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汽车HMI的发展趋势研究

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  摘 要:互联网智能的热浪已经持续了十多年,然而汽车作为人们的第二生活空间,在智能人机交互方面却是刚刚起步,在未来信息化和数字化的时代里,汽车将会作为重要的媒介,汽车人机交互界面设计的研究也将会是交互设计和汽车设计的热门。通过历史分析法和案例研究法,论述了汽车HMI的未来发展是需要注重仪式感、默契感和信任感的,并且要注重物理按钮和数字界面的生物化结合。
  关键词:UI;HMI;交互设计;视觉传达;汽车
  中图分类号:A715文献标识码:A文章编号:1672-8122(2020)01-0091-03
  一、引 言
  随着智能技术的发展,我们在生活中随处可以看到智能技术的存在,如智能家居系统,智能扫地机器人,智能手机等,但我们所看到的不过是智能科技的冰山一角。世界各地的科技巨头正在推动智能技术快速发展,开发更加智能化的系统和产品。智能技术的普及,推动着智能驾驶、自动驾驶的不断成型,近几年腾讯、百度、华为、阿里等互联网巨头在智能汽车、自动驾驶等频频出手,传统车企联手BAT加速自动驾驶的研发,智能汽车的自然生态系统已经开始看见雏形,势不可挡。据全球管理咨询公司麦肯锡最新研究报告预测,未来10年,中国很有可能成为全球最大的自动驾驶市场。至2030年,中国大概将有800万辆的自动驾驶汽车,自动驾驶相关的新车销售及出行服务创收将超过5 000亿美元[1]。在未来自动驾驶时代,汽车HMI將会是汽车体验的关键。信息和网络技术的快速发展使车内的体验发生巨大的变化,车内交互、自适应用户界面、 车载交互设备正在为更加有效的汽车驾驶体验做出更大的贡献[2]。在这场汽车变革战中,汽车HMI设计将会是汽车行业新的增长点,也会成为车对车,车对互联网的接口。
  二、HMI的定义
  (一) HMI的背景
  “HMI”或者说“人机界面”这个术语几乎涵盖了一个人在操作车辆时可能与之交互的任何元素[3]。20世纪90年代,随着车载信息技术的不断发展和车辆系统的日益复杂,HMI这一缩写词开始在汽车行业内流行,车载信息系统已经可以为车主提供强大的功能和体验。
  互联网时代下,汽车用户形成了互联网思维与操作习惯,并且受智能手机交互设计的影响根深蒂固,这让大多的用户在使用传统汽车时感到沮丧,他们渴望在乘车时会有更好的体验。所以设计易于学习和使用的,并且不会分散驾驶注意力的界面就变得尤为重要。互联网时代下HMI的设计将会是未来评价一辆汽车驾驶体验优良与否的重要标准。
  手机的发展是颠覆性的,智能手机的到来创造了一个全新的思考方式。根据采访,很多司机想将手机连接到汽车上,以此访问他们生活中的许多重要方面(如音乐、联系电话、短信、电子邮件、互联网等),汽车应该给我们一个更加自由与灵活的空间。因此,HMI的设计需要考虑更多严谨性的问题,是集符号学、逻辑学和人体工程学为一体的综合问题,设计若不好则会为驾驶者创造一个危险的环境,所以HMI的设计师们肩负着重大的责任。
  幸运的是,自动和半自动化驾驶技术的相关法规即将出台,控制车辆的责任正在从驾驶员转移到汽车系统和周边的基础设施中。越来越多的汽车公司和用户体验咨询公司也在做无人驾驶和HMI技术的相关研究,如Uber,滴滴等。随着无人驾驶技术的到来,车主会更加关注驾驶以外的其他活动,如看电视、工作、睡觉、与其他乘客交谈等,HMI设计的范围将会大大扩大。HMI的设计将会与全新的汽车内饰设计相结合,给用户带来智能的,舒适便捷的驾乘体验。
  HMI传统的设计思路是“功能和操作”,设计师应该从“内容和传递”的角度来考虑。这将帮助设计师创建更符合人们日常生活体验的界面,无论技术和用户需求如何,HMI设计的基本原则将始终保持不变。它应该是安全和直观的,元素设计围绕基本的人体工程学要求。
  (二)HMI的双重定义
  HMI,即“Human Machine Interface”。HMI可以从汽车领域上来理解,指“汽车人机界面”,包括直接作用型和间接作用型的汽车人机界面,是系统和用户之间进行信息交换的媒介。HMI实现了汽车信息的内部形式与人类可以接受形式之间的转换[4],目标是通过智能化设计提高和改善用户的驾驶体验感。
  HMI,亦“Human Machine Interaction”,即人与机器的交互,从汽车领域上解释,是人与汽车的交互,包括视觉、听觉、触觉、嗅觉等的交互。每一个有效的交互都符合一定的场景,都要满足用户的需求。汽车人机交互包含UX 和UI 两部分。
  三、 HMI的调研与案例分析
  (一) HMI的发展
  1769年,法国人N·J·居纽制造了世界上第一辆蒸汽驱动三轮汽车——“卡布奥雷”;1825年英国人斯瓦底·嘉内制造了一辆蒸汽公共汽车;1855年德国人卡尔·本茨研制成功世界上第一辆公认的汽车;1885年德国人哥特里布·戴姆勒发明了第一辆四轮汽车。其操纵汽车的都是一根简单“杆子”,上面安装有把手,这个简易的把手通过被摇动来传达信息,同时还可以进行方向的控制,有的“杆子”上配有喇叭,通过施加压力,令其发声,传达警示的信息。到了20世纪,汽车开始飞速发展,1903年福特公司成立,汽车开始批量生产;1922年英国奥斯汀汽车公司推出奥斯汀7,在当时被誉为“英国的T型车”,并且推出后迅速普及,宝马的第一款车型BMW Dixi也是引进的这款车型研发出来的;1938年,哈利·厄尔设计出了世界上第一款概念车别克YJob,在当时看来,这是一部梦想之作,别克YJob引入了嵌入式头灯、电动车窗、水平水箱护罩、与车身齐平的门把、电动活动顶篷等。20世纪30年代至70年代,是汽车技术的进步时期,也是汽车产品多样化时期;20世纪70年代至80年代,是汽车全球化时期,汽车的价格也趋于走低;20世纪90年代,是汽车电子化,智能化的时期,新技术的融入,使汽车中出现了收音机、音乐CD、电子屏幕等,人们在驾车的同时,可以享受更多的驾乘体验;21世纪的到来,也伴随着物联网、车联网、无人驾驶汽车、智能生态的到来,很多汽车中开始使用汽车大屏幕。   (二) HMI案例分析
  路虎揽胜星脉的HMI采用三屏联动的设计,12.3英寸液晶仪表,用来显示速度信息,汽车信息,地图信息;同时可以自定义界面,支持物理按钮交互;中间是10.2英寸触控屏,有车载导航,媒体,蓝牙连接,汽车信息等功能,该屏的倾斜度可调,汽车启动会自动升起,具有很强的仪式感;下方是10.2英寸功能调节触控屏,显示温控(空调),座椅,汽车信息,收音机,车辆设置(行驶模式),通过物理按钮与触控结合,带来三屛联动的驾驶体验。UI的设计采用扁平化加拟物化的设计,整体充满着现代科技感与运动感。
  特斯拉MODELS的HMI,采用全液晶仪表盘,显示车辆信息,空调调节,通话等信息,也可以通过物理按钮切换控制。在驾驶台的中控区域设置大屏触控屏,显示导航,车辆信息,车辆控制,媒体,空调等信息,全触控交互手法。
  奔驰E级汽车的HMI的设计,方向盘下是12.3液晶屏,有导航,收音机,多媒体,电话,连接,车辆,系统设置等功能,也可结合物理按键操控,UI的设计风格是拟物化风格。中控的液晶仪表盘,也可以显示导航信息、日期、车辆信息等。物理按键结合触控控制液晶屏的操作,中控区域仍然保留大量的按键设计。
  综合以上的案例可以看出汽车用户关注点的转变,以前看重汽车的操纵感与驾驭感,现在看重汽车的功能性。随着历史的发展,汽车已经从代步工具,发展为一个多信息平台,车与人的交互也越来越多。通过对一些品牌汽车的HMI设计的分析,可以看出目前汽车HMI的交互方式主要以触控,语音,方向盘,手势为主;界面设计以扁平化设计为主。
  四、 HMI的设计趋势
  传统的汽车人机交互界面的交互方式主要基于方向盘、物理按钮以及其他相关设备的交互形式。经过汽车百年的发展历史,基于驾驶的物理交互方式已经非常成熟,被认为是高效的交互方式和模式。但是,随着智能交通系统、互联网等信息系统逐步引入,基于物理按钮的交互方式面临新的形势和巨大挑战,一个典型的现象就是物理操作数量的急剧上升。由于新功能的不断出现,按键和旋钮等物理操作器的数量急剧上升,大多数用户面临这样复杂的按钮交互界面,都会产生强烈的恐惧。在这样的情况下,汽车人机交互界面的交互方式开始往减少按钮数量、增加电子屏幕的方向发展,以满足日益增加的交互信息。
  HMI设计需要重点考虑的地方应该是默契感、仪式感和信任感。默契感体现在越来越智能的情境中,这就需要一个具备高情商和高智商的HMI系统,比如,当临近中午驾车时,HMI系统会提示用户是否需要就近就餐,然后推荐临近地点的餐厅;当车里有小朋友时,会提供相关儿童的项目;当用户靠近汽车准备乘车时,汽车会自动与用户“打招呼”等;理解用户的行为与将要发生的动作,这就是HMI需要面临的默契感设计。仪式感的设计来源于汽车百年的传统设计,比如驾驶动作,手动驾驶与智能驾驶之间的仪式感切换;路虎揽胜星脉的中控台设计,当启动汽车时,仪表盘会缓慢从操控台抬起的这个动作,会带给用户一个汽车启动的仪式信息等。信任感的问题在用户信息安全上尤为重要,是自动驾驶需要首要解决的问题,如未来的信息互通与信息隐私之间的关系、车与车之间的信息交流等。
  五、 小 结
  HMI的设计具有其自身的设计特点,但是始终没有脱离“信息传达”这一主题。HMI中的界面設计是对网络或软件系统的人机交互、操作逻辑、界面美观的整体设计,最基本的功能是功能性和使用性,通过界面让用户明白功能与操作,并将相关信息更加顺畅地传递给使用者[5]。HMI的设计原则应该参考移动端UI设计的一些原则,如:给用户一个很短的思考时间;以触控为主,语音交互和自然交互为辅;主次分明,让重点内容清晰明了;基于平面设计原则,清晰、便捷、准确、有力;私人定制设计,情景化设计;注重隐私的保护;通过新颖的交互方式,以吸引视线的艺术形式等。HMI的发展趋势会依然参照UI的设计原则和交互设计的准则,并且结合新技术的方法,创造出兼备技术与个性的HMI。
  凯文·凯利说过:“现有技术的局限性迫使生命与机械联姻为我们提供有意的帮助。要想一切正常运转,我们最终制造出来的环境越机械化,可能越需要生物化,我们的未来是技术性的,但这并不意味着未来的世界一定会是灰色冰冷的钢铁世界。相反,我们的技术所引导的未来,朝向的正是一种新生物文明”[6]。未来汽车HMI设计也需要具备生物气息,需要智商与情商,像人一样进行学习与思考。汽车HMI设计不同于其他的交互设计,具有自身的设计特征,但始终没有脱离“信息传达”这一主题。未来HMI设计要迎合用户的习惯与需求,不断更新,通过简单易操作的交互方式,使信息传达更加准确、清晰、便捷、有力。
  参考文献:
  [1] 互联网巨头携传统车企布局自动驾驶[N].新京报,2018-11-01.
  [2] 谭浩,赵江洪,王巍. 汽车人机交互界面设计研究[J].汽车工程学报,2012,2(5):315-321.
  [3] Stuart Macey Geoff Wardle.H-POINT[M].CURB.2015.
  [4] 张楠.舰船电力推进监控系统选型设计软件设计[D].武汉理工大学,2012.
  [5] 杜士英. 视觉传达设计原理(升级版)[M].上海:上海人民美术出版社,2018.
  [6] (美)凯文·凯利.失控[M].北京:中国工信出版社,2015.
  [责任编辑:张楠]
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