淺談汽車多媒體顯示屏的人機(jī)布置設(shè)計(jì)

孫陽(yáng)坤，馮慶，鄧駿鴻，邱垂翔，汪孛

(廣州汽車集團(tuán)股份有限公司汽車工程研究院，廣東廣州 511434)

0 引言

多媒體顯示屏是汽車內(nèi)飾的重要組成部分，隨著汽車科技的日新月異，顯示屏的設(shè)計(jì)逐漸成為各汽車制造企業(yè)的設(shè)計(jì)亮點(diǎn)，也承載著越來(lái)越多的人機(jī)交互任務(wù)，使用方面不再僅局限于娛樂(lè)功能，逐步發(fā)展成為集影視音樂(lè)、電器控制、駕駛輔助、互聯(lián)網(wǎng)+、導(dǎo)航救援甚至游戲娛樂(lè)等功能于一體，使用頻率越來(lái)越高。

汽車多媒體顯示屏在汽車靜態(tài)及動(dòng)態(tài)過(guò)程中均會(huì)使用，本文作者主要圍繞如何使駕駛員及乘客能夠更加便捷、舒適地觀看和操作顯示屏為主題，從以下方面展開研究。

1 人機(jī)視野

1.1 顯示屏的位置及角度要求

顯示屏的布置位置及角度應(yīng)方便駕駛員及乘客觀看，根據(jù)人體頭部及眼部舒適轉(zhuǎn)動(dòng)角度范圍，顯示屏推薦布置在95%人群眼橢圓(95%人群按《SAE J826-2015 Devices for Use in Defining and Measuring Vehicle Seating Accommodation》[1]布置設(shè)計(jì)，眼橢圓制作見SAE J941-2010《Motor Vehicle Drivers’ Eye Locations》[2])中間眼點(diǎn)向下15°界面之上(眼睛上下舒適轉(zhuǎn)動(dòng)角度為±15°，見圖1)，極限不可超過(guò)45°(頭部上下舒適轉(zhuǎn)動(dòng)角度30°，眼睛上下舒適轉(zhuǎn)動(dòng)角度為15°)；顯示屏屏幕法向應(yīng)

盡可能與人眼觀看屏幕的視野方向一致，建議不超過(guò)60°(頭部水平舒適轉(zhuǎn)動(dòng)角度45°，眼睛水平舒適轉(zhuǎn)動(dòng)角度為15°，見圖2)，其中圖1及圖2標(biāo)準(zhǔn)參見《SAE J 985-2009 Vision Factors Considerations in Rearview Mirror Design》[3]，如不能滿足，應(yīng)至少保證側(cè)視方向上一致，側(cè)視方向上此角度盡可能控制在±5°范圍，見圖3。圖4為某A車型屏幕界面朝向駕駛員設(shè)計(jì)，評(píng)價(jià)視野極佳。

圖1 人眼及頭部上下轉(zhuǎn)動(dòng)范圍

圖2 人眼及頭部水平轉(zhuǎn)動(dòng)范圍

圖3 顯示屏位置及角度要求

圖4 某視野極佳的A車型顯示屏

1.2 顯示屏的可視性要求

顯示屏屏幕界面不應(yīng)被任何零件遮擋，如方向盤、帽檐等，在設(shè)計(jì)布置時(shí)以95%人群眼橢圓極限眼點(diǎn)出發(fā)(最難滿足的極限眼點(diǎn))，投向可能遮擋的零件輪廓邊緣，檢查視野投向界面是否會(huì)遮擋顯示屏顯示區(qū)域。圖5為某B車型在設(shè)計(jì)初期方向盤遮擋多媒體顯示屏，最終設(shè)計(jì)需規(guī)避此種情況。

圖5 某B車型多媒體顯示屏被方向盤遮擋

2 人機(jī)操作

如顯示屏為觸摸控制屏，需考慮其人機(jī)操作便利性，不但需要能夠觸及到，而且需要舒適操作。

2.1 顯示屏的操作伸及性

觸摸顯示屏的操作區(qū)域需滿足伸及性要求，對(duì)于前排顯示屏需布置在單指操作界面以內(nèi)，單指操作界面做法參見《SAE J287-2016 Driver Hand Control Reach》[4]，如圖6所示。

圖6 駕駛員手伸及設(shè)計(jì)

對(duì)于后排顯示屏，其界面需滿足5%女性人體單指伸及界面，5%女性人體可參考GB 10000-1988《中國(guó)成年人人體尺寸》[5]，以肩點(diǎn)為圓心做690 mm球面，如圖7所示。

圖7 后排乘客伸及性要求

2.2 顯示屏的操作便利性

顯示屏的操作界面在操作過(guò)程中不應(yīng)被任何零件遮擋，如方向盤、帽檐、風(fēng)口等，如圖8所示某C車型屏幕太深導(dǎo)致周圈飾件遮擋手指操作?？赏ㄟ^(guò)Ramsis軟件進(jìn)行屏幕操作區(qū)域的操作遮擋分析，將駕駛員H點(diǎn)、腳部、左手、視野、靠背角等約束至設(shè)計(jì)狀態(tài)，再分析右手操作顯示屏過(guò)程中是否會(huì)被遮擋。

圖8 某C車型顯示屏太深影響手指操作(一)

對(duì)于屏幕周圈有飾件造成臺(tái)階的情況(見圖9)，顯示屏上的虛擬按鍵，其按鍵圖標(biāo)中心距離臺(tái)階邊緣H應(yīng)至少15 mm，臺(tái)階深度L應(yīng)控制在45 mm以內(nèi)，保留5%女性人體手指操作空間，避免造成對(duì)操作屏幕的影響。

圖9 某C車型顯示屏太深影響手指操作(二)

3 反光眩目

3.1 顯示屏反光問(wèn)題

顯示屏在使用過(guò)程中，來(lái)自各個(gè)透明區(qū)的光線經(jīng)屏幕表面反射進(jìn)入駕駛員或乘客的眼睛，從而在人眼觀看屏幕時(shí)導(dǎo)致看不清或存在刺眼眩目情況。圖10所示為天窗光線經(jīng)顯示屏反射進(jìn)入人眼校核的光線路徑，圖11為某D車型側(cè)窗光線在顯示屏上反射行程“泛白”現(xiàn)象，可調(diào)整顯示屏的角度來(lái)規(guī)避此問(wèn)題，或者提高屏幕顯示亮度、增加防眩膜等來(lái)弱化反光問(wèn)題。

圖10 外部光源反射校核

圖11 某D車型側(cè)窗光線導(dǎo)致泛白

3.2 顯示屏成像問(wèn)題

在夜間行車過(guò)程中，顯示屏?xí)鳛檐噧?nèi)一個(gè)光源，光線由點(diǎn)亮后的顯示屏發(fā)出經(jīng)前擋風(fēng)玻璃反射至人眼，造成顯示屏在前擋風(fēng)玻璃上成像。圖12為顯示屏光源在玻璃上成像校核的光線路徑，成像位置不能在駕駛員前方視野的A、B區(qū)域內(nèi)，A、B區(qū)制作參見GB 11555-2009《汽車風(fēng)窗玻璃除霜和除霧系統(tǒng)的性能和試驗(yàn)方法》[6]，否則會(huì)對(duì)駕駛安全造成影響。圖13所示某E車型屏幕倒影已進(jìn)入B區(qū)，可考慮增加帽檐、調(diào)整角度等方式規(guī)避此類問(wèn)題。

圖12 顯示屏光源在玻璃上倒影校核

圖13 某E車型倒影成像

4 界面設(shè)計(jì)

當(dāng)下為更能體現(xiàn)汽車設(shè)計(jì)的科技感、簡(jiǎn)約風(fēng)、集成化，越來(lái)越多的汽車產(chǎn)品趨于將汽車諸多的設(shè)置功能、操作控制、顯示信息等集成至多媒體顯示屏中，因此合理安排顯示屏的信息顯示顯得尤為重要。

為最大限度減少駕駛員駕駛過(guò)程中的分心情況，避免分散開車注意力，應(yīng)盡可能縮短駕駛員眼睛掃過(guò)屏幕上的時(shí)間。從人機(jī)角度考慮，屏幕操作應(yīng)盡可能使用物理按鍵，更加直接高效，此處只討論顯示屏上的虛擬按鍵圖標(biāo)。顯示屏界面設(shè)計(jì)應(yīng)遵從以下原則：

(1)依據(jù)信息的重要程度安排顯示的順序及層級(jí)；

(2)顯示屏界面設(shè)計(jì)應(yīng)盡可能簡(jiǎn)潔、清晰，易于識(shí)別理解，提高人機(jī)交互效率；

(3)顯示屏反應(yīng)迅速，駕駛員能夠快速控制交互過(guò)程中的開啟與關(guān)閉。

4.1 界面字符及圖標(biāo)設(shè)計(jì)

汽車中字符及圖標(biāo)需滿足GB 4094-2016《汽車操縱件、指示器及信號(hào)裝置的標(biāo)志》[7]要求。

4.1.1 尺寸設(shè)計(jì)

對(duì)于顯示屏中的文字，從使用角度考慮應(yīng)盡可能大以便于認(rèn)讀，字符高度可按以下公式近似計(jì)算得到，如圖14所示：

H=L×θ/3 600

式中：H為字符高度，mm；L為眼點(diǎn)至屏幕距離，mm；θ為人眼的最小視角，一般為30′。

對(duì)于顯示屏中的圖標(biāo)，需充分考慮使用者識(shí)別及操作便利性，圖標(biāo)應(yīng)盡可能大，推薦圖標(biāo)高度不小于15 mm×15 mm，極限不小于10 mm，如圖15所示。

圖14 字符設(shè)計(jì)高度

圖15 圖標(biāo)設(shè)計(jì)高度

4.1.2 圖標(biāo)設(shè)計(jì)應(yīng)簡(jiǎn)潔易懂

圖標(biāo)設(shè)計(jì)應(yīng)盡可能簡(jiǎn)潔明了，最好為大眾所熟知。圖標(biāo)應(yīng)盡可能采用常用圖標(biāo)，減少重新設(shè)計(jì)情況，如圖16所示均為常用圖標(biāo)，如“主頁(yè)”“查找”“信息”“放大”等。如必須重新設(shè)計(jì)圖標(biāo)，最直接檢驗(yàn)辦法為：找初次見到圖標(biāo)人員進(jìn)行評(píng)價(jià)，如在5 s內(nèi)能辨認(rèn)出圖標(biāo)含義，則定義成功，否則會(huì)令使用者費(fèi)解，需繼續(xù)修正。

圖16 常用圖標(biāo)示例

4.1.3 圖標(biāo)設(shè)計(jì)顏色、風(fēng)格應(yīng)盡可能一致

圖標(biāo)設(shè)計(jì)應(yīng)在視覺(jué)上統(tǒng)一，圖標(biāo)之間除了內(nèi)容不同外，圖標(biāo)的顏色、風(fēng)格應(yīng)盡可能相同，甚至處于同一層級(jí)上的圖標(biāo)尺寸應(yīng)盡可能相同。如圖16與圖17為兩種不同風(fēng)格圖標(biāo)，需系統(tǒng)化考慮。

圖17 相同類型風(fēng)格圖標(biāo)

4.2 界面層級(jí)設(shè)計(jì)

優(yōu)先考慮與駕駛相關(guān)的信息顯示，如除霜、除霧、導(dǎo)航、倒車影像等放在屏幕最容易觀察及最容易操作位置，優(yōu)先在常顯第一層界面顯示；其次考慮比較常用且駕駛過(guò)程中使用較少的顯示信息，如空調(diào)、音量、音樂(lè)、電話，電臺(tái)等，可放置在第一或第二層級(jí)；最后考慮與駕駛非相關(guān)且使用頻率相對(duì)較低的顯示信息，如設(shè)置參數(shù)、上網(wǎng)、游戲等，可考慮安排在第二或第三層級(jí)進(jìn)行控制。如圖18所示為某F車型顯示屏一級(jí)界面，圖19為“主頁(yè)”二級(jí)界面。

圖18 某F車型第一級(jí)界面

圖19 某F車型主頁(yè)第二級(jí)界面

聲音交互作為整車人機(jī)交互的重要組成部分之一，其快速直接的優(yōu)點(diǎn)更易被用戶所接受，因此可將顯示屏的重要常用操作功能采用聲音控制，如語(yǔ)音助手，用戶說(shuō)出特有詞匯激活系統(tǒng)；語(yǔ)音控制的詞匯應(yīng)盡可能簡(jiǎn)短，減少駕駛員的視覺(jué)或手動(dòng)動(dòng)作，使駕駛員更加專注于道路。

除以上兩種交互方式外，還可通過(guò)肢體控制。肢體手勢(shì)控制應(yīng)確保手勢(shì)操作簡(jiǎn)單、常用、系統(tǒng)識(shí)別度高，確保駕駛員在一手操作方向盤、一手進(jìn)行手勢(shì)操作時(shí)，不至于使注意力偏離道路。

5 其他要求

多媒體顯示屏的設(shè)計(jì)需滿足GB 11552-2009《乘用車內(nèi)部凸出物》的要求：如主機(jī)廠選擇靜態(tài)頭碰(標(biāo)準(zhǔn)中附錄C)方式，只需滿足突出高度及倒角要求；如主機(jī)廠選擇動(dòng)態(tài)頭碰(標(biāo)準(zhǔn)中附錄B)，則需考慮顯示屏的位置是否會(huì)與假人頭部接觸。

6 結(jié)束語(yǔ)

講述了在汽車多媒體顯示屏開發(fā)過(guò)程中需考慮的人機(jī)設(shè)計(jì)因素，從顯示屏的位置、角度、眩目、屏幕界面設(shè)計(jì)等方面總結(jié)設(shè)計(jì)原則，為汽車設(shè)計(jì)者們提供相關(guān)設(shè)計(jì)參考。在開發(fā)過(guò)程中，也需設(shè)計(jì)人員從工程、造型、人機(jī)等諸多方面進(jìn)行考量，多角度考慮問(wèn)題，權(quán)衡利弊，才能設(shè)計(jì)出更加優(yōu)秀的產(chǎn)品。