智能耳机设计（共4篇）
智能耳机设计 篇1
0 引言
随着科技的发展, 电子设备的增多如手机、MID、平板等, 极大丰富了人们的日常娱乐。耳机作为音频媒体界面, 使用量也随之增加。目前, 耳机的种类越来越丰富, 满足了人们各种听音需求, 但仍存在不够智能人性化、不够方便快捷等缺点。
智能耳机可以根据使用者目前的状态作出相应的反应, 而不需要使用者去操作设备, 十分方便快捷。
1 主要设计思路
由传感处理电路通过压敏传感器、红外温度传感器采集用户使用状态信号, 并经由计算机MIC接口向计算机系统发送模拟信号, 通过声卡采集、计算机端软件获取信号分析信号电平, 根据信号是否达到预定阈值电平决定是否生成虚拟键盘按键响应, 达到对播放器的控制作用。
该产品分为两部分, 即耳机传感端和计算机应用端。
2 设计总体框架
用户状态的感应是通过红外温度感应传感器和压力传感器来实现的, 红外温度传感器及压力传感器检测是否有人使用耳机, 双传感器的应用是为了避免使用者操作时单一传感器在某些情形下错误的检测到有人配戴而作出与预期不符反应的情况。因此红外温度传感器和压力传感器是与的逻辑关系, 只有两个传感器同时检测到信号时才会控制音频控制信号产生电路接通产生音频信号, 并通过耳机的MIC接口向电脑发送, 之后电脑端软件分析信号作出相应的反应控制音乐或视频的播放状态。耳机传感端设计总体框架如图一所示, 传感端电路原理图如图二所示。
图二基本电路
3 系统软件设计
由于产品最终目的是控制目标媒体播放器软件的播放状态, 因此首先解决如何控制目标播放器。考虑到计算机系统安全与实现的简便, 笔者利用现在流行的媒体播放器都包含的快捷键功能, 通过向目标播放器软件传递一个快捷键响应, 达到控制目标播放器播放状态的目的。通过查阅相关资料了解到, WINDOWS系统提供了一个模拟键盘API函数Keybd_event () , 使用该函数可以触发一个按键事件, 产生一个WM_KEYUP消息。
使用该函数模拟按下空格键:
该函数产生的按键响应为全局响应, 因此不管目标播放器窗口是否为当前窗口都可以达到传递目的, 当然目标播放器设置中也应将相应热键设为全局热键。
实现了控制播放器的目的后再来解决传感信号的传递与检测问题。一个计算机用媒体耳机包含两部分, 其中驻极体话筒部分具有收集信息的能力, 因此可以将传感信号转化成一个声音信号后通过“录音”传入计算机, 让后计算机检测这一信号藉此判断是否改变播放器播放状态。
首先获取系统中混音设备个数, 这里利用了系统API函数mixer Get Num Devs () ;
然后遍历所有混音设备ID及名称, 这里使用了系统API函数mixer Get Dev Caps () ;
在混音设备准备完毕后, 考虑音频信号的捕获, 也可以说就是录音, 但不记录成磁盘文件, 首先为音频数据准备缓冲区:
p Buffer1= (PBYTE) malloc (INP_BUFFER_SIZE) ;
p Buffer2= (PBYTE) malloc (INP_BUFFER_SIZE) ;
两块内存区域用来对应混音设备获取的两个声道。
音频流采用PCM编码, 现在对其进行设置。将采样位深设为16位, 采样率设为22050, 由此得出该音频流比特率为22050*4。
n Block Align为音频处理时的最小处理单位, 由于采用PCM非压缩方式, 其值等于位深乘声道数除八, 由此得出其为4, cb Size为该WAVE-FORMATEX结构标准头部后的字节数, 该空间用于自定义格式参数, 由于使用标准PCM我们将其设置为0。
PCM编码设置完成后我们使用系统API wave In Perpare Header定义一下缓冲区的头部, 其功能为定义缓冲区的数据区地址及数据大小, 以便系统对其使用。
准备完缓冲区后就可以开启设备进行音频捕捉了, 这里使用了系统API wave In Add Buffer及waveIn Start。第一个API起到送入缓冲区的作用;第二个API起到了开启设备进行录音的作用。
通过回调函数对已经记录的数据进行处理, 让后释放缓冲区空间, 重置设备。
完成了数据的记录后, 开始考虑最为关键的环节, 音频信号的处理与控制参数的判断。我们将完成这一任务的函数取名声控函数sound () , 该函数应具有2个参数:音频数据指针、采样率, 该函数设计时要考虑到判断的精确性和可靠性。
其应有以下逻辑: (1) 两个声道电平均低于阈值时判断为信号无声, 反之为信号有声。 (2) 信号的无声不能直接认为控制信号不存在, 因为波形采样是将连续信号化为离散信号的过程, 音频信号的瞬态电平不能反映此时音频信号的变化状态。该函数设计如下:
当信号无声状态计数达到预定值时认为控制关, 当信号有声时直接判断为控制开。
由此函数返回量判断是否改变目标播放器播放状态。
4 结束语
经过制作调试, 耳机已正常实现功能。当使用者在听音乐或者看视频的时候需要暂时离开, 只需要摘下耳机, 音乐或视频就会自动暂停, 当再次戴上耳机时音乐或视频就会继续播放, 从而避免在听音乐或者看视频时因其他事情突然摘下耳机, 当再次戴上耳机时却已错过精彩的视频或美妙的音乐, 因此这款耳机可以很好的提高使用者看视频和听音乐的体验。
参考文献
[1]张玲玲.Visual C++音频/视频技术开发与实战[M].北京:清华大学出版社, 2012.
[2]马云升, 姚晓, 夏志忠.VC++下声卡低层音频服务的编程技术[J].计算机应用, 2002, (02) :101-102.
[3]韩红帮, 解永刚, 张恒云, 等.基于声卡的双通道实时信号采集处理系统设计[J].电子设计工程, 2013, 21 (02) :1-3.
红外无线耳机的设计 篇2
红外无线耳机, 由红外发射机和耳机构成, 其特征在于耳机连接设置有红外接收机, 红外发射机将声音信号向外部空间信号传播, 红外接收机从外部空间中采集接收到声音信号, 并将声音信号传递给耳机, 由耳机将声音还原。平时收看电视节目或播放碟片时, 为避免干扰他人休息通常改用耳机听音, 此时若用导线将耳机连接至电视机, 不但不雅观, 而且影响人的活动。因此采用本文红所设计的外线无线耳机即可避免上述弊端。
1 红外线技术及工作原理
人的眼睛能看到的可见光按波长从长到短排列, 依次为红、橙、黄、绿、青、蓝、紫。其中红光的波长范围为0.62~0.76μm;紫光的波长范围为0.38~0.46μm。比紫光波长还短的光叫紫外线, 比红光波长还长的光叫红外线。
红外线遥控就是利用波长为0.76~1.5μm之间的近红外线来传送控制信号的。常用的红外遥控系统一般分发射和接收两个部分。发射部分的主要元件为红外发光二极管。它实际上是一只特殊的发光二极管, 由于其内部材料不同于普通发光二极管, 因而在其两端施加一定电压时, 它便发出的是红外线而不是可见光。接收部分的红外接收管是一种光敏二极管。在实际应用中要给红外接收二极管加反向偏压, 它才能正常工作, 亦即红外接收二极管在电路中应用时是反向运用, 这样才能获得较高的灵敏度[1]。
2 电路设计
红外无线耳机系统将从音响设备得到的音频信号转变成被音频信号调制的红外信号, 通过红外信号实现无线传输。再将得到的红外信号解调成音频信号, 通过电声器件耳机将音频信号转换成人耳听得清的声音信号。红外无线耳机系统由发射机和接收机两部分组成。图1为原理设计框图。图2为发射机电路图, 实现将音频信号转换成被音频信号调制的红外信号。图3为接收机电路图, 把接收被音频信号调幅的红外信号转换为音频信号。
2.1 发射机电路
发射电路如图2所示, 它包含脉冲调制、电流放大及红外线发射等部分电路。由锁相环CD4060构成的压控振荡器 (VCO) 是发射器的核心;当伴音信号加在图2中的A点时, VCO的输出端会产生一组振荡频率随音频信号的幅度大小同步改变的调频信号, 经红外发光管转变为红外调频信号发送出去[2]。图2中的三极管VT1与VT2用来驱动红外发光管, 如果没有相同型号, 也可用常见的C1815或9014代替, 但管子的β值最好取得偏大一点。接收器由光电转换、脉冲放大、频率解调及音频放大四部分组成, 接收器电路如图3所示。经调制的红外信号首先被红外光敏管接收并转换为调频电信号, 经过场效应管2SK117预放大, μPC1373H选频、放大后再由CD4046构成的鉴相电路解调并还原为音频信号。
2.2 接收机电路
接收与发射电路中两只CD4046的中心频率均为45 k Hz, 故R7与R17、R8与R18、C4与C24的参数必须严格对应相等。驱动红外发光管的三极管VT1与VT2均工作在放大状态, 其Vbe约0.6 V;VT1与VT2也可用9013替换, 但管子的β应大于100。发射电路的电源在图中没有标出, 制作时可用LM7806稳压后获得[3]。每只红外发光管的正向压降均为1.15 V, 发射功率都小于100 m W, 将三只红外管进行串联的目的在于提高红外线的发射功率。此外, 由于红外发光管的辐射角度有限, 因此在设计电路板时需将三只管子错开45°排列。红外光敏管只有被加上合适的反向电压才能正常工作, 因此在电路安装时必须注意检查红外光敏管在电路中是否反接[4]。接收电路采用电池供电, 对功放TDA2822M进行桥接正是为了降低整机功耗。电感L10可在工字形中周骨架上用φ0.06的漆包线密绕150匝后装上磁帽及屏蔽罩制得。红外发光管与红外光敏管容易损坏, 它们的具体参数如表1所示。
红外无线耳机的发射器不需要调整即可正常工作。在对接收器进行调节时, 我们可先把彩电遥控板对准接收器并随意按下任一键, 监听耳机中是否有响亮的“嘟嘟”声;然后再把接收器对准发射器, 用无感螺丝刀反复调节电感L10中磁帽的位置, 直到伴音信号清晰宏亮而噪声最小时用高频蜡将磁帽固定, 调试即告完成。如果感觉耳机中的伴音干涩、音质不佳时, 可适当调整阻尼电阻R16的阻值;如果接收器的频带过窄, 可以将R7与R17分别开路试试。
3 结语
本文介绍一种应用红外技术制作而成, 采用幅度调制方式, 用红外线来传送音频信号的调幅红外无线耳机系统。该系统具有供电方式多样, 传输距离接近10 m, 音质较好, 红外信号基本不受电磁干扰, 性价比高等特点。电路设计简单, 使用方便, 在使用音响设备时, 为不影响他人学习和休息, 可采用这种无线耳机收听。
参考文献
[1]文俊峰, 乔晓军, 王成, 等.便携式红外收发器的设计与实现[J].光电子技术, 2006 (12) .
[2]程永佳.发射式电视伴音无线耳机[J].家电检修技术, 2006 (3) .
[3]杰哈, 张孝霖, 陈世达.红外技术应用:光电、光子器件及传感器[M].北京:化学工业出版社, 2004.
“胆石”复合式耳机放大器的设计 篇3
为保证耳机放大器[1]能够和负载实现阻抗匹配, 控制耳放的输出阻抗是重要的环节。常用的几种电子管耳机放大器输出级电路中包括阴极跟随器 (Cathode Follower) , 并联调整式推挽 (Shunt Regulated Push-pull, SRPP[2]) , 纯阴极跟随器 (White cathode follower, WCF) 和SEPP电路。Cathode Follower电路因其动态范围与增益小的原因, 通常用于成本较低廉的耳机放大器电路中, SRPP, WCF电路具有较宽的动态工作范围, 输出阻抗容易设计的较低一些, 适用面较广, 由于电路中存在局部的负反馈, 在降低失真的同时也会对瞬态特性带来一些负面的影响。SEPP电路由一对工作幅度接近, 极性相反的电子管并联构成, 采用互补推挽的方式输出信号, 相互抵消了部分失真, 而且可不引入局部负反馈, 对于提高耳放的瞬态特性有显著的益处。从主观听感的角度考虑, SEPP电路有一定的优势[3]。
在SEPP电路正常工作时, 由于对电压驱动信号激励的特殊要求, 输入电路除了要具有一定的电压增益外, 还必须完成倒相功能, 几乎整个电路的电压放大都在这一级上, 所以放大级要做到不失真的放大输入信号电压。倒相电路的种类较多, 工作性能也不尽相同, 它直接影响着放大器的品质。因此在放大器设计安装时, 要根据实际需要和手中拥有的元件, 合理选择倒相电路, 出于成本和性能的综合考虑, 本文选用了共阴式倒相电路[4]。该电路的结构类似于运算放大器输入端的差动放大器, 既可提供一定的电压增益, 还能完成倒相功能, 即能输出一对幅度相近、极性相反的电压信号。
综上, 对该耳机放大器的输入级和输出级电路均单独进行仿真, 并分析了输入级和输出级电路的设计思路以及具体实现[5,6], 包含自举电路的共阴式倒相电路作为输入级, 配有直流伺服电路的SEPP电路作为输出级, 采用电子管与晶体管复合式电路达到扩流作用, 以减少输出阻抗。
1 输入级
输入级电路为共阴式倒相电路, 基本结构如图1所示, 与一般意义上的差动放大电路很类似, 但区别在于引入了自举电路。由于在输出端采用SEPP电路, 该电路的输入端包含上臂和下臂两个输入端口, 由于上臂输入电压Uo2的参考端为输出端Uout, 为保证这两个输入端口的驱动电压幅度接近, 则需要加入自举电路, 将输入级的反向放大器的输出电压Uo2参考端变为Uout, 如图1中C3、C4和R12。
下一级SEPP电路输出电压的大小由其净输入电压及其增益决定, 故对输入级而言, 其电压增益应为净输出电压与输入电压之比。利用Multisim仿真软件对无自举电路时的输入级进行仿真, 此时Uout=0, 结果如表1所示。
2 输出级
输出级要求具有较大的动态范围, 较宽的频响及较小的非线性失真, 并且具有合适的输出阻抗, 且能提供足够的输出功率。电子管自身的内阻较高, 直接构成SEPP电路, 阻抗会较高, 只适合驱动部分高阻耳机[7]。将电子管与晶体管构成复合管电路, 可以显著降低其输出阻抗。其基本结构如图2所示。
在图2中, R14和R18分别与电子管V3, V4的阴极相连接, 为电子管提供适当的栅偏压。晶体管部分由一对NPN、PNP特性相同的互补三极管组成, 采用正、负双电源供电。R14既作为V3的阴极电阻, 同时也为下一级晶体管Q1建立工作点和耦合激励信号。R15既是V4的阳极负载电阻, 也同样完成给Q3建立工作点和传递激励信号。输出端直接和负载连接, 而不采用输出电容, 称为OCL电路。R19与R22为Q2和Q4建立工作点。R20与R21分别构成了Q1和Q3的直流负反馈电路, 用来稳定工作点。图2中可见, 首先将NPN管和PNP管构成复合管, 并利用电子管建立工作点和提供激励信号, 使得电子管和晶体管进一步组合, 构成了“胆石”复合式的SEPP输出电路。利用Multisim仿真软件对输出级进行仿真, 参数值如表2所示。
假设上、下臂电子管的放大系数为u, 内阻为rp1、rp2, 且令rp1=rp2。上臂电路为阴极跟随器, 下臂电路为共集电极电路, 两者并联组成输出级电路, 总输出电压为Uout。对于输入端Uo1而言, 当Uo2-Uout=0时, 可计算出相应的单臂输出电压:
对于输入端Uo2-Uout而言, 当Uo1=0时, 可计算出相应的单臂输出电压:
根据叠加原理, 当Uo1与Uo2-Uout同时作用时, 可得出输出级总电压增益为:
可得上下臂并联之后的电压增益:
输出级电子管器件Ecc82的放大系数u=18.0, 内阻rp=7.2kΩ。结合式 (1) - (4) 的计算过程, 得出的输出级电压增益Gout的理论值与表2仿真结果进行比对, 可以看出结果较接近。
输出级由SEPP电路前期放大, 再由后期复合管OCL互补对称电路进行扩流。输入级中的自举电路本身是靠隔离电阻和电容提升音频信号的参考点, 而隔离电阻本身隔离有限。可以认为自举电路实际上是RC低频提升电路, 当信号频率变化时使上管的驱动级负载阻抗随之变化, 使两管输出电路等效内阻不同。所以自举方式在很宽的频率范围平衡输入和输出端很难, 为了成功解决单端推挽的平衡问题, 本文加入伺服电路确保两管之间中心点电位为零, 即图2中的运算放大器部分。为尽量减小输出阻抗, 增大对低阻耳机的控制力度, 末级管的负偏压均另设电源电路。由于电子管属于同类放大器件, 同一个控制电压同时作用于上、下臂管, 实际上等于没有调整, 所以一般只实行单臂调整。
这里所说的直流伺服电路[8]是将放大器输出的直流变化量经过积分电路后, 形成一定的控制电压, 然后通过电容反馈到输入端, 进而调整放大器输出端直流电压的自动反馈控制电路。它能将开机引起的中心点偏移控制在零电位, 确保放大电路和耳机的安全。
图3为基本积分电路, 它是利用电容C11两端的电压U正比于所积蓄的电荷量q (其值等于电流对时间的积分) 而进行工作的。若在此电路的输入端施加电压Ui, 由于电流I=Ui/R10, 流向电容C11而使其充电, 两端的电压U=q/C11=∫Idt/C11=∫Uidt/R10C11, 由于在负反馈运算放大器的2点都假设为“虚地”, 它的电位被视为近似0V, 所以输出电压Uo=0-U=-∫Ui dt/R10 C11即与输入电压的积分值成正比。
3 整体设计
输入级放大器件选用Ecc82双三极管, 输出级选用Ecc82双三极管驱动晶体管复合电路, 用NPN型三极管BC550与PNP型三极管BD140复合处理上臂正信号, 用PNP型三极管BC557与NPN型三极管BD139复合处理下臂负信号[9,10]。直流伺服电路采用FET运放AD823调节中心点为零电位。R7、R16和C12构成负反馈网络, 使放大器成为闭环系统, 可以稳定增益和降低失真, 且能降低输出阻抗。对输入级与输出级电路进行级联以后, 首先分析在整个放大器无反馈的情况下能够测量出在自举电路下整个放大器的参数, 其结构图只需将图4中的R16、C12及负载RL舍掉即可。
在不接负载和反相端反馈情况下, 通过仿真可得出自举电路作用下的放大器电压增益Gvout, 输出阻抗为Zout1, 如表3所示。
在输出端加上负反馈支路与负载的情况下, 再对放大器的整体进行分析与仿真。其整体电路连接及元器件取值如图4所示。
放大器的相关参数计算方法如下所示, 放大器反相端反馈系数为:
考虑放大器反相端负反馈时, 闭环电压增益为:
放大器闭环输出阻抗为:
放大器接负载的电压增益为:
根据图4, 结合式 (5) - (8) 理论公式的推导计算, 得出耳机放大器主要参数的理论计算近似值, 结果如表4所示。其中闭环参数是在考虑自举电路和反向端反馈支路共同作用下的结果。
为了验证理论计算值的正确性, 使用Multisim仿真软件对上述的解析表达式均进行了验证。
经过测试, 耳机放大器在驱动不同阻抗负载的情况下, 其各项参数如表5所示。再与表4的理论计算值进行比对, 发现各项参数大小很接近, 验证了整个电路的可行性与正确性。
4 结束语
设计了一款基于SEPP电路的电子管与晶体管复合式的耳机放大器, 用Multisim仿真软件分别对输入级的差动放大电路和输出级SEPP电路与晶体管电路复合后进行了仿真, 得出了放大器的各级增益、输出阻抗、总体电路的闭环电压增益和输出阻抗的近似值。这些结果均为SEPP电路耳机放大器设计提供了一定的理论依据。
参考文献
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[8]任保华.听音新天地好声出于斯[J].实用影音技术, 2006, 6:25-31.
[9][日]铃木雅臣.晶体管电路设计 (上) [M].北京:科学出版社, 2004:111-112.
探析数字调频耳机中的设计心理学 篇4
在日常生活中, 你也许有过这样的经历:看着眼前的门却不知怎样打开, 是推还是拉;颇具现代感的水龙头却把你弄得手忙脚乱;因为不会使用家里的组合音响而产生跟不上时代的挫败感……在《设计心理学》一书中, 作者唐纳德·诺曼谈到“如果你在使用某物品时遇到麻烦, 那不是你的错, 而是设计出了问题”。设计师应该让用户对物品的操作方法一目了然, 让消费者享受乐趣而不是产生挫败感。本文根据诺曼的设计心理学原理, 即研究人和物相互作用方式的心理学原理, 阐述日用品设计心理学所包含的设计原则在数字调频耳机中的应用。
二、数字调频耳机中的设计心理学
人们对于数字调频耳机这一日常生活用品已经非常熟悉了。它是一款学生或其他用户用来进行外语听力训练和学习考试的听力耳机, 其功能主要有校园音频信号接收、校园调频信号接收和调频收音机等。目前大家所用的多为双调频接收机, 人们在闲暇时间可以收听新闻、音乐等广播节目。它外观设计简单, 一侧耳筒可安装电池, 另一侧耳筒为控制器界面, 佩戴方便, 有的还可以折叠。此外, 有的耳机还配有外接音频、话筒线, 关机时可当作耳麦使用, 实用性很强, 为广大学生所喜爱。
随着时代的进步、科技的发展, 数字调频耳机在设计上也越来越人性化。下文将从设计心理学角度对设计原则在数字调频耳机中的应用进行分析。
(一) 预设用途
预设用途是为用户提供操作上的明显线索, 比如, 按钮是用来摁的, 旋钮是用来转的等等。
数字调频耳机上一般都有一个不锈钢的伸缩天线, 人们在拿到耳机后通常会不自觉地将其拔出, 天线被拔出后, 信号接收会更加灵敏, 音质更清晰, 其使用方法不言而喻。又如耳机上的小孔显然是让人插入外接线的, 用户不用借助任何图解、标志和说明便能明白其操作方法, 这就体现了耳机的预设用途。复杂的物品或许需要利用标志图解等说明操作方法, 简单的物品则不需要, 如果简单物品也必须利用图解和说明书来解释操作方法, 这个设计就是失败的。
(二) 反馈
反馈, 即用户能够知道某一操作是否已经完成以及操作的结果。假如没有反馈, 用户会琢磨自己的操作是否达到了预定目标, 进而可能会重复指令或重启机器, 导致一些错误。
例如数字调频耳机的提示音, 当打开耳机开关调节频道时听到的蜂鸣声就是很好的例子, 如果没有这些声音, 你就不能肯定耳机是否打开或是否已安装电池, 甚至不知道耳机有无信号。
再如现在几乎所有数字调频耳机上都有一个小显示屏, 只要调节按钮, 显示屏上就会显示频道频率。当调节某一个频道时, 如果耳机能及时准确地把频率信息反馈给用户, 那么其设计就是成功的。如图1和图3中的耳机显示屏就是以具体数字显示频道频率的, 想调哪个频道只需调出具体数字即可, 频率显示明确直观, 用户能够得到及时准确的反馈信息。而图2中的耳机则是以数字区间的形式显示频率, 若调节具体频道, 只能滑动按钮将指针调到区间内或接近的数字频点, 再戴上耳机靠听觉来判断, 轻微调节至想要选取的频道。这就使反馈信息不及时, 大大增加了操作的失误率, 为用户带来使用上的不便。
(三) 可视性
可视性, 顾名思义, 就是让物品的操作部位显而易见, 让使用者一看便知物品可能的使用方式, 并能区分各个部件的主要差异。操作结果的可视性能让用户知道操作结果是否达到目的, 是反馈的一部分, 如反馈原则中提到的液晶显示屏会显示频道频率。
如果每个按钮只负责一项功能, 并加上标示, 物品的操作方法就会十分明确。就像在数字调频耳机设计中, 调节音量、频道的按钮都分开设置, 并标有符号或文字提示, 可视性强。因此, 用户很容易了解产品各项功能及各个部件的作用。但过分注重可视性, 则会让产品看起来部件复杂、功能繁琐, 用户使用前便会产生畏怯心理。
(四) 概念模式
概念模式也叫概念模型, 用户必须知道某种物品工作原理的概念模型, 才能明白该物品的使用方法。
例如, 数字调频耳机都设计有一个弧形头梁连接两个耳筒, 显然是要让人把耳机撑开戴在头上, 把耳筒戴在耳朵上。另外, 由于每个人的头型大小各异, 耳机头梁大小是否适合个人的头型决定了使用是否舒适, 而耳机的弧形头梁上设计有两个调节划片, 可调节头梁松紧, 以调整耳机佩戴的舒适度。用户很容易掌握耳机的使用方法, 因为耳机的各个部分显而易见, 功能也很清楚, 突出了概念模式。
所以控制器的设计及其操作应当与操作结果保持一致, 即要为用户提供一个正确的概念模式, 只有这样, 当物品摆在眼前时, 用户才可能依靠头脑中已形成的概念模式进行正确操作。
(五) 匹配
匹配在此特指控制器、控制器操作及其产生的结果之间的关系。
产品设计中的匹配多是自然匹配, 即利用物理环境类比和文化标准理念设计出让用户一看就明白如何使用的产品。比如空间类比概念的匹配——控制器上移代表物体也上移, 开关排列顺序与灯的排列顺序一致;文化或生理层面的匹配——升高表示增加, 降低表示减少等。
如图4中, 耳筒左右两侧各有一个滑动钮, 左边标明是用来调节频道的, 右边的则标为“VOL”, 即音量旋钮。图1、图2中的耳机均运用此类控制键, 将不同控制键设置在耳筒两侧, 一一对应各自功能。而音量滑动钮旁的提示符号虽然直观地诠释出调节音量大小的两个方向, 但戴在头上时就看不到该符号了, 按照自然匹配原则, 往上滑动按钮应当表示增加音量, 反之则减小, 但实际操作结果却相反。调查发现, 一些耳机设计确实忽视了这一细节, 不符合匹配原则, 也与人们的习惯做法不一致。因此, 提示符号的方向不可随便设置, 要综合考虑各种要素。如图3中耳机的按钮将功能细化, 针对性更强, 表示增减的按钮分别上下排列, 控制器和功能之间的关系密切、自然, 符合匹配原则。
(六) 限制
限制原则指让物品不具备其他操作方式, 从而限制用户的操作范围。常用限制因素的类别有物理结构限制、语意限制、文化限制和逻辑限制。
方形结构的3.5英寸磁盘要插入电脑看似有8种可能的方法, 但磁盘上的小突起、凹陷和接口使可能的8种插入方法中只有一种是正确的, 这就能防止用户因插错方向导致磁盘或电脑受损。数字调频耳机除了可以直接戴在头上使用, 还可以连接有线耳机收听。观察数字调频耳机的整个机身, 只有一个小孔, 这个插孔就是连接有线耳机的, 小孔左侧还有“LINE IN”字样 (图4) , 这是为了更好地提示人们“由此插入”。即使没有文字说明, 用户也会将有线耳机正确连接, 因为只有一种方法能够完成。这体现了预设用途与限制因素的应用, 预设用途体现操作方式可能的范围, 限制因素则会缩小这一范围, 只有将二者合理地综合运用在设计中, 用户才会对产品正确的操作方式一目了然。在科技迅速发展的今天, 即便在耳机中加入新功能的接口, 设计人员也应充分考虑物理结构等方面的限制因素。在物品上附加使用说明和警告标示的原因之一就是设计时未考虑限制原则, 而当物品上必须标有使用说明时, 就表明该物品的设计差强人意。
三、结语
在提倡“以人为本”的当今时代, 产品设计的所有实践与研究都必须围绕着用户这个中心进行, 设计心理学中的优秀设计原则归根到底就是以用户为中心的设计原则。对于设计人员来说, 这些原则和技巧都是十分重要的, 它不仅适用于日用品设计, 而且适用于各种科技产品, 设计人员在注重设计美感的同时, 也不能忽略这些必要的设计因素, 因为对于产品设计来说, 安全好用永远是竞争的关键。而对于广大消费者用户来说, 挑选的物品一定要方便好用、易于理解。了解了这些原则能更好地理解设计, 知道如何发现日用品或其他产品中的设计缺陷, 提高设计水平。因此, 研究日用品所包含的设计心理学要素对日用品设计和今后各种科技产品的设计都具有一定的指导意义。
参考文献