新能源汽車時(shí)代車載HMI交互界面發(fā)展方向的探索

鄭博偉　吳亞生

摘要：隨著計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的迅速發(fā)展，汽車也變得越來(lái)越智能，從原來(lái)簡(jiǎn)單的汽油機(jī)發(fā)展成為一個(gè)科技與智慧結(jié)合的新產(chǎn)物，隨著功能多樣化，與之增加的便是繁雜的操作方式，作為人機(jī)交流的橋梁，車內(nèi)HMI交互界面的設(shè)計(jì)便顯得尤為重要，因此文章從多角度來(lái)介紹車載交互界面的現(xiàn)狀，設(shè)計(jì)原理，以及未來(lái)發(fā)展可能性的方向。

關(guān)鍵詞：車載HMI 交互設(shè)計(jì) 中控布局

中圖分類號(hào)：TB47 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1003-0069（2018）03-0013-03

引言

隨著時(shí)代的進(jìn)步，科技的飛速發(fā)展，許多傳統(tǒng)的生活方式正在悄然地發(fā)生著改變，以出行方式為例，新能源汽車的出現(xiàn)，在動(dòng)能不變的情況下，極大地降低了我們出行的成本，而發(fā)生轉(zhuǎn)變的不僅僅是汽車的動(dòng)能，車內(nèi)的HMI交互界面設(shè)計(jì)風(fēng)格與使用方式也在發(fā)生著轉(zhuǎn)變，正在向更智能、更人性化的交互模式上發(fā)展。

一、HMI車載界面與交互性設(shè)計(jì)

（一）HMI車載交互界面的重要性

伴隨著汽車計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的智能化發(fā)展，車載HMI用戶體驗(yàn)設(shè)計(jì)也變得更加重要，正逐漸從幕后走向臺(tái)前。

人機(jī)交互界面的用戶體驗(yàn)設(shè)計(jì)包含用戶對(duì)車輛系統(tǒng)的認(rèn)知過(guò)程，這是為了系統(tǒng)的實(shí)用性以及用戶友好性得以充分實(shí)現(xiàn)。當(dāng)下的科技發(fā)展迅速，已極大地滿足了消費(fèi)者基于物質(zhì)條件的生理需求，因此心理需求便成為消費(fèi)者區(qū)分選購(gòu)汽車品牌的重要因素。如此看來(lái)，一個(gè)好的HMI設(shè)計(jì)對(duì)于汽車品牌來(lái)說(shuō)便顯得尤為重要，不僅僅是企業(yè)生存的需要，更是時(shí)代發(fā)展的必然選擇。

不同于互聯(lián)網(wǎng)，HMI系統(tǒng)相對(duì)封閉，幾乎每一個(gè)汽車品牌都有屬于自己特色的HMI系統(tǒng)。針對(duì)此發(fā)展方式，給用戶提供互聯(lián)網(wǎng)多元化、個(gè)性化設(shè)計(jì)是具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義的，也是設(shè)計(jì)師的首要解決問(wèn)題。

當(dāng)下傳統(tǒng)汽車品牌的HMI中控雖有些許革新，但是仍舊脫離不了傳統(tǒng)設(shè)計(jì)觀念，較小的顯示屏配有部分物理按鍵，即使再怎么排布，其本質(zhì)還是無(wú)法改變。而新能源汽車品牌特斯拉就帶給了我們耳目一新的體驗(yàn)，全觸控屏式中控，對(duì)于傳統(tǒng)的汽車中控可以說(shuō)是一場(chǎng)革命，幾乎拋棄了所有的物理按鍵，帶來(lái)了全新的用戶交互體驗(yàn)。

因此，我們便借此新能源汽車時(shí)代來(lái)對(duì)車載HMI交互中控界面的革新可能性進(jìn)行一場(chǎng)思考與探索。

（二）交互設(shè)計(jì)思維

既然談到交互設(shè)計(jì)，就不得不從其設(shè)計(jì)思維上說(shuō)起，江南大學(xué)前設(shè)計(jì)學(xué)院院長(zhǎng)辛向陽(yáng)曾提出交互設(shè)計(jì)改變了設(shè)計(jì)中以物為對(duì)象的傳統(tǒng)，直接把人類的行為作為設(shè)計(jì)對(duì)象。在交互行為過(guò)程里，器物包括軟硬件只是實(shí)現(xiàn)行為的媒介、工具或手段。交互設(shè)計(jì)師更多地關(guān)注經(jīng)過(guò)設(shè)計(jì)的、合理的用戶體驗(yàn)，而不是簡(jiǎn)單的產(chǎn)品物理屬性。人、動(dòng)作、工具或媒介、目的和場(chǎng)景構(gòu)成交互設(shè)計(jì)的五要素。傳統(tǒng)理解的設(shè)計(jì)，強(qiáng)調(diào)物的自身屬性合理配置，是“物理邏輯”。而合理組織行為，可稱為行為邏輯。交互設(shè)計(jì)過(guò)程中的決策邏輯主要采用行為邏輯。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是在我們做交互設(shè)計(jì)的時(shí)候，首先必須要考慮到交互設(shè)計(jì)的五個(gè)要素，強(qiáng)調(diào)針對(duì)性與適用性，而物理邏輯與行為邏輯，則是區(qū)分一般設(shè)計(jì)與交互設(shè)計(jì)的關(guān)鍵因素，交互設(shè)計(jì)所要設(shè)計(jì)的是更符合邏輯的人類行為，以此來(lái)達(dá)到更快捷與準(zhǔn)確的人機(jī)溝通效果。

二、透過(guò)手機(jī)的發(fā)展看車載HMI界面的發(fā)展

（一）手機(jī)交互界面的發(fā)展

蘋果公司首席執(zhí)行官史蒂夫·喬布斯在iphone發(fā)布會(huì)上曾提到過(guò)“不同應(yīng)用程序有不同按鈕，觸摸屏可以適應(yīng)成千上萬(wàn)的變化，而固定按鈕不能。曾經(jīng)智能手機(jī)的固定按鍵占據(jù)了一半的屏幕，不管你用不用它，它都在那里，不來(lái)不去”。確實(shí)，所有應(yīng)用都得用這個(gè)固定好了的塑料按鍵來(lái)操控，但是每個(gè)應(yīng)用都該有適合自己的用戶界面，都該有自己的特色，自己的使用習(xí)慣，如果按鍵不能變那就沒(méi)辦法了，他們不可能根據(jù)不同的應(yīng)用自我調(diào)整。因此喬布斯給予了革命性的用戶界面，那就是蘋果系列手機(jī)。當(dāng)然有人會(huì)提出疑問(wèn)，按鍵式交互屏手機(jī)就沒(méi)有一絲發(fā)展的空間了么，然而看看黑莓手機(jī)與諾基亞手機(jī)的發(fā)展歷程，不難得出市場(chǎng)與用戶的選擇，才是時(shí)代發(fā)展的方向（如圖1）。

通過(guò)上述案例可以得出，大屏呈現(xiàn)與整合按鍵是大勢(shì)所趨。過(guò)多的物理按鍵確實(shí)會(huì)浪費(fèi)掉我們很大一部分的空間，而按鍵的位置又不可改變，因此在軟件功能多樣化的今天，多少會(huì)顯得有些呆板與僵硬。我們要在有限的空間創(chuàng)造無(wú)限的可能性，就必須打破束縛，釋放所有可用空間，讓其可以根據(jù)操控需求進(jìn)行隨時(shí)的調(diào)整與改變，來(lái)適應(yīng)千變?nèi)f化軟件需求。

（二）現(xiàn)有車載HMI交互界面分析

與手機(jī)屏幕最相似的，就是車載交互屏。隨著車載計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的飛速發(fā)展，一輛汽車不再單純的是一臺(tái)代步燃油機(jī)，而是已開(kāi)始逐漸向智能體的發(fā)展方向，并可以與手機(jī)相連接，實(shí)現(xiàn)多種多樣的操控方式，汽車更像一部可移動(dòng)的大型電腦。因此，車載HMI交互界面的設(shè)計(jì)便顯得尤為重要，它不僅僅是簡(jiǎn)單的信息顯示，娛樂(lè)向操作，更重要的是人機(jī)交流的橋梁，通過(guò)它可以讓人類更好地實(shí)現(xiàn)與機(jī)器的溝通與協(xié)作配合。

通過(guò)Audi-A系列車型衍變來(lái)看，中控HMI設(shè)計(jì)逐步從物理按鍵發(fā)展到觸摸屏，儀表從機(jī)械顯示逐漸發(fā)展到純液晶顯示，其發(fā)展過(guò)程與手機(jī)屏幕發(fā)展歷程相似，均從固定布局模式發(fā)展為可操作性更強(qiáng)的屏幕式操作界面，其優(yōu)勢(shì)十分明顯，這樣設(shè)計(jì)可為更豐富的操作方式提供了有利條件，相較于以往固定式物理按鍵布局的風(fēng)格固定化，觸摸屏式HMI不僅為今后更多的操作方式和娛樂(lè)方式提供了可能性，更多的是可以通過(guò)顯示屏內(nèi)容風(fēng)格的設(shè)計(jì)針對(duì)用戶群體做出改變，以求達(dá)到滿足消費(fèi)者心理需求的目的。這也是為我們?cè)趯?shí)現(xiàn)了物理需求之后下一步要實(shí)現(xiàn)的心理需求作鋪墊（如圖2）。

自從液晶屏廣泛被應(yīng)用到汽車HMI設(shè)計(jì)之后，HMI設(shè)計(jì)布局發(fā)生了巨大變化，通過(guò)著名汽車品牌BMW、Volvo、Audi、Tesla，等，中控HMI設(shè)計(jì)來(lái)看，當(dāng)下主流中控HMl設(shè)計(jì)（物理+觸摸屏）布局形式，可歸納為以下四種。

1.以特斯拉電車為代表的中控觸摸屏與儀表位置平行，純觸摸屏。lesla的中控設(shè)計(jì)，完全拋棄物理按鍵，所有功能均通過(guò)觸摸屏來(lái)實(shí)現(xiàn)。這樣設(shè)計(jì)的好處不言而喻，足夠大的顯示屏可用來(lái)顯示任何需要顯示的信息，不受布局限制位置。但并非沒(méi)有缺陷，當(dāng)駕駛員在駕駛車輛時(shí)，必須眼睛親自看到想要操作的位置，無(wú)法像有物理按鍵的中控那樣，通過(guò)盲觸便可以找到想要的操作，這樣的設(shè)計(jì)帶來(lái)的后果便是增加了駕駛時(shí)操作交互界面的風(fēng)險(xiǎn)（如圖3）。

2.以BMW X7為例，中控觸摸屏與儀表位置平行+大量物理按鍵。這種設(shè)計(jì)方案，中控觸摸屏的作用更多用來(lái)顯示信息，而不是信息輸入，它的信息輸入端更多是通過(guò)下面的物理按鍵來(lái)操作。而在下方駕駛盲區(qū)十分不便于查看的部分便設(shè)計(jì)成了物理按鍵式操作方式，方便盲觸操作（如圖4）。

3.以volvo concept為例，中控觸摸屏稍微位于儀表水平線下方+少量物理按鍵。這種設(shè)計(jì)方案，中控觸摸屏的作用不僅僅是信息輸出，并且是信息輸入，中控常用的功能快捷鍵，通過(guò)物理按鍵來(lái)實(shí)現(xiàn)，如：示寬燈、除霜、除霧、娛樂(lè)多媒體的暫停/播放、上/下首、快進(jìn)/快退、音量加/減（如圖5）。

4.以Audi A82018為例，中控觸摸屏位于儀表水平線下方+少量物理按鍵。這種設(shè)計(jì)方案，下方的液晶屏，主要負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)最經(jīng)常用的功能空調(diào)調(diào)節(jié)，上方的液晶屏，主要實(shí)現(xiàn)導(dǎo)航、娛樂(lè)多媒體、藍(lán)牙電話、APP應(yīng)用、設(shè)置，等（如圖6）。

以上是目前現(xiàn)有的比較集中流行的中控設(shè)計(jì)，但是隨著科技不斷深化，當(dāng)駕駛進(jìn)入L4/L5階段之后，HMI設(shè)計(jì)布局形式將會(huì)是怎么樣呢7

三、HMI車載交互界面的發(fā)展方向及探索

（一）HMI車載交互界面的設(shè)計(jì)思路

1.DIY界面規(guī)劃：設(shè)計(jì)通常很難滿足所有人的需求，即使設(shè)計(jì)師在前期構(gòu)思十分縝密，也難以做到面面俱到，因此，DIY式中控頁(yè)面就顯得尤為重要，用戶可根據(jù)使用喜好自行組合中控里的操作排序，來(lái)達(dá)到適合自身使用習(xí)慣的目的，將設(shè)計(jì)工作分?jǐn)傄徊糠纸o予用戶，這并不是設(shè)計(jì)師的偷懶，而是人性化設(shè)計(jì)的另一種體現(xiàn)形式。

2.情景化：情景化設(shè)計(jì)針對(duì)于液晶顯示屏，因?yàn)橐壕э@示屏可有多種風(fēng)格體現(xiàn)，在設(shè)計(jì)上不必拘泥于一種風(fēng)格，一方面可根據(jù)用戶特征來(lái)進(jìn)行調(diào)整。例如女性用戶在視覺(jué)呈現(xiàn)上更偏向于柔美，而男性用戶則更偏向現(xiàn)代感與硬朗簡(jiǎn)約，另一方面，在夜間行車與在白天行車，在城市行車與在鄉(xiāng)間行車所帶來(lái)的感受體驗(yàn)是不同的，因此設(shè)計(jì)師們也可以在車載HMI情景化設(shè)計(jì)中有所體現(xiàn)，充分發(fā)揮液晶顯示屏的優(yōu)勢(shì)，在有限的空間創(chuàng)造無(wú)限的可能性。

3.儀式感：儀式感對(duì)于汽車設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)可以說(shuō)是一個(gè)新名詞，顧名思義，就是要體現(xiàn)用戶在接近車輛與駕駛車輛的儀式感，通過(guò)車燈效果變幻以及車內(nèi)顯示屏效果來(lái)體現(xiàn)迎接駕駛員的儀式感，這樣可以達(dá)到給予駕駛員心理喻悅的效果，滿足用戶駕駛時(shí)的心理需求（如圖7）。

4.圖標(biāo)化：圖標(biāo)化設(shè)計(jì)對(duì)于我們來(lái)說(shuō)并不陌生，它不僅廣泛應(yīng)用于汽車HMI設(shè)計(jì)之中，也應(yīng)用于其他諸如平面設(shè)計(jì)、產(chǎn)品設(shè)計(jì)、室內(nèi)設(shè)計(jì)之中。人類對(duì)于圖標(biāo)的閱讀速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于文字的閱讀速度，作為駕駛員在行車時(shí)是很少有時(shí)間仔細(xì)查看HMI中的信息的，多數(shù)精力需要放在路況上，因此，車載HMI中信息的圖標(biāo)化設(shè)計(jì)就顯得尤為重要。

5.可調(diào)節(jié)：可調(diào)節(jié)指的是車內(nèi)陳設(shè)的位置調(diào)節(jié)，包括HMI界面位置調(diào)節(jié)，座椅位置調(diào)節(jié)，方向盤位置調(diào)節(jié)，其作用與前面所提到的DIY類似，都是為了滿足用戶的差異性需求，讓駕駛員在駕駛時(shí)體驗(yàn)到更舒適更愉悅的過(guò)程。

6.折疊式：折疊式設(shè)計(jì)思路在于最大化使用空間，通過(guò)折疊處理暫時(shí)不需要的設(shè)備隱藏起來(lái)，這樣做一方面可以避免造成空間上的浪費(fèi)，使車內(nèi)空間更加寬闊舒適，另一方面在整體陳設(shè)上也可做到整齊劃一，給駕駛員帶來(lái)心理的安適感。

（二）HMI車載交互界面未來(lái)發(fā)展方向展望與探索

以上是目前現(xiàn)有的比較集中流行的中控設(shè)計(jì)，以及設(shè)計(jì)思路，但是隨著科技不斷深化，當(dāng)駕駛進(jìn)入L4/L5階段之后，HMI設(shè)計(jì)布局形式將會(huì)是怎么樣呢？

1.HUD/AR-HUD（平視顯示器Head Up Display）技術(shù)不斷深化，方向盤與HUD結(jié)合將替代中控顯示。HUD，是運(yùn)用在航空器上的飛行輔助儀器。平視的意思是指飛行員不需要低頭就能夠看到他需要的重要資訊。平視顯示器最早出現(xiàn)在軍用飛機(jī)上，降低飛行員需要低頭查看儀表的頻率，避免注意力中斷以及喪失對(duì)狀態(tài)意識(shí)（SituationAwareness）的掌握。因?yàn)镠uD的方便性以及能夠提高飛行安全，民航機(jī)也紛紛跟進(jìn)安裝。而HuD技術(shù)已足夠成熟，在未來(lái)的汽車上普及HuD已然成為一種汽車進(jìn)步的方向，此技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)不僅在于簡(jiǎn)化了操作界面，更重要的是增加了駕駛員以及乘客的安全系數(shù)，而相對(duì)復(fù)雜的操作，如：設(shè)置功能，娛樂(lè)多媒體等，操作將通過(guò)下面touch板來(lái)實(shí)現(xiàn)（如圖8）。

2.儀表與中控一體化設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)在于把汽車內(nèi)零散瑣碎的布局化整為零，使車內(nèi)陳設(shè)有序的編為一個(gè)統(tǒng)一的整體，其優(yōu)點(diǎn)不僅僅在于視覺(jué)呈現(xiàn)方面更加現(xiàn)代化與整體化，更重要的是在汽車組裝以及后期維修方面極大地減少了操作的復(fù)雜程度，可有效地降低人工成本（如圖9）。

3.真正進(jìn)入L5完全自動(dòng)駕駛階段，汽車內(nèi)飾無(wú)處不是界面。這將給予人們極大的駕駛樂(lè)趣，無(wú)處不在的交互界面給予了駕駛員操作方式的多種可能性與自由性。信息輸入方式則是通過(guò)生物識(shí)別（臉部、指紋、等）、眼動(dòng)、腦動(dòng)、語(yǔ)音、手勢(shì)、觸摸；而信息輸出方式，例如語(yǔ)音、HUD、AR-HUD?；谖磥?lái)人工智能技術(shù)的迅速發(fā)展，這將使汽車不在是一個(gè)冰冷的軀殼，轉(zhuǎn)而逐漸走向?yàn)橐粋€(gè)極為智能的機(jī)械，其發(fā)展前景不可估量（如圖10）。

飛速發(fā)展的時(shí)代已經(jīng)向人們有力地證明，當(dāng)下限制人類發(fā)展的只能是人們的思想，只要人們敢想、敢做、敢實(shí)踐，人類未來(lái)的生活必定逐步走向科技化，智能化與現(xiàn)代化。新能源汽車時(shí)代是一個(gè)汽車設(shè)計(jì)變革的契機(jī)，我們要牢牢把握住機(jī)會(huì)，從中挖掘變革點(diǎn)革新理念，從而讓人類設(shè)計(jì)的產(chǎn)物更好地服務(wù)于人類，創(chuàng)造更美好的新生活。