汽車人機交互的設計研究

任昌瑋

摘 要：汽車的人機界面是人與汽車之間相互作用的媒介。它的易用性受到人、車、環境等多種復雜情況的影響。在汽車產業的發展中，先進的技術不斷集成，汽車的智能程度不斷改善，汽車的人機界面發生了巨大的變化。從車內交互的角度來看，多通道用戶界面將是未來交互設計的核心。基于此本文從儀表盤、中控臺以及手勢設計等三個方面對汽車人機交互界面進行設計研究。以期能夠為設計實踐提供有效指導和理論支撐。

關鍵詞：用戶體驗 HMI設計 儀表設計

1 引言

隨著計算機技術和網絡技術在運輸領域的廣泛應用以及車載技術的不斷發展，汽車的內部空間，人機界面操作和交互過程正在發生革命性的變化。目前，汽車內飾信息模型正從單一的車輛狀態信息模型向復雜的信息系統逐步進化。通過提供高質量的產品來提高自有品牌的企業形象一直是努力和探索的方向，改善汽車產品使用過程中的用戶體驗是該項目的重要方面。

2 汽車人機交互設計分析

2.1 研究對象

如奧迪A8的中控框架布局，左側快捷菜單可以在任何界面進行應用的切換，右側應用菜單通過左右滑動進行切換。應用菜單的構造比以前更明確了，圖標采用易懂的擬物風格，結合奧迪的品牌元素，增加圖標的整體設計感。交互反饋模式添加設計亮點，例如，如果不按下畫面的圖標而觸摸的話，圖標就會以微動畫的形式顯示。增加樂趣。

缺點是只是在視覺體驗進行創新，交互方面特別是專門針對車機的環境創新不夠徹底。設計看起來是要迎合年輕人的喜好，但整體的效果卻比較消極。

2.2 交互設計策略

交互設計概念是英國設計師比爾·莫格里奇在1984年的一次設計會議上率先提出的。此外，唐納德·諾曼的設計理論中也提出了不同層面的設計目標產品交互設計策略。本文設計的汽車人機交互界面，根據唐納德·諾曼的交互設計理論總結了以下交互設計策略：

2.2.1 便利性

單指單擊和簡單的手勢操作，可以提高操作效率。只要進行點擊、拖動等操作就能完成滿足用戶的大部分操作任務。語音控制是在特定情況下的輔助交互方式。

2.2.2 簡潔性

簡化任務過程，改善頁面信息的識別。重要的信息和主要的操作區域，在駕駛員側，減少駕駛場景的操作負擔。根據不同場景強調界面的重要信息，隱藏不必要的信息和視覺裝飾，減輕用戶的認知負擔。使用熟練的設計元件、接口布局和操作。

2.2.3 互動性

清晰的交互控制外觀符合用戶的認知，系統和任務狀態通過視覺和聽覺向用戶提供準確易識別的反饋，避免用戶的因為不理解引起的不安情緒。通過特效和過渡動畫的使整個操作流程成為一個連貫的整體，而不是由斷斷續續的小的任務組成。

2.3 交互設計關鍵因素

2.3.1 視覺體驗

根據諾曼的說法，可視性產生于合理使用能量、信號、約束、映射、反饋這五個基本的心理概念。從造型的角度出發，中控系統的外觀應具有科技感、品質感等特點，在視覺效果上盡量降低對對駕駛員的視覺刺激，使駕駛員將注意力集中在駕駛的任務中，所以簡潔、明確、整體的調整是必要的。相同類別的功能的按鈕應當被設計成相同的形狀和尺寸，放置相同的位置，使駕駛員形成一定的肌肉記憶，無需再依靠視覺找尋控件，分散駕駛的注意力。不同類型的功能的按鈕被設計成不同的形狀和尺寸，并有引導性地將主要任務與次要任務進行區別，以達到主要任務快速識別并進行處理的目的。以控制面板的設計為例，功能鍵主要包括音量鍵、數字選擇鍵、信號切源鍵、HOME鍵及快捷鍵等，每類按鍵應根據功能歸到不同的組別，根據任務的操作頻繁度進行按鈕樣式和大小的設計，使用戶可以應很容易地識別并執行操作。

2.3.2 聽覺體驗

在車載環境中，被認為對駕駛影響最小、人機溝通最方便的人機交互方式是語音控制交互。隨著語音識別模型的訓練，語音識別準確率在不斷增長，越來越多的車型操作系統里利用語音執行功能操作控制比重逐漸增加。隨著AI 人工智能技術的發展，汽車語音交互已經不再局限于被動式的命令控制執行，語音智能推送和與場景模式結合的智能識別已經慢慢出現。語音已不再是執行命令的工具，漸漸成為駕駛助手與車輛助手。不過，語音交互有時由于聲音的頻率和強度也會影響駕駛者的心情和疲勞度，這也在設計中控信息娛樂系統中要注意的。

2.3.3 觸覺體驗

皮膚觸覺感受器接觸機械刺激產生的感覺，稱為觸覺。皮膚表面散布著觸點，觸點的大小不盡相同，分布不規則，一般情況下指腹最多。在中控信息娛樂產品設計上，應考慮人類的觸覺特性，使用適當的振動觸覺提醒，可以給駕駛過程中的盲操提供觸覺感受，盡量較少必須依賴視覺輔助才能完成的操作。

3 汽車人機交互界面設計

3.1 儀表盤界面設計

3.1.1 儀表盤信息布局

根據車輛信息接口的安裝面板的功能，安裝面板接口的結構布局如圖1所示。這有助于用戶快速確認車輛狀態，判斷下一個任務。同時，確保用戶的運轉效率和安全性。

3.1.2 儀表盤視覺設計偏好

根據收集的多款車型儀表盤設計方案，結合在不同光線下的顏色對視覺的影響以及用戶對色彩偏好的總結，儀表盤的界面設計的的底色應定為暗色，重要的信息如速度、瞬時功率、電池電量等信息使用醒目的亮色顏色替代，界面的設計要保持整體性。

3.1.3 儀表盤界面設計

儀表盤的設計由布局要素、顯示方法、視覺要素等構成。根據先前基于用戶感知經驗的調研和儀表板信息架構的規劃，設計是基于視覺感知經驗的。各儀表板視覺要素的權重。

儀表盤界面的主要的視覺信息應被放在中間，突出主要信息視覺中心的位置，旁邊的兩側是次要信息，顯示關于駕駛過程中車輛的次要信息比如媒體音樂，車輛狀態等。速度是駕駛信息中最重要的部分，放置在最醒目的位置，所有報警信息全部布置在統一位置，油量和電量以對稱的方式布局在屏幕的兩側，讓駕駛員很清楚地看到所有與駕駛相關的信息。

3.2 中控臺交互界面設計

首先，需要明確車輛中心控制臺的形狀和安裝位置的尺寸等硬件要求。

在這篇文章中，如圖3所示，我們設計了具有簡單功能分區的8英寸主屏幕界面設計。在這個設計中，用戶可以更準確地操作自己的需求模塊。主頁卡片支持用戶自定義，以滿足不同用戶的需求。在具有不同功能的模塊使用不同尺寸的卡片可以更加利用主頁空間，是效率達到最大化。比如說對于導航模塊需要更大的面積展示，但對于媒體播放或天氣，則不需要較大的面積。各種分區使用圖標和文本的組合，使用戶能夠快速獲取信息，提高認知效率。

造型：不僅要注意人機操作的便利性，還要注意當地的駕駛習慣和習慣以及審美習慣。

以下是媒體應用的二級畫面，如圖4所示。在每個二級界面中，相同元素放置同樣的位置，使用戶的操作方式基本一致。這樣用戶在不同的場景下都有基本一樣的方向性，每個界面都有較為明晰的效果，可以讓用戶在操作時，有明確的判斷。

隨著人們對汽車駕艙的高科技的需求不斷提高，中控的硬件結構和造型方面向著大尺寸的方向發展，大屏幕觸控HMI（人機界面）交互的體驗決定了設計的成敗。

3.3 操作手勢設計

基于手勢操作的汽車人機交互界面模型的構建包括基于汽車人機交互界面設計，手勢輸入模式，手勢識別技術，功能映射以及基于人機交互元素（視覺引導，顯示位置，交互反饋）的手勢操作模型。

手勢操作在司機能到達的地方哪里都能執行，但是在動態的非接觸手勢操作的情況下，車載控制有3個有效的區域。第一個區域是司機正面的擋風玻璃，可以用雙手操作。第二個區域是擋風玻璃的中央區域。這個區域只能單手操作。第三個區域是擋風玻璃下的中心線區域。人機交互和虛擬現實領域的專家一致認為，在使用手勢時，反饋是非常必要的。可以通過系統命令或其他細微的視覺和聽覺的反饋給用戶帶來判斷其手勢是否有效。

4 結語

本文通過對現有汽車HMI 產品評價及改進情況進行分析，主要研究了汽車的交互設計流程和方法，介紹了汽車人機交互界面設計的相關要素，為后續交互設計實踐提供理論依據。

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