憑感言的判斷方法,這正是出版 《 設計中的男女尺度 》 (修訂版)的原因。另一方面完全依賴于沒有真實世界驗證的數據恰恰是錯誤的。

結論

概括地說, 《 設計中的男女尺度 》 (修訂版)是一件寶貴的工具,它最大的優點之一便是提供了清晰、可供使用的信息,能夠直接運用于與設計相關的決策。本書的上一版本曾經僅僅是設計者所需要的人體測量學工具,而今天,它更可能被應用于與提供了三維人體測量學的其他工具相結合。

人類因素:簡史

“人類因素”術語包含著生理學和心理學兩方而的因素,涵蓋著影響人們使用工具或在人工環境中工作的表現。例如,敏銳的視覺、聽覺、觸覺、溫度和濕度都是影響其表現的十分重要的因素。但是,也要同時考慮人員的訓練程度、飲食狀況以及其他因素。人類因素是一個逐漸積累數據資料的領域。 《 設計中的男女尺度 》 是人類因素領域中的自然產物,它已被證明對于工程師、建筑師、工業設計師、室內設計師、手工藝人、藝術家和學生都是有益的。為人類勞動提供便利的設計開始于史前的工具創造。在東非肯尼亞發現了距今百萬年以前的原始人骨骸,其中包括骨頭和石制工具。拇指工具( thumb tools )可能用于刮削動物表皮,而手掌工具( hand tools ) 可能用于更沉重的工作,那時工具已經成為手的延伸。弓和箭進一步延伸了手臂。弓設計用來加強獵人或戰士的力量。箭的長度被設計來實現弓可以達到的最大射程。由于制作材料易于腐爛,這類工具起源的年代肯定已經不為人知了。土耳其的加泰土丘( Catal Huyuk )出土了 9 000 年前的黑耀石鏡子。鋒利的、帶凹口的邊緣被一個類似石膏的材料所包覆,以保護使用者或提供舒適感。 4 000 年以前,巴基斯坦西部的摩亨佐-----達羅開始使用戰車。戰車設計適合駕駛者和射手肩并肩乘坐的需要。空間必然限定了車輪的間距------類似于標準的四輪馬車車轍和早期的鐵路鐵軌標準。古代人們利用腕尺(肘到中指指尖)實施測量工作,古埃及人發明了椅子、具有通風性的床、快速四輪馬車、適于航海的船只等。與之類似,到中世紀,測量采用身休的某一部分來確定長度,座位高度將等于五個拳頭或半個腿長。不到兩百年以前機器時代到來了, 100 年前,出現了時間與運動工程學。在現代的早期階段,設計者優先考慮機器設計的需要,而最后才考慮操作者。例如早期的飛機只為身材矮小的操作者設計了有限的空間。當矮小的操作者逐漸稀少時,就要考慮能夠容納更多不同身材尺度操控者的空間場所,人機工程學的概念便應運而生了。人機工程學(鑒于人類因素被其他的軍事機構所使用,美國陸軍使用了‘人機工程學’這術語)是人和機器之間的聯系,或者說是通過后者對前者的延伸第二次世界大戰前,工程師和建筑師已經掌握了一些身體的參考指標(爬梯子和樓梯的空間、維修通道的空間、用餐的空間);這些都常常依據于普通人的數據。數據測量是由美國農業部和公共事業振興署進行的,同時也參考了服裝類型尺寸,但是這些測量大部分對于人機工程學沒有什么用處。第二次世界大戰需要新的、復雜的戰爭機器;“是機器,而非人,贏得戰爭”的概念,讓位于有效的人-機關系概念。不久以后,人們開始參考心理學、工程學、人類學和生理學等其他學科。美國國防部公布了為陸軍設計軍事裝備的人機工程學標準以及用于空軍及海軍的人類因素信息,其中也包括有關潛艇的數據。這項數據覆蓋了90%可服役的成年男性。部隊的軍事裝備設計成更小的輪廓保證更大的戰斗安全性。一份對美國歷次戰爭期間士兵身高測量的比較表明,身高每 10 年增高 04 英寸( 1 厘米)。直到 20 世紀 60 年代,系統的信息搜集工作還在進行,美國衛生、教育和福利部出版了“成年人體重、身高和精選的身體尺度”數據。但是這種民用數據信息沒有軍用數據信息那樣全面,而后在 70 年代,美國汽車工程師協會對從兩個月大的嬰兒到 18 歲的青少年作了一次非常有價值的調杳。 80 年代,老年人已明顯占人口中的很大比例,研究人員也開始對他們的身體尺度測量。因此, 90 年代美國 《 殘疾法》正式成為法律,并且禁止歧視殘疾人。這一法案制定了針對乘坐輪椅者、盲人及視弱者、聾人及聽力受損者的保護措施及可行性的規定。今天的設計師必須有人口整體性的意識。國際航空旅行和工業、農業設備設計要滿足全世界人口的人體測量學研究的需要。認識科學的現在也活躍于設計領域,它研究人的心情:意識、設計決策、困難性及相關問題。美國 1956 年成立了人類因素協會;六年后,英國建立了人機工程研究協會。“人機工程學這個術語來源于希臘語“ergos”(意指工作)和“nomos”(意指自然的法則),它越來越多地作為人類因素的整體來應用。與“人類因素”同義,表達相近意義的“應用人類因素”、“人類因素工程學、“應用人機工程學”、“人體工程學”等,已成為幾乎全球性的通用術語。

 人體測量學,

或男人、女人和兒童的測量

測量系統在搜集身體及其組成部分的尺度、運動極限與強度等數據資料時------所有這些都需要確立人與機器之間的聯系和其他設計要求------需要使用大量的測量設備。這些常常類似于工程師或雕塑家在他們的工作中所進行的測量。

人體測量儀類似于一個高度測量裝置,可以直接讀取上下比例和內外幾種尺寸。大型的測量儀用來測量身體與腰部的高度。中型的用于測量坐高、膝高、臀部到膝蓋以及類似的間距。小型的用于測量從脊柱到頭之間的而部特征。

一個直接讀取數據的滑動式測徑器用于測量身體的寬度與厚度。小號的測徑器用于測量手部的各組成部分以及耳朵和嘴的寬度,并確定二頭肌和手臂的寬度。

直接讀取數據的伸展式測徑器用于測量頭部的寬度與深度。

測量膝蓋高度的特殊塊規尺。

帶有刻度的盒式足部量測器。

靈活的卷尺用于測量身體周長及其他應用于服裝設計的尺度。

模板用于測量手指直徑。

體重計用于測量身休的重量。

測力儀用于測量力量。

量角器用于測量角度。

由于采用了多種測量工具,使人體測量學需要花費更多的時間與成本。民用數據不夠完善,軍隊搜集整理了最完整可靠的信息。直到最近,通過添加包括光學掃描儀等在內的數字化儀器,測量技術已獲進一步的完善。美國汽車工程師協會 1 977 年出版了一本名為 《 為嬰兒、兒童和 18 歲以下年輕人產品安全性設計的人體測量學 》 的書。在這次調研中,由環繞著電位器的電纜所產生的輸出信號可以直接讀取并輸人計算機。改進的測徑器和人體測量器配置了數套指示器及其他附加設備以減少使用工具的數量。身體的周長利用按下按鈕即可記錄長度的卷尺來測量。有時侯,一些特殊的尺度測量需要采用標準測量設備,在這種情況下,通常需要人體測量學家的參與,使數據資料輸人計算機。重要的數據需要對所有受測對象加以測量;而次要的數據則是隨機測量,這樣減少了時間與經費。計算機輔助人體測量學將會在屏幕上完美地呈現出靜態與動態的圖像。

抽樣人口

大的國家-----如美國需要較大范圍的抽樣,例如:男人與女人各抽 2 000 至 4000 人。大量的人口抽樣令測量產生更高的準確度。

在全國進行的測量包含著下列數據資料:

出生地;

年齡;

用手習慣(左、右或者雙手乎均可);

色彩辨別力;

血統;

女子初潮年齡(首次月經);

人口統計和經濟因素。

測量

有幾種標準的測量設置:

被側量者背靠后背板站立,保持直立的人體姿態,人體的重量平均分布,并且手臂、手指和胳膊都完全伸直,身體保持直立而不僵硬。水平的側量尺會有助于面部的測量。

被測量者筆直地坐于水平表而上,調整脛骨保持身體垂直,接近于-----但并不是壓在腿的彎曲處(腘窩)。身體的重量平均分配,軀干垂直而不僵硬。

在上兩種方式下,頭部都是垂直的,并且測量是通過保持法蘭克福線水平確定的-----通過連接耳孔與眼窩處的下面部分實現。

被測量者仰臥在一個水平面上。這個測量姿態適用于不滿 24 個月不能直立的嬰兒。在這種清況下,身高(即直立高度)的測量即是測量從頭到腳的長度。

優先考慮骨節之間和身體端部的測量(例如,從肘部到指端)。對肌肉的測量不可能完全精確。身高和身體其他高度是垂直尺寸,寬度(幅度)是水平的尺寸。而厚度測量則是從前向后的水平測量。在兩個標記點之間的距離測量,可以為任意方向。身體或身體組成部分的周長通常是對站立著的被測量者的橫向測量。其他測量是為服裝設計所做。

百分位數

身體尺寸可以依照如下的方法繪制成條曲線:x軸表示測量長度,水平向右逐漸增大; y 軸表示發生頻率,豎直向上逐漸增加。由此,可以得到一條表征了不同身高的人平均尺度特點的光滑曲線,形狀呈現為鐘形(稱為‘高斯分布”或“正態分布”)。在這一情況下,平均值、中間值與最頻值完全重合。平均值是算術平均值,中間值是一個系列數字的中間數字,最頻值則是最常出現的數值以及曲線上的最高點。如果準備測量重量或肌肉(例如,臀部的寬度、深度或腹部的厚度),所形成的曲線并非是對稱的------曲線的頂部是偏移中心的。這條曲線被稱為一條“不對稱曲線”在這種清況下,平均值、中間值與最頻值是不重合的。源于一個側面的數據并不一定必然與其他側面的數據一致。舉例來說,一個身材矮小的女人可能會有一個小或大的臀寬或者臀深等。當為一個“標準人”進行設計時這個信息值得考慮。每個人的尺度都有他與常規不符的特點。處于正常曲線兩端的少數人其尺度數值可能極端特殊,導致一個包容廣泛的設計由于范圍過大或過于昂貴而難以實施。軍隊選擇在小大兩端各排除掉 5 % ,這樣制定的軍事標準可以覆蓋 90 %的受測人口 。5 %的數值稱為“ 5 百分位數” , 95 %的數值稱作“95 百分位數”。任何其他的百分位數值我們可以從下表中進行選擇(該表用于估測不同百分位數對應的高度)。

百分位數評定表

百分位數                                        包括在內的% 

99.9 =平均值+ ( 3×SD)                             99.8 

99.5 =平均值+ ( 2.576×SD )                         99

99 =平均值十( 2.326×SD )                           98  

97.5 =平均值+ ( 1.95×SD )                            95 

97 =平均值十( 1.88×SD )                         94

 95 =平均值+ ( 1.65×SD )                           90

 90 =平均值+ ( 1.28×SD )                           80  

85 =平均值+ ( 1.04×SD )                            70

 80 =平均值+ ( 0.84×SD )                           60 

75 =平均值+ ( 0.67×SD )                             50 

50 =平均值 

25 =平均值-( 0.67×SD )                               50 

20 =平均值一( 0.84×SD )                                60 

15 =平均值一( 1.04 ×SD )                              70 

10 =平均值一( 1.28×SD )                              80 

5 =平均值( 1.65×SD )                                90

 3 =平均值一( 1.88×SD )                           94

 2.5 =平均值一( 1.95×SD )                               95

 1 =平均值一( 2.326×SD )                                98 

0.5 =平均值一( 2.576×SD )                            99 

0.1 =平均值一( 3×SD )                               99.8

SD =由下面的公式所建立的標準偏差:

其中 sD =

∑=總和 

d=某一個人的測量尺度與那一測量的數學平均值之間的區別

 N =調查中的人數

每次測量與每次抽樣之間都存在特有的標準偏差。我們選擇滿足 98 %美國人口的需要進行民用產品的設計,也就是第 99 百分位數至第 1 百分位數之間的人口。任何小的百分位數都排除了許多高個子的操作者。而事實表明:加拿大和美國操作農業設備的農民比普通人更高、更胖[凱西( Casey ) , 1989 ]。他們 95 百分位數的身高為 75.6 英寸(1920mm ) ,它與我們 99 百分位數的男性數據資料相一致并因此被包括在內。如果選擇一個不同的百分位數,標準偏差可以通過本書人類測量學表中的數據資料來計算。例如: 

2.326 標準偏差=99 百分位數人的身高-平均身高標準偏差= 65 英寸/ 2.326 = 2.8 英寸( 71 毫米)

或者

2.326 標準偏差=平均身高-1 百分位數人的身高標準偏差= 65 英寸/ 2.326 = 2.8 英寸( 71 毫米)

人體的差異性

任何兩個人都不是完全相同的,甚至包括雙胞胎在內。對設計者而言,巨大的差異性是一個難題。人類的差異性大體包括三類(美國宇航局, 1978 )。 ① 本身變化:隨著年齡的變化,人的身材也在變化。部分改變是由于年齡和/或營養原因;其他變化是由運動和/或環境導致。面部和身體通常是不對稱的。這可能是一些人不喜歡拍照的原因,他們更習慣于看到鏡子里左右形象顛倒的自我 ② 個人之間:性別、人種和種族之間存在巨大差異,區別包括皮膚顏色、眼睛和頭發的顏色,身休的比例及其他特征。 ③ 長期的變化:人類代與代之間由于各種原因發生的改變。但是這種改變的速度相對減緩,它們對于設計者造成的影響有限。從1920年以來,每隔 10 年美國人身高大約會增長 0.4 英寸( l 厘米),接近于歐洲的增長率(更早期的資料可能會已經過時)。但過去 10 年的資料因為有許多個子矮小的移民而難以確定。在本書中涉及的人類測量學資料計劃包含 98 %的美國人口(即包括 99 百分位數、 50 百分位數和 1 百分位數的男性與女性)。據說美國的人口“在世界所有國家中有著最多樣化的民族與種族融合”。但是它并不能代表世界人口;例如,美國研究中便不包括矮于日本 15 百分位數的日本婦女人人口,因為 l 百分位數的日本女性比 1 百分數的美國女勝矮 2.3 英寸( 58 毫米)美國和加拿大的農民高于 99 百分位數的美國男性。這個特殊群體中 95 百分位數的身高是 75.6 英寸( 1 920 毫米),這與 99 百分位數的美國人口相一致。坐高也是同樣的,那樣就意味著該群體的臂長大約長出 1.7 英寸( 43 毫米)。在構成美國男性人口的幾個種族群體當中身體結構上存在著比例差異。對于選定高度內的白人、黑人和日本男性的差異如下所示((人體比例 1 / 2/3 》 , 1974 )。

全部的腿長

白人                                          平均值

黑人                                          平均值+ l.5 英寸( 38 毫米)

日本人                                        平均值一 3.6英寸〔 91 毫米)

全部的臀長

白人                                           平均值

黑人                                           平均值+ 0.6 英寸 〔 15毫米)

日本人                                         平均值一 2 英寸( 51 毫米)

坐著的高度(從頭頂到椅子)

白人                                          平均值

黑人                                          平均值一1.5 英寸( 38 毫米)

日本人                                        平均值(幾乎與高度相同)

座位高度(男性平均值)

白人                                           17.5 英寸( 444 毫米)

黑人                                           18 英寸( 457 毫米)

日木人                                         15.8 英寸( 400 毫米)

 

身體彎腰駝背的尺度

姿勢            男性                                   女性

站姿          1.2 英寸( 30 毫米)                 l 英寸( 25 毫米)

坐姿         0.3~2.6英寸( 7 吞石 6 毫米)         0.3~2英寸(7.6~51毫米)

人的高度和重量會隨著年齡而變化。人 25 歲之前高度在不斷增長,從 30 歲到 60 歲身材會下降。人 60 歲之前體重在增加。最決的體重增加發生于 30 歲到 40 歲之間。人 60 歲之前胸部與腹部的周長也在增長。營養狀況會改變腰圍和全身周長。 30 歲以后人的力量會下降

連接體系

隨著人--機關系的可視化,工程學原理能夠應用于復雜的骨胳結構領域。復雜的骨胳系統由單的直線連接替代物所簡化。例如:腿骨呈 L 形。當轉變為一條從軸點到軸點的直線時,它的作用是同樣的,并且易于理解。所有的骨胳都被簡化成這樣的方式。骨盆是很大一塊骨頭,它可以演變為一個可以發揮同等功能作用的三角形連接由 25 塊單獨的骨胳構成的脊柱被簡化成一些連接:一條用于胸廓(胸部)區域,一條用于腰椎(脊背凹陷的部分)區域,還有一條用于骨盆區域。如果增加更多的連接與軸點的話,本系統就會變得更加復雜并難以用機械分析解釋。雖然一些身體的連接點,如肩軸、臀軸和脊椎是很復雜的,但是假定這些軸點在操作上是簡單的。這個連接系統可以通過表現最大范圍的運動以及伴隨著的舒適程度來進步發展提高。由于不能在身體上測量出軸點,因此決定其連接長度是困難的。過去使用 X 光和骨胳分析方法,但是數據的收集技術還有待改進。有件事清是可以肯定的:對于所有人類學資料來講連接的長度一定是不變的。一個好的檢測方法是臂展必然等于(舉例來講)兩個臂長加上兩個肩膀軸點間的距離;而胳膊的長度必然也滿足肩膀到肘和肘到指尖的測量法。圖表和樣板上的數據資料細節提供了所有關鍵尺度的百分位數。例如:下列 99 百分位數的男比尺度是 99 百分位數的測量尺度結果:

身高

肩膀高度

肩膀到肘

肘到指尖

臀部到膝蓋

膝蓋到地面(不包括鞋)

腰腹的厚度

坐高

一項產品設計應該滿足 99 百分位數的男性至 l 百分位數的女性之間所有使用者的需求。正常清況下通常使用平均數值。來自于下列人類學資源的數據資料可以用于描述男性與女性圖表的準備工作: 

《 人體比例 1 / 2 / 3 》 , 1974 年;美國宇航局, 1978 年;美國衛生、教育和福利部, 1966 年和 1979 年。

完整的數據資米她括從嬰兒到 18 歲的青少年。這種信息 1975 和 1977 年由美國汽車工程師協會編寫。

動態身體對照靜態身體

可以通過伸展肩膀,轉動軀干,并且/或者彎曲軀干(無安全帶)從而延長肩膀軸部的活動范圍。這些運動在空間中所構成的運動弧線形式不是圓形的而是復雜的。若想手指能夠到遠處面板上的一個控制裝置,可以伸展肩膀直到拇指可以觸及面板。
除去水平角其他角度都需要通過計算或圖解。設計的目的是為操作者劃定空間或者容納整個的身體,例如駕駛艙和船艙等。可以在圖板或計算機屏幕上繪制正投影圖(側視圖、正視圖和平面圖),作為建構全尺寸模型或大模型的指導。三維人體模型或假人可以用于分析空間需求。一些假人的身體各組成部分都有與真人相同的重量,用來進行有關安全性的動態檢測。建議使用活動的模型加以檢驗。應選擇身材最高大和身材最矮小的操作者。通常,這種檢驗的結果將揭示許多新的要素。女性測量的圖表數據也表明了在懷孕的各個階段身前所需要的空間,最大值標示在大個子婦女上,最小值標示在小個子婦女上。但事實并非完全如此,小個子婦女也可能會有比 l 百分位數的數據更大的尺度或者更高的臀軸---坐面距離。這些尺度并非必然與身高相一致。

穿著服裝后的增加量

當設計房間分隔及安排座位的時候,必須考慮服裝因素。如果條件允許的話,必須要滿足 99 百分位數的男性和 1 百分位數的女勝,即增加高大男性穿著最笨重服裝時的空間需要,以及矮小女子穿著最輕薄服裝時的空間需要。帽子也很重要,最高的帽子和天花板之間要保待一個 2 英寸的空間,以備走路時人的上下晃動。鞋的高度對于決定屋頂空間與座位高度來講非常重要。扶手的間距依賴于坐時的臀寬,還要加上最笨重的服裝。手套影響著空間的需求。一只伸展開的1.5英寸×3.8英寸( 3.8 毫米×97毫米)的手戴上厚重的手套之后,尺寸擴大到 2 英寸×4.5英寸( 51 毫米×114毫米)。戴著手套的手指是不敏感的。一個推進行程0.1英寸( 3 毫米)的按鈕,若戴上厚重的手套去推,按紐行程需擴大到0.3英寸( 8 毫米)。以下數據表明了穿著了各種類型的服裝后,各方面尺寸的增加。第一個表是男女民用用途,第二個表是為軍人提供的。由于服裝樣式不同,數值也是大致的。軍事頭盔與安全帽尺寸大約為 12 英寸×10.25英寸 ( 305 毫米×260 毫米)。 






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