淺談汽車多媒體顯示屏的人機布置設計

孫陽坤，馮慶，鄧駿鴻，邱垂翔，汪孛

(廣州汽車集團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飾的重要組成部分，隨著汽車科技的日新月異，顯示屏的設計逐漸成為各汽車制造企業的設計亮點，也承載著越來越多的人機交互任務，使用方面不再僅局限于娛樂功能，逐步發展成為集影視音樂、電器控制、駕駛輔助、互聯網+、導航救援甚至游戲娛樂等功能于一體，使用頻率越來越高。

汽車多媒體顯示屏在汽車靜態及動態過程中均會使用，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方便駕駛員及乘客觀看，根據人體頭部及眼部舒適轉動角度范圍，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]布置設計，眼橢圓制作見SAE J941-2010《Motor Vehicle Drivers’ Eye Locations》[2])中間眼點向下15°界面之上(眼睛上下舒適轉動角度為±15°，見圖1)，極限不可超過45°(頭部上下舒適轉動角度30°，眼睛上下舒適轉動角度為15°)；顯示屏屏幕法向應

盡可能與人眼觀看屏幕的視野方向一致，建議不超過60°(頭部水平舒適轉動角度45°，眼睛水平舒適轉動角度為15°，見圖2)，其中圖1及圖2標準參見《SAE J 985-2009 Vision Factors Considerations in Rearview Mirror Design》[3]，如不能滿足，應至少保證側視方向上一致，側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計，評價視野極佳。

圖1 人眼及頭部上下轉動范圍

圖2 人眼及頭部水平轉動范圍

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被任何零件遮擋，如方向盤、帽檐等，在設計布置時以95%人群眼橢圓極限眼點出發(最難滿足的極限眼點)，投向可能遮擋的零件輪廓邊緣，檢查視野投向界面是否會遮擋顯示屏顯示區域。圖5為某B車型在設計初期方向盤遮擋多媒體顯示屏，最終設計需規避此種情況。

圖5 某B車型多媒體顯示屏被方向盤遮擋

2 人機操作

如顯示屏為觸摸控制屏，需考慮其人機操作便利性，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域需滿足伸及性要求，對于前排顯示屏需布置在單指操作界面以內，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 駕駛員手伸及設計

對于后排顯示屏，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《中國成年人人體尺寸》[5]，以肩點為圓心做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程中不應被任何零件遮擋，如方向盤、帽檐、風口等，如圖8所示某C車型屏幕太深導致周圈飾件遮擋手指操作。可通過Ramsis軟件進行屏幕操作區域的操作遮擋分析，將駕駛員H點、腳部、左手、視野、靠背角等約束至設計狀態，再分析右手操作顯示屏過程中是否會被遮擋。

圖8 某C車型顯示屏太深影響手指操作(一)

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

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 顯示屏反光問題

顯示屏在使用過程中，來自各個透明區的光線經屏幕表面反射進入駕駛員或乘客的眼睛，從而在人眼觀看屏幕時導致看不清或存在刺眼眩目情況。圖10所示為天窗光線經顯示屏反射進入人眼校核的光線路徑，圖11為某D車型側窗光線在顯示屏上反射行程“泛白”現象，可調整顯示屏的角度來規避此問題，或者提高屏幕顯示亮度、增加防眩膜等來弱化反光問題。

圖10 外部光源反射校核

圖11 某D車型側窗光線導致泛白

3.2 顯示屏成像問題

在夜間行車過程中，顯示屏會作為車內一個光源，光線由點亮后的顯示屏發出經前擋風玻璃反射至人眼，造成顯示屏在前擋風玻璃上成像。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區域內，A、B區制作參見GB 11555-2009《汽車風窗玻璃除霜和除霧系統的性能和試驗方法》[6]，否則會對駕駛安全造成影響。圖13所示某E車型屏幕倒影已進入B區，可考慮增加帽檐、調整角度等方式規避此類問題。

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 界面設計

當下為更能體現汽車設計的科技感、簡約風、集成化，越來越多的汽車產品趨于將汽車諸多的設置功能、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程中的分心情況，避免分散開車注意力，應盡可能縮短駕駛員眼睛掃過屏幕上的時間。從人機角度考慮，屏幕操作應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。顯示屏界面設計應遵從以下原則：

(1)依據信息的重要程度安排顯示的順序及層級；

(2)顯示屏界面設計應盡可能簡潔、清晰，易于識別理解，提高人機交互效率；

(3)顯示屏反應迅速，駕駛員能夠快速控制交互過程中的開啟與關閉。

4.1 界面字符及圖標設計

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

4.1.1 尺寸設計

對于顯示屏中的文字，從使用角度考慮應盡可能大以便于認讀，字符高度可按以下公式近似計算得到，如圖14所示：

H=L×θ/3 600

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

對于顯示屏中的圖標，需充分考慮使用者識別及操作便利性，圖標應盡可能大，推薦圖標高度不小于15 mm×15 mm，極限不小于10 mm，如圖15所示。

圖14 字符設計高度

圖15 圖標設計高度

4.1.2 圖標設計應簡潔易懂

圖標設計應盡可能簡潔明了，最好為大眾所熟知。圖標應盡可能采用常用圖標，減少重新設計情況，如圖16所示均為常用圖標，如“主頁”“查找”“信息”“放大”等。如必須重新設計圖標，最直接檢驗辦法為：找初次見到圖標人員進行評價，如在5 s內能辨認出圖標含義，則定義成功，否則會令使用者費解，需繼續修正。

圖16 常用圖標示例

4.1.3 圖標設計顏色、風格應盡可能一致

圖標設計應在視覺上統一，圖標之間除了內容不同外，圖標的顏色、風格應盡可能相同，甚至處于同一層級上的圖標尺寸應盡可能相同。如圖16與圖17為兩種不同風格圖標，需系統化考慮。

圖17 相同類型風格圖標

4.2 界面層級設計

優先考慮與駕駛相關的信息顯示，如除霜、除霧、導航、倒車影像等放在屏幕最容易觀察及最容易操作位置，優先在常顯第一層界面顯示；其次考慮比較常用且駕駛過程中使用較少的顯示信息，如空調、音量、音樂、電話，電臺等，可放置在第一或第二層級；最后考慮與駕駛非相關且使用頻率相對較低的顯示信息，如設置參數、上網、游戲等，可考慮安排在第二或第三層級進行控制。如圖18所示為某F車型顯示屏一級界面，圖19為“主頁”二級界面。

圖18 某F車型第一級界面

圖19 某F車型主頁第二級界面

聲音交互作為整車人機交互的重要組成部分之一，其快速直接的優點更易被用戶所接受，因此可將顯示屏的重要常用操作功能采用聲音控制，如語音助手，用戶說出特有詞匯激活系統；語音控制的詞匯應盡可能簡短，減少駕駛員的視覺或手動動作，使駕駛員更加專注于道路。

除以上兩種交互方式外，還可通過肢體控制。肢體手勢控制應確保手勢操作簡單、常用、系統識別度高，確保駕駛員在一手操作方向盤、一手進行手勢操作時，不至于使注意力偏離道路。

5 其他要求

多媒體顯示屏的設計需滿足GB 11552-2009《乘用車內部凸出物》的要求：如主機廠選擇靜態頭碰(標準中附錄C)方式，只需滿足突出高度及倒角要求；如主機廠選擇動態頭碰(標準中附錄B)，則需考慮顯示屏的位置是否會與假人頭部接觸。

6 結束語

講述了在汽車多媒體顯示屏開發過程中需考慮的人機設計因素，從顯示屏的位置、角度、眩目、屏幕界面設計等方面總結設計原則，為汽車設計者們提供相關設計參考。在開發過程中，也需設計人員從工程、造型、人機等諸多方面進行考量，多角度考慮問題，權衡利弊，才能設計出更加優秀的產品。