汽車內飾設計的人機交互前沿技術及設計趨勢研究

羅穎博　馬宏宇

摘要：研究汽車內飾的人機交互前沿技術，提出汽車內飾的人機交互設計趨勢。文章主要采用定性研究方法，以文獻研究和案例研究為基礎，對現有信息和數據進行綜合分析。總結出汽車內飾設計人機交互前沿技術主要有屏幕觸控、虛擬觸控、語音控制、物件聯網、環境照明、智能交互材料六點。從工業設計專業的角度，提出了汽車內飾設計人機交互的發展趨勢。汽車內飾設計的人機交互將呈現生活化——娛樂工作一體化、無人化——語音觸控式操作、個性化——變動性布局、自由化——沉浸式環境四個趨勢。

關鍵詞：未來汽車 內飾設計 人機交互 設計趨勢

中圖分類號：TB472 文獻標識碼：A

2文章編號：1003-0069（2019）07-0038-03

引言

自1886年汽車誕生以來，在技術、材料、工藝、審美等方面的影響下，汽車造型和內飾設計經歷了多個階段的變化。如今人們對汽車的期待不僅僅在于造型好看、駕駛操作方便安全，也越來越強調舒適性和個性化。充分發揮汽車駕駛性能只是“車”的基礎，而內飾作為使用過程中與用戶相關性最大的部分，更影響用戶體驗。為了應對日益增長的市場競爭壓力和樹立品牌特征，許多車企已開始在汽車內飾的研發設計上力求突破創新，考慮的因素更為廣泛，如娛樂功能、科技元素等，在更廣闊的范疇內展現科技帶來的人性化。友好人機交互出行體驗正是未來所趨。

一、汽車內飾設計的人機交互必要性

（一）心理需求

從人的行為入手，研究使用者的行為需求，再決定如何設計產品。心理學家亞伯拉罕.馬斯洛的需求層次理論將人們對產品的需求分為五個層次，從生理、安全、歸屬、尊重到自我實現，由低層次逐漸升級為高層次需要。對應于交通工具的操控行為，是基于人們出行的基本需求之上，追求更高層次的感性價值，即“彰顯尊貴”或“自我實現”的價值體現，是馬斯洛理論中較高層次的需要。

產品開發過程依賴于對用戶需求的分析，KANO模型將產品服務的特性分為五類：必備屬性、期望屬性、魅力屬性、無差異屬性、反向屬性，顯示產品性能與顧客滿意度之間的關系。汽車內飾設計從用戶的需求角度出發，首先需要滿足必備屬性，如音響系統等最基本的功能，如果不具備，用戶的滿意度將大幅下降。其次則是盡量滿足用戶的期望屬性，這是產品質量的競爭性因素，通過提供用戶喜愛的額外功能如電子娛樂屏幕等，提升用戶的好感。最后則是努力滿足魅力屬性，提供一些錦上添花的功能，可提升用戶忠誠度。

（二）社會發展驅動

在實現“建成富強民主文明和諧美麗的社會主義現代化強國”這一目標的過程中，傳統的市場經濟與商業模式已經無法完全滿足人們快速增長的生活水平，人們更加注重消費過程中的用戶體驗與服務。產品附加服務的需求成為經濟發展的必然趨勢。人們對美好出行需求的增長決定了汽車內飾設計的發展方向，即實現友好人機交互出行體驗。

J.D.Power（君迪，美國權威汽車市場調查機構）2018中國汽車性能、運行和設計研究（APEAL）結果顯示“自主品牌與國際主流品牌之間的總體魅力指數差距在過去三年間不斷縮小，但音響/通訊/娛樂/導航系統（ACEN）仍然是差距最大的類別”。中國消費者更重視感受、體驗相關要素，自主品牌還需提升車載信息娛樂系統表現。如何研發內飾創新設計，樹立品牌特征，滿足消費者的需求，是各大車企應對日益增長的市場競爭壓力的關鍵所在。在汽車新四化趨勢（電動化、網聯化、智能化、共享化）下，新能源汽車大力普及，無人駕駛領域快速發展，智能互聯手機更新迭代，未來汽車共享化發展，絕大多數車輛將失去私有化、固有化屬性，面向用戶個人拓展個性化屬性。

二、汽車內飾設計的人機交互前沿技術

通過相關文獻查閱，信息搜索，瀏覽世界各大汽車品牌網站及相關汽車內飾設計資訊、人工智能技術發展資訊，總結汽車內飾設計的人機交互前沿技術如下：

（一）屏幕觸控

圖1為特斯拉Model S，中控臺繁多的實體按鍵和旋鈕被觸控大屏取代，兼具科技感與實用性，被英國《每日郵報》評為全球十大最佳汽車內飾之一。作為第一款采用大尺寸中控大屏的汽車，Model S引領了汽車設計屆的“大屏潮流”。Bosch博世是德國最大的工業企業之一，也認為未來自動駕駛實現之后，全數字化設計將為用戶提供更多樣化的功能。賓利表明計劃在汽車中使用透明OLED顯示屏新技術，OLED屏幕非常薄，能浮于任何材質表面，不使用時完全看不出屏幕的存在。屏幕作為汽車內飾中傳遞信息的重要媒介，與其他內飾形成了一體性，簡化繁雜的實體按鍵操作，提升了用戶體驗。

（二）虛擬觸控

2017年國際消費類電子產品展覽會上，BMW概念車i lnsideFuture展示了觸控系統的新科技——HoloActiveTouch全息觸摸控制技術，整合了HUD（Head Up Display平視顯示器）、手勢控制和全息投射技術，以及虛擬全息投影操控界面：中控位置的投影儀投射出與方向盤等高的影像，如圖2。同時，車內的高靈敏度攝像頭捕捉駕駛者在可顯示范圍內的手勢動作，精確辨別指尖的活動方向，并伴隨短促的聲音訊號，啟動或關閉相應的功能。駕駛者的操作除了視覺、聽覺的反饋，甚至能從全息虛擬屏幕上接收到壓力反饋。嵌入汽車中的超聲波裝置對駕駛者的指尖發出超聲波脈沖或改變超聲波的頻率以提供不同的材料觸覺和形狀觸覺，讓駕駛者體驗真實的觸感，并確認指令已被車輛獲取和接受。該技術的原理是超聲波在壓力之下會產生形狀的改變，并且模擬出一種虛構的形狀和力度，這種壓力被稱為“聲發射壓力”。該技術不僅簡化了操作界面，更重要的是增加了駕駛員以及乘客的安全系數，而相對復雜的操作，如：設置功能，娛樂多媒體等，將通過虛擬觸控界面來實現。因此，駕駛者在駕駛時無需低頭查看中控，便可通過手勢動作查看相關信息，輕松調整音響、導航等功能，全息虛擬觸控屏起到與傳統物理觸控屏同樣的作用。

（三）語音控制

過去用戶必須記住設置指令，智能語音識別才能起效。如今A1人工智能技術的發展帶來了新的可能性，谷歌助手的“持續性對話”功能讓對話更加自然，亞馬遜Alexa的自然語言理解服務提升了用戶體驗。當用戶對MBUX（智能多數字多媒體系統）說“Hey Mercedes”時，系統的AI技術可以將其理解為間接意思——“我想買一些面包”并打開導航系統;或者理解成“我有點熱”并打開空調。如何讓人工智能語音交互系統更加情感化、智能化，充分理解用戶命令，做出正確判斷與回應，是未來汽車內飾人機交互設計新的著力點。

（四）物件聯網

圖3為延峰“Experience in Motion”電動概念車XiM17，采用四個座椅和地板控制臺的大型平地內飾，用戶選擇所需模式（駕駛、家庭、會議、休息室）后，地板控制臺會自動供電到特定位置使座椅產生相應移動，便于用戶溝通交流。路虎New Discovery的智能座椅折疊技術允許用戶通過簡單控制遠程移動應用程序配置座椅。用戶使用Land Rover InControl智能馭領遠程手機應用程序連接New Discovery車型，對車輛進行油耗查看，確認車窗關閉狀況，空調設定，泊車位置鎖定等操作。智能聯網功能提高了用戶操作的便捷性，易于控制物件變換，改變汽車內部的空間布局。

（五）環境照明

車內氛圍燈照明作為內飾的一部分受到越來越多的關注，功能性的環境照明系統可滿足乘客在不同環境下的感官體驗。諸多量產汽車中控臺內飾板、車門飾板以及中央扶手儲物格等位置都增加了幾何元素氛圍燈，頗具科幻氣息。大眾ID BUZZ自動駕駛汽車切換到無人駕駛系統時，環境照明的分布延伸到后座區域，同時從白光切換到溫暖和放松的情緒照明模式，充分考慮后排乘客的用戶體驗。DOMINANT（統明亮）公司推出的seddLED（Smart Embedded Digital Driver LED）解決了現有氛圍燈的不足之處，采用Lightex照明系統與光導纖維織造技術的導光板，可以提供各種顏色的可見光光譜，營造不同的場景，如絢爛的日落，清新的森林，神秘的海洋…一提供了更多的設計自由，推動汽車環境照明系統向數字化、智能化發展，實現內飾多樣性變化。

（六）智能交互材料

這是一種由傳感器或敏感元件等與傳統材料結合而成，能感知內外界刺激，判斷并進行處理，執行相應操作，實現信息交互的新型功能材料。目前衍生出的材料有光學薄膜、OLED等新型智能材料。光學薄膜工藝具有模擬電鍍效果，材料表面高分子有序排列可反射自然光線，膜內部發光時又起到透光的作用。OLED材料具有自發光的特征，它的原理是當電流通過表面涂有非常薄的有機材料涂層的玻璃基板時，無需依附背面發光結構就可以發光，且顯示可視角度大，能夠節省電能。

智能材料集裝飾性與功能性于一體，顯示信息和控制功能在未啟用時隱藏，智能材料具有設計感及裝飾作用，需要時通過手勢動作或語音控制等形式激活，獲得即時響應及反饋，可實現不同的場景設計和座椅加熱、按摩等功能。全球領先的汽車零部件供應商佛吉亞Faurecia推出智能內飾，將裝飾性表面（鋁、木材、塑料或織物材料）與電子系統整合，形成智能表面：觸摸感應、照明氛圍燈、表面激活可振動……當使用者接觸到這些材料時接收到觸覺反饋。通過對智能材料增加電子功能形成智能表面，將內飾功能無縫整合至統一表面，是汽車內飾交互形式的發展方向之一。

汽車內飾設計的人機交互前沿技術從上述六個方面總結為表1。

三、汽車內飾設計的人機交互設計趨勢

通過了解汽車內飾設計的人機交互前沿技術，結合相關文獻查閱，從工業設計的角度歸納總結得出汽車內飾設計的人機交互設計趨勢如下：

（一）生活化娛樂工作一體化

車聯網技術的發展，使得汽車的界面交互更加豐富多元化。汽車不僅僅是傳統的交通運輸工具，更是成為了一個信息獲取，傳遞，交流和娛樂的個人空間。在自動駕駛、空間寬敞、內飾功能豐富的未來汽車內，用戶可隨時隨地進行語音、視頻會議等辦公操作，體驗游戲、影音等娛樂方式，未來汽車將成為一個移動的智能空間。AR技術、觸控技術、互聯技術等新科技與新材料的結合，為用戶提供更多的操作方式以體驗科技之便捷。未來共享汽車的衛生問題——自我除菌功能是共享經濟的考慮要素之一，結合新生物材料、新技術研發新型消毒試劑。上一用戶使用完畢后，汽車在迎接新用戶的途中自行完成除菌殺毒工作，為用戶人體健康與安全提供保障，保證汽車內部乘坐空間的衛生與舒適度。

（二）無人化語音觸控式操作

語音溝通作為最直接、最有效的信息傳遞方式之一，將大力應用于未來自動駕駛時代。汽車內部伴隨一個能準確理解用戶命令的人工智能語音助理，可輕松實現用戶的需求。用戶通過語音提出指令，人工智能語音助理將其轉換為執行代碼，從而實現相應功能，老年人、殘疾人等弱勢群體也能獲得友好^機交互出行體驗。屏幕觸控及虛擬觸控作為人機交互主要方式之一，用戶界面設計將更加簡潔易操作。人們無需進行費心勞神的駕駛操作，通過語音指令或觸控操作，便可實現信息查詢、影音播放、氛圍燈調節等，體驗舒適的內飾氛圍，放松、娛樂的同時順利到達出行目的地。

（三）個性化變動性布局

未來汽車將普遍使用電能或其他新能源，車內不再裝配發動機，傳統的三廂車回歸最初轎廂樣式，整體空間更大，以實現空間最佳利用率，內飾布局徹底改變。未來異形內飾空間可能只存在于一些具有特殊功能、用于特殊場合的汽車上。未來汽車將具備內部空間的預置功能，用戶可根據自己的需要在手機APP上對座椅、桌臺、電子屏幕等進行數目、位置、形態等方面的個性化布置，實現朋友聚會、家人交談、商務會議等多種場景需求，進行自由互動。未來汽車的座椅可調節以滿足不同需求，并具有記憶功能：座椅的位置，椅背的角度，輪廓與襯墊、坐墊的形狀和座椅的溫度等，都能由用戶進行預先設置，存儲在APP上的個人信息處。用戶無論乘坐個人汽車或共享汽車，都能使用最適合自己的座椅。未來汽車集成溫控技術、動力控制、傳感器技術與智能聯網功能，座椅可記錄用戶的生理特征，進行數據記錄及分析，將其反饋至App客戶端或顯示在汽車內飾中的電子屏幕上，用戶可以時刻關注自身健康狀況，并根據數據分析結果選擇按摩或常規治療。

（四）自由化沉浸式環境

在汽車內飾設計中，五感中視覺效果通常是第一位，色彩、體量、形態、表面材料質感都通過視覺來辨識和認知，聽覺和觸覺方面則是輔助性的因素。

將智能材料結合光學薄膜工藝，電子控制信號改變光源特征實現氛圍燈調節、影像投射等功能。通過集成智能交互材料與智能觸控技術及聯網功能，交互式氛圍燈的顏色、紋理及動態效果均可依據用戶需求進行變化，營造不同環境氛圍，使得用戶從生理、心理上獲得愉悅使用體驗。在未來汽車共享化背景下，人們同樣可以展示個性化，根據年齡和個人喜好決定色彩的搭配跨度及材料類型、表面處理工藝等。使用未來共享汽車時，用戶在手機APP上對預約車輛進行內飾配色風格、燈光效果、材料類型等的自行搭配，當用戶進入車內時，內飾展示的便是預設效果，而由于車輛的共享身份，內飾在上一用戶使用完畢后恢復至初始狀態，迎接下一用戶。用戶將在共享經濟中體驗極大程度的個性化操作。

表2是一些色彩的視覺特征與心理影響特征。

結語

未來汽車的發展具有無限可能，同時擁有機遇與挑戰。汽車內部空間是用戶除家庭和工作場所之外的第三空間，當無人駕駛完全實現時，用戶個性化、多樣化的需求將為汽車內飾設計帶來更多可能性。結合新科技、新材料、數據分析研究等，將形成一個融合多領域知識、以用戶人機交互體驗為中心的汽車內飾設計時代。在這個移動的智能載體中，汽車內飾將改變功能至上的設計趨勢，更加科技化、信息化、人性化的人機交互設計將成為未來的主流。