汽車HMI的發(fā)展趨勢研究

李帥帥

摘?要：互聯(lián)網(wǎng)智能的熱浪已經(jīng)持續(xù)了十多年，然而汽車作為人們的第二生活空間，在智能人機交互方面卻是剛剛起步，在未來信息化和數(shù)字化的時代里，汽車將會作為重要的媒介，汽車人機交互界面設計的研究也將會是交互設計和汽車設計的熱門。通過歷史分析法和案例研究法，論述了汽車HMI的未來發(fā)展是需要注重儀式感、默契感和信任感的，并且要注重物理按鈕和數(shù)字界面的生物化結合。

關鍵詞：UI;HMI;交互設計;視覺傳達;汽車

中圖分類號：A715文獻標識碼：A文章編號：1672-8122（2020）01-0091-03

一、引?言

隨著智能技術的發(fā)展，我們在生活中隨處可以看到智能技術的存在，如智能家居系統(tǒng)，智能掃地機器人，智能手機等，但我們所看到的不過是智能科技的冰山一角。世界各地的科技巨頭正在推動智能技術快速發(fā)展，開發(fā)更加智能化的系統(tǒng)和產(chǎn)品。智能技術的普及，推動著智能駕駛、自動駕駛的不斷成型，近幾年騰訊、百度、華為、阿里等互聯(lián)網(wǎng)巨頭在智能汽車、自動駕駛等頻頻出手，傳統(tǒng)車企聯(lián)手BAT加速自動駕駛的研發(fā)，智能汽車的自然生態(tài)系統(tǒng)已經(jīng)開始看見雛形，勢不可擋。據(jù)全球管理咨詢公司麥肯錫最新研究報告預測，未來10年，中國很有可能成為全球最大的自動駕駛市場。至2030年，中國大概將有800萬輛的自動駕駛汽車，自動駕駛相關的新車銷售及出行服務創(chuàng)收將超過5 000億美元[1]。在未來自動駕駛時代，汽車HMI將會是汽車體驗的關鍵。信息和網(wǎng)絡技術的快速發(fā)展使車內(nèi)的體驗發(fā)生巨大的變化，車內(nèi)交互、自適應用戶界面、 車載交互設備正在為更加有效的汽車駕駛體驗做出更大的貢獻[2]。在這場汽車變革戰(zhàn)中，汽車HMI設計將會是汽車行業(yè)新的增長點，也會成為車對車，車對互聯(lián)網(wǎng)的接口。

二、HMI的定義

（一） HMI的背景

“HMI”或者說“人機界面”這個術語幾乎涵蓋了一個人在操作車輛時可能與之交互的任何元素[3]。20世紀90年代，隨著車載信息技術的不斷發(fā)展和車輛系統(tǒng)的日益復雜，HMI這一縮寫詞開始在汽車行業(yè)內(nèi)流行，車載信息系統(tǒng)已經(jīng)可以為車主提供強大的功能和體驗。

互聯(lián)網(wǎng)時代下，汽車用戶形成了互聯(lián)網(wǎng)思維與操作習慣，并且受智能手機交互設計的影響根深蒂固，這讓大多的用戶在使用傳統(tǒng)汽車時感到沮喪，他們渴望在乘車時會有更好的體驗。所以設計易于學習和使用的，并且不會分散駕駛注意力的界面就變得尤為重要?；ヂ?lián)網(wǎng)時代下HMI的設計將會是未來評價一輛汽車駕駛體驗優(yōu)良與否的重要標準。

手機的發(fā)展是顛覆性的，智能手機的到來創(chuàng)造了一個全新的思考方式。根據(jù)采訪，很多司機想將手機連接到汽車上，以此訪問他們生活中的許多重要方面（如音樂、聯(lián)系電話、短信、電子郵件、互聯(lián)網(wǎng)等），汽車應該給我們一個更加自由與靈活的空間。因此，HMI的設計需要考慮更多嚴謹性的問題，是集符號學、邏輯學和人體工程學為一體的綜合問題，設計若不好則會為駕駛者創(chuàng)造一個危險的環(huán)境，所以HMI的設計師們肩負著重大的責任。

幸運的是，自動和半自動化駕駛技術的相關法規(guī)即將出臺，控制車輛的責任正在從駕駛員轉移到汽車系統(tǒng)和周邊的基礎設施中。越來越多的汽車公司和用戶體驗咨詢公司也在做無人駕駛和HMI技術的相關研究，如Uber，滴滴等。隨著無人駕駛技術的到來，車主會更加關注駕駛以外的其他活動，如看電視、工作、睡覺、與其他乘客交談等，HMI設計的范圍將會大大擴大。HMI的設計將會與全新的汽車內(nèi)飾設計相結合，給用戶帶來智能的，舒適便捷的駕乘體驗。

HMI傳統(tǒng)的設計思路是“功能和操作”，設計師應該從“內(nèi)容和傳遞”的角度來考慮。這將幫助設計師創(chuàng)建更符合人們?nèi)粘Ｉ铙w驗的界面，無論技術和用戶需求如何，HMI設計的基本原則將始終保持不變。它應該是安全和直觀的，元素設計圍繞基本的人體工程學要求。

（二）HMI的雙重定義

HMI，即“Human Machine Interface”。HMI可以從汽車領域上來理解，指“汽車人機界面”，包括直接作用型和間接作用型的汽車人機界面，是系統(tǒng)和用戶之間進行信息交換的媒介。HMI實現(xiàn)了汽車信息的內(nèi)部形式與人類可以接受形式之間的轉換[4]，目標是通過智能化設計提高和改善用戶的駕駛體驗感。

HMI，亦“Human Machine Interaction”，即人與機器的交互，從汽車領域上解釋，是人與汽車的交互，包括視覺、聽覺、觸覺、嗅覺等的交互。每一個有效的交互都符合一定的場景，都要滿足用戶的需求。汽車人機交互包含UX 和UI 兩部分。

三、 HMI的調研與案例分析

（一） HMI的發(fā)展

1769年，法國人N·J·居紐制造了世界上第一輛蒸汽驅動三輪汽車——“卡布奧雷”;1825年英國人斯瓦底·嘉內(nèi)制造了一輛蒸汽公共汽車;1855年德國人卡爾·本茨研制成功世界上第一輛公認的汽車;1885年德國人哥特里布·戴姆勒發(fā)明了第一輛四輪汽車。其操縱汽車的都是一根簡單“桿子”，上面安裝有把手，這個簡易的把手通過被搖動來傳達信息，同時還可以進行方向的控制，有的“桿子”上配有喇叭，通過施加壓力，令其發(fā)聲，傳達警示的信息。到了20世紀，汽車開始飛速發(fā)展，1903年福特公司成立，汽車開始批量生產(chǎn);1922年英國奧斯汀汽車公司推出奧斯汀7，在當時被譽為“英國的T型車”，并且推出后迅速普及，寶馬的第一款車型BMW Dixi也是引進的這款車型研發(fā)出來的;1938年，哈利·厄爾設計出了世界上第一款概念車別克YJob，在當時看來，這是一部夢想之作，別克YJob引入了嵌入式頭燈、電動車窗、水平水箱護罩、與車身齊平的門把、電動活動頂篷等。20世紀30年代至70年代，是汽車技術的進步時期，也是汽車產(chǎn)品多樣化時期;20世紀70年代至80年代，是汽車全球化時期，汽車的價格也趨于走低;20世紀90年代，是汽車電子化，智能化的時期，新技術的融入，使汽車中出現(xiàn)了收音機、音樂CD、電子屏幕等，人們在駕車的同時，可以享受更多的駕乘體驗;21世紀的到來，也伴隨著物聯(lián)網(wǎng)、車聯(lián)網(wǎng)、無人駕駛汽車、智能生態(tài)的到來，很多汽車中開始使用汽車大屏幕。

（二） HMI案例分析

路虎攬勝星脈的HMI采用三屏聯(lián)動的設計，12.3英寸液晶儀表，用來顯示速度信息，汽車信息，地圖信息;同時可以自定義界面，支持物理按鈕交互;中間是10.2英寸觸控屏，有車載導航，媒體，藍牙連接，汽車信息等功能，該屏的傾斜度可調，汽車啟動會自動升起，具有很強的儀式感;下方是10.2英寸功能調節(jié)觸控屏，顯示溫控（空調），座椅，汽車信息，收音機，車輛設置（行駛模式），通過物理按鈕與觸控結合，帶來三屛聯(lián)動的駕駛體驗。UI的設計采用扁平化加擬物化的設計，整體充滿著現(xiàn)代科技感與運動感。

特斯拉MODELS的HMI，采用全液晶儀表盤，顯示車輛信息，空調調節(jié)，通話等信息，也可以通過物理按鈕切換控制。在駕駛臺的中控區(qū)域設置大屏觸控屏，顯示導航，車輛信息，車輛控制，媒體，空調等信息，全觸控交互手法。

奔馳E級汽車的HMI的設計，方向盤下是12.3液晶屏，有導航，收音機，多媒體，電話，連接，車輛，系統(tǒng)設置等功能，也可結合物理按鍵操控，UI的設計風格是擬物化風格。中控的液晶儀表盤，也可以顯示導航信息、日期、車輛信息等。物理按鍵結合觸控控制液晶屏的操作，中控區(qū)域仍然保留大量的按鍵設計。

綜合以上的案例可以看出汽車用戶關注點的轉變，以前看重汽車的操縱感與駕馭感，現(xiàn)在看重汽車的功能性。隨著歷史的發(fā)展，汽車已經(jīng)從代步工具，發(fā)展為一個多信息平臺，車與人的交互也越來越多。通過對一些品牌汽車的HMI設計的分析，可以看出目前汽車HMI的交互方式主要以觸控，語音，方向盤，手勢為主;界面設計以扁平化設計為主。

四、 HMI的設計趨勢

傳統(tǒng)的汽車人機交互界面的交互方式主要基于方向盤、物理按鈕以及其他相關設備的交互形式。經(jīng)過汽車百年的發(fā)展歷史，基于駕駛的物理交互方式已經(jīng)非常成熟，被認為是高效的交互方式和模式。但是，隨著智能交通系統(tǒng)、互聯(lián)網(wǎng)等信息系統(tǒng)逐步引入，基于物理按鈕的交互方式面臨新的形勢和巨大挑戰(zhàn)，一個典型的現(xiàn)象就是物理操作數(shù)量的急劇上升。由于新功能的不斷出現(xiàn)，按鍵和旋鈕等物理操作器的數(shù)量急劇上升，大多數(shù)用戶面臨這樣復雜的按鈕交互界面，都會產(chǎn)生強烈的恐懼。在這樣的情況下，汽車人機交互界面的交互方式開始往減少按鈕數(shù)量、增加電子屏幕的方向發(fā)展，以滿足日益增加的交互信息。

HMI設計需要重點考慮的地方應該是默契感、儀式感和信任感。默契感體現(xiàn)在越來越智能的情境中，這就需要一個具備高情商和高智商的HMI系統(tǒng)，比如，當臨近中午駕車時，HMI系統(tǒng)會提示用戶是否需要就近就餐，然后推薦臨近地點的餐廳;當車里有小朋友時，會提供相關兒童的項目;當用戶靠近汽車準備乘車時，汽車會自動與用戶“打招呼”等;理解用戶的行為與將要發(fā)生的動作，這就是HMI需要面臨的默契感設計。儀式感的設計來源于汽車百年的傳統(tǒng)設計，比如駕駛動作，手動駕駛與智能駕駛之間的儀式感切換;路虎攬勝星脈的中控臺設計，當啟動汽車時，儀表盤會緩慢從操控臺抬起的這個動作，會帶給用戶一個汽車啟動的儀式信息等。信任感的問題在用戶信息安全上尤為重要，是自動駕駛需要首要解決的問題，如未來的信息互通與信息隱私之間的關系、車與車之間的信息交流等。

五、 小?結

HMI的設計具有其自身的設計特點，但是始終沒有脫離“信息傳達”這一主題。HMI中的界面設計是對網(wǎng)絡或軟件系統(tǒng)的人機交互、操作邏輯、界面美觀的整體設計，最基本的功能是功能性和使用性，通過界面讓用戶明白功能與操作，并將相關信息更加順暢地傳遞給使用者[5]。HMI的設計原則應該參考移動端UI設計的一些原則，如：給用戶一個很短的思考時間;以觸控為主，語音交互和自然交互為輔;主次分明，讓重點內(nèi)容清晰明了;基于平面設計原則，清晰、便捷、準確、有力;私人定制設計，情景化設計;注重隱私的保護;通過新穎的交互方式，以吸引視線的藝術形式等。HMI的發(fā)展趨勢會依然參照UI的設計原則和交互設計的準則，并且結合新技術的方法，創(chuàng)造出兼?zhèn)浼夹g與個性的HMI。

凱文·凱利說過：“現(xiàn)有技術的局限性迫使生命與機械聯(lián)姻為我們提供有意的幫助。要想一切正常運轉，我們最終制造出來的環(huán)境越機械化，可能越需要生物化，我們的未來是技術性的，但這并不意味著未來的世界一定會是灰色冰冷的鋼鐵世界。相反，我們的技術所引導的未來，朝向的正是一種新生物文明”[6]。未來汽車HMI設計也需要具備生物氣息，需要智商與情商，像人一樣進行學習與思考。汽車HMI設計不同于其他的交互設計，具有自身的設計特征，但始終沒有脫離“信息傳達”這一主題。未來HMI設計要迎合用戶的習慣與需求，不斷更新，通過簡單易操作的交互方式，使信息傳達更加準確、清晰、便捷、有力。

參考文獻：

[1]?互聯(lián)網(wǎng)巨頭攜傳統(tǒng)車企布局自動駕駛[N].新京報，2018-11-01.

[2]?譚浩，趙江洪，王巍. 汽車人機交互界面設計研究[J].汽車工程學報，2012，2（5）：315-321.

[3]?Stuart Macey Geoff Wardle.H-POINT[M].CURB.2015.

[4]?張楠.艦船電力推進監(jiān)控系統(tǒng)選型設計軟件設計[D].武漢理工大學，2012.

[5]?杜士英. 視覺傳達設計原理（升級版）[M].上海：上海人民美術出版社，2018.

[6]?（美）凱文·凱利.失控[M].北京：中國工信出版社，2015.

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