基于情境感知的電動(dòng)汽車儀表板設(shè)計(jì)研究

謝芳 石小濤

摘要：隨著全球汽車行業(yè)在能源和環(huán)境限制、用戶體驗(yàn)、效率和創(chuàng)新方面的競(jìng)爭(zhēng)日益激烈，乘用車內(nèi)飾正在經(jīng)歷一場(chǎng)從傳統(tǒng)燃油汽車向電動(dòng)汽車的重大轉(zhuǎn)型。在汽車儀表板設(shè)計(jì)中，情境感知技術(shù)可用于識(shí)別駕駛員的需求、行為和偏好，并感知不同儀表板對(duì)駕駛員的影響。文章基于情境感知方法，探索用車時(shí)的用戶情境、環(huán)境情境、設(shè)備情境和社交情境等，根據(jù)眼動(dòng)實(shí)驗(yàn)和感性工學(xué)的理論方法，進(jìn)一步研究汽車儀表板外觀造型意象特征與用戶感知的關(guān)系。首先收集用戶在設(shè)備情境下對(duì)電動(dòng)汽車儀表板的感知評(píng)價(jià)，其次分析用戶對(duì)儀表板外觀意象特征的偏好和需求，最后基于研究結(jié)果提出一些關(guān)于電動(dòng)汽車儀表板設(shè)計(jì)的建議和結(jié)論。文章的研究目標(biāo)是為電動(dòng)汽車制造商和設(shè)計(jì)師提供情境感知在儀表板設(shè)計(jì)中的應(yīng)用價(jià)值，找到用戶感知與外觀意象特征之間的關(guān)系，推動(dòng)電動(dòng)汽車內(nèi)飾設(shè)計(jì)的創(chuàng)新和發(fā)展。經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)，情境感知理論有助于剖析駕駛?cè)藛T的特征和行為，能為汽車內(nèi)飾造型的未來(lái)發(fā)展方向和設(shè)計(jì)思路提供參考。

關(guān)鍵詞：電動(dòng)汽車；內(nèi)飾；儀表板；情境感知；眼動(dòng)實(shí)驗(yàn)；感性工學(xué)

中圖分類號(hào)：U463.7；U469.72 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1004-9436（2023）13-0-03

1 情境感知相關(guān)研究

1.1 情境感知理論

情境被定義為一組信息，這些信息共同描述了為滿足用戶需求而采取的適當(dāng)行為。情境感知理論認(rèn)為，人的行為和感知會(huì)通過對(duì)環(huán)境的感知和理解不斷進(jìn)行調(diào)整。個(gè)體會(huì)根據(jù)當(dāng)前情境中的特定信息，對(duì)環(huán)境進(jìn)行感知和解釋，并根據(jù)這些感知信息來(lái)作出一定的行為和反應(yīng)［1］。

1.2 汽車領(lǐng)域里情境感知的應(yīng)用

在汽車行業(yè)中，有很多學(xué)者使用了情境感知理論進(jìn)行研究。如2016年，張超和趙江洪通過情境感知理論，研究用戶的思維特征反應(yīng)，并將其最終應(yīng)用于汽車導(dǎo)航的交互界面設(shè)計(jì)中；2021年，楊忠邑基于情境分析了智能駕駛各場(chǎng)景中手勢(shì)交互并進(jìn)行手勢(shì)定義、手勢(shì)引導(dǎo)及手勢(shì)反饋設(shè)計(jì)，最終對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行驗(yàn)證與優(yōu)化；2021年，陳熠璇研究情境因素對(duì)人類的影響，分析情境感知的信息傳遞過程，探討了被試者的視覺中心和眼球掃視規(guī)律等方面，并以此為依據(jù)進(jìn)行了車載交互界面設(shè)計(jì)。

2 情景感知在電動(dòng)汽車內(nèi)飾設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

2.1 電動(dòng)汽車內(nèi)飾功能結(jié)構(gòu)分區(qū)

電動(dòng)汽車內(nèi)飾的功能結(jié)構(gòu)分區(qū)大致可以分為駕駛操作區(qū)域、副駕駛員區(qū)域、成員座椅區(qū)域、休閑娛樂區(qū)域、空調(diào)系統(tǒng)和通風(fēng)口區(qū)域五個(gè)部分。

2.2 電動(dòng)汽車內(nèi)飾設(shè)計(jì)中的情境信息分類

第一，用戶情境信息：包含駕駛員和乘客的身份、需求和行為，以及他們的個(gè)人偏好和駕乘體驗(yàn)。

第二，環(huán)境情境信息：包含車內(nèi)外環(huán)境的情況，如車內(nèi)溫度、噪聲、氣味、燈光、氣象和路況等。

第三，設(shè)備情境信息：包含車內(nèi)設(shè)備的種類、布局、功能和易用性，如觸控屏幕、語(yǔ)音助手、導(dǎo)航等設(shè)備的布局、大小、操控方式等。

第四，社交情境信息：包含駕駛員和乘客之間的互動(dòng)和各種社交行為，在內(nèi)飾設(shè)計(jì)中，可以考慮營(yíng)造一個(gè)舒適、輕松、安全的社交環(huán)境，以優(yōu)化使用體驗(yàn)。

根據(jù)實(shí)際情況，設(shè)計(jì)師可以更加具體地考慮每一類信息，并結(jié)合用戶研究和數(shù)據(jù)分析，制訂出更適合用戶的設(shè)計(jì)方案。本文集中討論設(shè)備情境，針對(duì)汽車儀表板造型與用戶感知進(jìn)行研究。

3 用戶感知與汽車內(nèi)飾儀表板外觀造型之間的關(guān)系

針對(duì)汽車儀表板造型設(shè)計(jì)，對(duì)其基本元素組合進(jìn)行分解再重構(gòu)，并將其設(shè)計(jì)形式轉(zhuǎn)化為設(shè)計(jì)元素，使用眼動(dòng)實(shí)驗(yàn)確立興趣區(qū)域。針對(duì)用戶感知這一方面，則借助感性工學(xué)的方法，探索其與產(chǎn)品外觀意向之間的關(guān)系，并以此為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)出符合用戶情感的產(chǎn)品。

3.1 前期準(zhǔn)備

3.1.1 儀表板樣本的確定與分析

采用文獻(xiàn)閱讀法和歸納分類法，按照不同的電動(dòng)汽車品牌和產(chǎn)品型號(hào)，收集了223張視角統(tǒng)一的高清正面圖。

3.1.2 代表樣本的篩選

根據(jù)問卷調(diào)查法，累計(jì)收到樣本215份。將來(lái)自汽車內(nèi)部的各個(gè)儀表板出現(xiàn)頻率大于10%的圖像進(jìn)行排列，在全部去色、P圖后，最終產(chǎn)生了9個(gè)樣本。

為了便于分析，汽車儀表板的主要組成部分可以分為以下六個(gè)興趣區(qū)域（Area of Interest，AOI）：AOI-1

中控屏、AOI-2中控臺(tái)、AOI-3方向盤、AOI-4儀表盤、AOI-5 IP覆蓋件以及AOI-6出風(fēng)口（見圖1）。

3.2 眼動(dòng)實(shí)驗(yàn)

采用Tobii Pro Glasses2眼動(dòng)儀和兩臺(tái)計(jì)算機(jī)。選取30名男女均等的高校在校師生，均有駕照，視力或矯正視力正常。記錄人員兩名，安排一人負(fù)責(zé)操作電腦和把握流程，另一人主要負(fù)責(zé)調(diào)試和記錄。電腦連接顯示設(shè)備，負(fù)責(zé)E-prime主程序運(yùn)作。首先，保證在屏幕正中央位置出現(xiàn)注視點(diǎn)+1000ms；其次，當(dāng)注視點(diǎn)慢慢消失后，樣本1逐漸顯現(xiàn)，此時(shí)被試要求開始描述該樣本；10s后屏幕顯示黑屏，再過2s后進(jìn)入樣本2，依次重復(fù)［2］。

3.3 眼動(dòng)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

據(jù)表1數(shù)據(jù)及圖2熱圖上的顏色深度和紅色區(qū)域的面積顯示，被試者常將目光聚焦于AOI-4儀表盤的控制面板上，其次是AOI-3方向盤，再次是AOI-1中控屏和AOI-2中控臺(tái)，最后是AOI-5 IP覆蓋件和AOI-6出風(fēng)口。由此可見，IP覆蓋件、儀表盤、中控臺(tái)、方向盤、中控屏等區(qū)域最能夠影響用戶感知意向偏好。

針對(duì)這五個(gè)部件進(jìn)行感性工學(xué)研究。對(duì)五個(gè)特征區(qū)域的設(shè)計(jì)風(fēng)格進(jìn)行分析，篩選出具有典型代表性的特征。每個(gè)部分總結(jié)出四個(gè)設(shè)計(jì)特征，最終結(jié)果見表2。

3.4 用戶感知評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)

3.4.1 感性意象詞匯的篩選

本文采用訪談法和文獻(xiàn)閱讀法，從各種途徑獲得意象詞共計(jì)90個(gè)，排除表達(dá)不盡合理、意義相近以及語(yǔ)意描述含混不清的詞匯，篩選組合得到24對(duì)形容詞，如圖3所示。

筆者制作了一份調(diào)查問卷，要求200名受訪者選擇他們認(rèn)為最適合描述汽車內(nèi)飾風(fēng)格的形容詞，得票數(shù)最高的詞成為較精確的感性詞。如圖3所示，最終篩選出“科技的—守舊的”“舒展的—緊湊的”“簡(jiǎn)約的—復(fù)雜的”“大眾的—個(gè)性的”“厚重的—輕巧的”“創(chuàng)新的—沿襲的”這六組典型感性詞。

3.4.2 感性語(yǔ)意詞的主成分分析

采用最大方差旋轉(zhuǎn)法對(duì)所有感性詞數(shù)據(jù)的因子空間進(jìn)行構(gòu)建，提取到四個(gè)特征值數(shù)值大于1的因子。而這四個(gè)就是主成分因子，說(shuō)明這四組詞最能夠代表受訪者對(duì)內(nèi)飾造型的感性認(rèn)知［3］。

3.4.3 造型特征與感性詞的偏相關(guān)性分析

通過主成分分析，產(chǎn)生了四個(gè)代表性感性詞，即“科技的”“舒展的”“簡(jiǎn)約的”“個(gè)性的”。隨后，分析具體造型特征對(duì)被試者感性認(rèn)知的影響，導(dǎo)入SPSS進(jìn)行偏相關(guān)分析，當(dāng)顯著性低于0.05時(shí)，表示兩個(gè)變量顯著相關(guān)，反之則說(shuō)明關(guān)系不顯著。表3列出了匯總分析的結(jié)果。

3.4.4 數(shù)據(jù)分析

根據(jù)數(shù)據(jù)可以得出結(jié)論，在“科技的—守舊的”這一項(xiàng)目得分中，方向盤類目的得分最高。由此可知，方向盤造型如果遵循個(gè)性化設(shè)計(jì)方式，內(nèi)飾設(shè)計(jì)風(fēng)格的感性意向越接近“科技的”。在“科技的—守舊的”這一項(xiàng)中，方向盤造型的偏相關(guān)系數(shù)最大，為0.785，表明方向盤造型在評(píng)價(jià)內(nèi)飾造型“科技的—守舊的”這一項(xiàng)目中的影響最大。

在“舒展的—緊湊的”這一項(xiàng)目得分中，IP類目得分最高?？梢钥闯觯?dāng)IP造型為有機(jī)流暢型，內(nèi)飾設(shè)計(jì)風(fēng)格的感性意向越接近“舒展的”，表明IP造型在評(píng)價(jià)內(nèi)飾造型“舒展的—緊湊的”這一項(xiàng)目中的影響最大。

在“簡(jiǎn)約的—復(fù)雜的”這一項(xiàng)目得分中，得分最高的是儀表盤類目。換言之，如果設(shè)計(jì)中無(wú)儀表，內(nèi)飾設(shè)計(jì)風(fēng)格的感性意向更接近于“簡(jiǎn)約的”；在“簡(jiǎn)約的—復(fù)雜的”這一項(xiàng)中，儀表盤的偏相關(guān)系數(shù)最大，表明儀表盤造型在評(píng)價(jià)內(nèi)飾造型“簡(jiǎn)約的—復(fù)雜的”這一項(xiàng)目中的影響最大。

在“個(gè)性的—大眾的”這一項(xiàng)目中，得分最高的是中控臺(tái)。這意味著，當(dāng)中控屏造型是雙層或者方正的造型方式，內(nèi)飾設(shè)計(jì)風(fēng)格的感性意向更接近于“個(gè)性的”，表明中控臺(tái)造型在評(píng)價(jià)內(nèi)飾造型“個(gè)性的—大眾的”這一項(xiàng)目中的影響最大。

4 結(jié)語(yǔ)

本文以情境感知理論為基礎(chǔ)，認(rèn)為用戶獲得需求的基礎(chǔ)源于用戶自身、環(huán)境、設(shè)備及社交等諸多情境因素。基于工學(xué)方法理解駕駛員對(duì)儀表板內(nèi)飾造型的不同認(rèn)知，對(duì)汽車內(nèi)飾的未來(lái)發(fā)展方向和設(shè)計(jì)理念給予一些參考建議。不過，本文根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得到的最后結(jié)論僅表明了所提感性詞與具體造型設(shè)計(jì)的聯(lián)系，而儀表板設(shè)計(jì)作為一個(gè)復(fù)雜的總體，還有許多影響因素有待深入研究。

參考文獻(xiàn)：

［1］ 楊忠邑.基于情境分析的智能駕駛手勢(shì)交互設(shè)計(jì)研究［D］.廣州：華南理工大學(xué)，2021.

［2］ 趙唐寅.基于用戶認(rèn)知的汽車內(nèi)飾儀表板造型設(shè)計(jì)研究［D］.鎮(zhèn)江：江蘇大學(xué)，2019.

［3］ 張壽宇.基于感性工學(xué)的汽車方向盤外觀設(shè)計(jì)研究［D］.天津：河北工業(yè)大學(xué)，2020.

作者簡(jiǎn)介：謝芳（1999—），女，陜西安康人，碩士在讀，研究方向：工業(yè)設(shè)計(jì)。

石小濤（1978—），男，湖北宜昌人，博士，副教授，研究方向：工業(yè)設(shè)計(jì)。