基于多模態交互的智能座艙唱歌系統研究

摘要：目的以汽車智能座艙唱歌娛樂系統為研究對象，結合多模態交互設計方法，提供一個以用戶體驗為中心的設計框架，以實現在汽車智能座艙中進行唱歌娛樂時的安全、高效和舒適的人機交互設計。方法本研究基于用戶的汽車出行生活調研，結合情境感知技術，提出了基于多模態交互的車載信息娛樂系統的設計模型。結果多模態交互方式的融合使得人車交互更加自然和輕松，并賦予智能座艙乘客情感化的使用場景。研究結果表明，多模態交互設計對于提升用戶體驗、輔助駕駛、增加競爭力以及智能座艙產品平臺的開放性和可擴展性具有重要意義。結論歡唱娛樂功能已經成為智能座艙產品中不可或缺的一部分，對智能座艙產品的設計具有重要意義。

關鍵詞：智能座艙多模態交互歡唱娛樂情感化體驗界面設計

中圖分類號：U463.6

ResearchonIntelligentCockpitSingingSystemBasedonMultimodalInteraction

LIHaipengZHAOFang

KedeCollegeofCapitalNormalUniversity，Beijing，102602China

Abstract：Objective：Takingthecarintelligentcockpitsingingandentertainmentsystemastheresearchobject，combinedwithmultimodalinteractiondesignmethods，auserexperiencecentereddesignframeworkisprovidedtoachievesafe，efficient，andcomfortablehuman-machineinteractiondesignduringsingingandentertainmentinthecarintelligentcockpit.Methods：Basedonuserresearchoncartravellifestylesandleveragingcontext-awarenesstechnology，adesignmodelforthemulti-modalinteraction-basedin-carinformationandentertainmentsystemisproposed.Results：Theintegrationofmulti-modalinteractionmethodsenhancesthenaturalandeffortlessinteractionbetweenusersandthevehicle，whilecreatingemotionallyengagingscenariosforintelligentcockpitpassengers.Theresearchfindingsdemonstratethesignificanceofmulti-modalinteractiondesigninimprovinguserexperience，assistingdriving，enhancingcompetitiveness，andenablingopen-endednessandscalabilityofintelligentcockpitproductplatforms.Conclusions：Thesingingandentertainmenthasbecomeanessentialcomponentofintelligentcockpitproducts，highlightingitsimportanceinthedesignofintelligentcockpitproducts.

KeyWords：IntelligentCockpit;Multi-modalinteraction;Singingandentertainment;Emotionalexperience;Interfacedesign

隨著車聯網和人工智能技術的不斷發展，汽車逐漸成為用戶生活中的一個終端，智能座艙的空間定位正在從“智能駕駛艙”轉變為“智能座艙”，這一轉變推動了人與車之間交互方式的發展。對于智能座艙歡唱娛樂功能，多模態交互方式賦予乘客情感化的沉浸式用車體驗，為用戶創造了極致的娛樂使用場景。通過多模態交互方式，乘客可以輕松地選擇歌曲、調整音量，并與乘車伙伴一同歡唱，這為乘車過程增添了樂趣和互動體驗。用戶、場景和智能座艙之間的有效信息交互是智能座艙唱歌娛樂系統交互設計的關鍵。多模態交互場景下的“智能座艙”通過車載相應信息采集設備（如觸控屏、各類傳感器、攝像頭等）獲取用戶的交互信息。直觀、易用的界面，結合香薰、體感交互方式，并提供個性化的音樂推薦和合理的歡唱場景選擇，實時控制反饋以滿足用戶需求和應對環境改變[1]。因此，在設計智能座艙歡唱娛樂產品時，如何將多模態交互方式與情感化體驗相結合，為乘客提供愉悅和沉浸式的使用體驗，通過多模態交互體驗設計增進用戶對智能座艙歡唱娛樂產品的心理依托與情感共鳴。成為提升用戶體驗和用戶滿意度的關鍵。

1汽車智能座艙唱歌用戶場景

智能座艙中的歡唱娛樂功能已經成為車機系統中重要的組成部分。本研究界定的智能座艙為：在未來L4級自動駕駛級別中，其汽車內部空間通過附加各種智能化手段，主動地滿足不同用戶在車內的多樣化需求，提升車內空間的可用性和智能化水平[2]。因此，作為一種娛樂場景，汽車智能座艙的唱歌娛樂方式為駕駛員和乘客在駕駛或乘坐汽車時提供了娛樂體驗。智能座艙的用戶在社會角色和出行類型方面有所不同（見表1），出行的目的也會對用戶所處的使用場景產生影響。

• 全家出行親子互動

座艙唱歌系統成為家庭娛樂的一部分。家長和孩子們可以一起唱兒歌或流行歌曲，增進家庭成員之間的互動和溝通。同時，在長途旅行中，座艙唱歌系統能夠為孩子們提供更好的旅途體驗。

• 長途自駕

在長途自駕場景中車載唱歌系統為駕駛者和乘客提供娛樂功能，成為放松緩解壓力的有力工具。通過唱歌來減輕精神壓力，提高心理健康水平。多模態交互方式讓駕駛者和乘客可以隨心所欲地選擇歌曲，與車載音響系統完美融合，享受高品質的音樂體驗，使長途駕駛過程增添更多樂趣，更加愉悅地完成旅途。

• 泊車/充電

車載唱歌系統可能并不直接與泊車或充電功能相關，而是作為娛樂選項提供給用戶。當車輛進行泊車或充電時，乘客可以通過多模態交互方式繼續使用唱歌功能，使等待時間更加愉快。

• 練唱K歌

通過多模態交互方式，用戶可以選擇自己喜歡的歌曲，配合外置話筒進行演唱，營造出一個沉浸式的K歌環境，提供專業KTV房間類似的體驗。

• 回家停車后

車載唱歌系統在回家停車后的場景可能并不直接參與停車操作，而是為乘客提供歡唱娛樂功能，讓他們在車輛停車后繼續享受唱歌的樂趣。

總體來說，車載唱歌系統多模態交互是指結合不同的媒介和手段，將多種表征方式進行自然且有效的組合，以更豐富的形式調動人的多感知覺通道（視覺、聽覺、觸覺、味覺、嗅覺等），如通過圖像、表情、聲音、符號、動作等多種形式進行信息交互[3]。為全家出行提供了歡唱娛樂的機會，讓出行更加愉快、有趣。在這個親子互動的場景中，唱歌不僅成為了一種娛樂方式，也可以增進家庭成員之間的情感交流和互動。在長途自駕過程中，唱歌場景成為了放松和緩解壓力的工具，為乘車人員提供了沉浸式的娛樂體驗，使整個旅程更加愉悅。在回家停車后的唱歌場景中，乘客可以繼續享受歡唱娛樂，車內空間密閉，不會產生擾民的聲音，這讓喜歡唱歌的用戶體驗變得更加豐富和有意義。因此，唱歌場景不僅為智能座艙增色不少，更賦予了乘車者在社交屬性上更多的可能性。

• 多模態交互座艙唱歌系統體驗特征

情境感知技術在多模態交互設計中為車載唱歌系統的體驗設計提供了關鍵支持。它有助于系統更全面地理解和響應用戶需求，以提供更豐富、更符合用戶期望的音樂體驗。在基于多模態交互設計的座艙唱歌系統中，用戶與車輛之間的互動已經發展至觸摸、語音和手勢等多種方式，同時整合了視覺、聽覺和體感等多種感知通道，以提供更多層次的感官沉浸。用戶可以通過觸摸屏幕瀏覽歌曲、透過聽覺感受音樂、通過顯示屏上的歌詞與音樂互動，甚至通過智能燈光增強整體體驗。在進行座艙唱歌系統體驗特征分析時，我們需要全面考慮視覺、語音、觸覺等多模態交互方式，以充分滿足用戶的感知需求，見圖1。

多模態交互體驗中，情境感知技術使用戶可以選擇最自然和便捷的方式與系統進行交互，從而提升操作的流暢性和便捷性。通過顏色、畫面和觸感反饋模式等功能，情境感知技術為用戶提供更加舒適和親和的體驗，增強用戶對系統的喜愛程度和積極性。智能推薦也是另一個重要的優化方面，情境感知技術通過分析用戶的音樂偏好和歷史記錄，能夠提供個性化的音樂推薦，進一步增加用戶的參與感和滿足感。通過將情境感知技術融入多模態交互體驗中，座艙唱歌系統能夠提供更加舒適、便捷和個性化的用戶體驗，讓用戶更愿意與系統進行互動，并享受到更豐富和滿意的音樂娛樂體驗。

• 視覺體驗特征

數字界面的設計需要與汽車內部氛圍相結合，配合車內音響等設備，提供更加舒適、和諧的駕乘環境和情境背景，有效提高乘客對情境的感知。

• 語音體驗特征

語音識別和語音合成技術，實現智能點歌功能，使用戶能夠通過語音指令快速選擇和播放喜歡的歌曲，提高交互的便捷性和自然度。座艙唱歌系統配備自然語言處理和人工智能技術，這樣可以識別用戶要唱的歌曲并根據唱歌質量和演唱積極性等參數反饋提示，提供更智能化的交互體驗，讓用戶能夠以簡單的交互方式來實現唱歌的操作。用戶更易于理解和掌握歌曲的演唱技巧。

• 觸覺體驗特征

通過觸摸屏幕、物理按鈕或觸覺反饋識別技術，提供用戶與系統的觸覺交互體驗。例如：通過觸摸屏幕進行歌曲選擇或音量調節，或通過震動反饋傳達操作的確認和反饋信息。

• 情境感知特征

情境感知技術不僅可以分析用戶的情感狀態，還可以根據這些情感狀態來提供更符合用戶需求的音樂體驗。例如：系統可以通過聲音分析來檢測用戶的情感，如是否愉快、沮喪或緊張。基于這些情感分析，系統可以自動選擇適合用戶情感狀態的歌曲或音樂播放列表，并利用光線、氛圍燈光、音效、震動等多種方式來營造出符合不同情境的音樂娛樂體驗，從而提供更加愉悅和情感化的用戶體驗。

• 安全性考慮

座艙唱歌系統在設計時應該考慮到駕駛安全。用戶在駕駛過程中使用系統時，界面和交互方式應簡單明了，避免分散駕駛員過多的注意力。同時，可以通過語音命令等方式實現更便捷的操作，以減少駕駛員的干擾。

基于多模態交互設計，情境感知技術被巧妙地融入座艙唱歌系統，從而使與用戶的互動更加自然而直觀，人車交互變得更加輕松和流暢。通過語音命令、觸摸屏幕或手勢控制等方式，用戶可以輕松選擇歌曲、調整音量或切換界面，而無須散過多的注意力。同時，系統的界面設計與所處情境相結合，兼顧了車內的氛圍和當前的交通情況等實際應用場景，使用戶更好地感知和理解周圍環境。這樣的智能設計不僅增強了用戶對座艙唱歌系統的感知度，也顯著提升了整體的用戶體驗。

• 用戶體驗分析

汽車智能座艙唱歌系統，考慮用戶在感官、心理和情感三方面的體驗，提升使用沉浸感[4]。在這個場景中，車輛智能座艙可以變身為一個私人音樂工作室，為用戶提供與專業KTV房間相似的沉浸式唱歌體驗。用戶通過車內中控屏上的卡拉OK軟件選擇自己喜歡的歌曲，并連接外置的話筒進行歌唱。配合車內的攝像頭、氛圍燈和音響設備，打造一個沉浸式的唱歌環境。

• 感官交互體驗

系統提供更具包容性的音頻環境，以便用戶更好地探索唱歌的世界。通過高清觸摸屏顯示精美的界面、清晰的歌曲列表和歌詞，視覺上的吸引力和美感得以提升。音質優秀且逼真的音樂播放效果，以及通過智能音效技術調整的聲音效果，為用戶帶來愉悅的聽覺體驗。此外，通過巧妙的車內氛圍調節功能，如氛圍燈光和空氣清新器，為用戶創造舒適且愉悅的嗅覺體驗。

• 用戶心理體驗

唱歌作為一種富有感染力的情緒表達方式，通過優化音效、靈活性等方面提升用戶體驗，使得用戶在唱歌過程中感到更加愉悅和放松，達到放松和娛樂的效果。在設計界面和交互時，簡潔直觀的界面設計和流暢的操作，降低用戶的認知負荷，使用戶能夠在駕駛過程中輕松享受音樂娛樂。

• 用戶情感體驗

情感體驗包括所有的情感反應和享樂方面，例如安全感、吸引力、趣味性、舒適度。態度是指人對特定對象的穩定心理傾向，包括用戶參與感（如個人偏好、滿意度、信任）[5]。通過融合多種感知通道和交互方式，如視覺、聽覺、觸覺等，用戶在唱歌時能夠感受到更加沉浸式的體驗。座椅和方向盤可能通過振動、加熱等方式提供觸覺反饋，增強用戶的感官體驗。這些多模態設計元素相互結合，讓用戶在唱歌時感受到更加真實、舒適和愉悅的情感體驗。

汽車智能座艙唱歌系統通過多模態設計，提供了在感官、心理和情感三方面的豐富體驗。在感官方面，系統通過高品質音響和視覺展示，確保音樂播放效果清晰，同時展示歌曲MV或歌詞，增加視覺體驗。在心理方面，系統為用戶提供愉悅的聽覺體驗，通過智能音效技術調整聲音效果，使音樂更加逼真和身臨其境。此外，車內氛圍調節功能如氛圍燈光、空氣清新器等，為用戶提供舒適和愉悅的嗅覺體驗。在情感方面，系統通過歡唱娛樂功能，打造沉浸式的K歌空間，讓用戶在車內盡情釋放情感，增進家庭和情侶之間的互動和關系。整體多模態設計為用戶創造了更加豐富、舒適和愉悅的用車體驗。

• 智能座艙唱歌界面設計邏輯

在智能座艙中，采用了多模態交互設計，旨在創造出一種更加沉浸式的用戶體驗。通過融合視覺、聽覺、觸覺等多種感知通道和交互方式（見圖3）。例如語音識別、手勢控制和觸摸屏，用戶可以與車載系統進行更直觀、更自然的互動。這種設計不僅結合了視覺、聽覺、觸覺等多種感官，還借助了情境感知技術，使系統能夠根據用戶所處情境智能調整顯示內容和交互方式。視覺方面，采用了高清觸摸屏和車載顯示器，提供豐富的視覺內容和信息展示。在聽覺方面，配備了高品質的音響系統，以及車內環繞音響系統，讓用戶能夠享受身臨其境的音頻體驗。同時，座椅和方向盤也通過振動、加熱等方式提供觸覺反饋，增強用戶的沉浸感。最重要的是，還利用體感交互技術，通過傳感器感知用戶的動作和姿態，并將其轉化為系統可識別的信號，進一步提升了用戶的互動體驗。

汽車智能座艙唱歌系統采用多種策略來增強用戶的沉浸感，以提供更豐富、更愉悅的音樂娛樂體驗。雷石KTV車載唱歌娛樂系統在此方面是一個成功的實踐，該系統充分利用了語音識別和語音合成技術，使唱歌娛樂更加便捷和智能化。在操作性能、媒體功能支持、視聽效果和后臺管理等方面進行了創新設計，旨在提供更好的音樂娛樂體驗。此外，借助車載多模態交互沉浸式，用戶能夠更自然、更便捷地與智能座艙互動，享受更加豐富、更加沉浸式的使用體驗。

• 增強歡唱體驗的沉浸感

直觀、易于使用的界面布局，使用戶可以輕松地瀏覽和選擇娛樂內容。可以采用分屏布局，將不同的功能模塊分配到不同的區域，如歌曲選擇、歌詞顯示和設置選項等。為了增加用戶的沉浸感，座艙唱歌系統在用戶唱歌時，提供與歌曲吻合的背景音效，如鼓點、音效、和聲等，這樣可以增強用戶的沉浸感，讓用戶感受到更真實的演唱體驗。

• 提供個性化推薦

座艙唱歌系統可以提供個性化推薦，根據用戶的唱歌歷史、喜歡的歌曲類型、歌曲頻率等因素，為用戶推薦更符合其口味的歌曲，這樣可以提高用戶的使用滿意度和沉浸感。

• 提高可訪問性

考慮到駕駛員和乘客的不同需求，確保界面設計符合無障礙原則。例如：增加字體大小選擇和語音輔助功能，以幫助視力有障礙的用戶。同時，確保界面布局合理，按鈕和控件的大小足夠大，以便駕駛員可以輕松操作。

• 情景模式配合

智能座艙系統可以根據不同的駕駛情景或車內氛圍提供相應的音樂推薦。例如：在城市行駛時可以提供輕快愉悅的音樂，而在高速公路行駛時可以提供節奏感強的音樂，以增強駕駛體驗。

• 提供社交分享功能

座艙唱歌系統可以提供社交分享功能，比較容易讓人關注到的是網絡社交入口的接入[6]，用戶可以錄制自己的歌聲或視頻，在社交平臺上分享給朋友，這樣可以讓用戶更好地與朋友分享音樂、交流心情，提升用戶的沉浸感。

• 結語

車輛作為智能座艙的載體，在萬物互聯的趨勢下成為人們生活中的一個終端。車載計算的數據處理能力和多模態交互技術不斷發展，智能座艙歡唱系統將更靈活、智能地滿足用戶需求，提供更豐富的音樂娛樂體驗，推動智能座艙的發展，為乘車者帶來更愉悅和豐富的汽車出行體驗。歡唱娛樂功能為座艙增添趣味性和互動性，通過放松心情、緩解疲勞、增進駕駛員和乘客之間的交流，營造愉快的出行氛圍。在智能座艙產品的設計與開發中，重視歡唱娛樂功能的整合和創新至關重要。提供多樣歌曲選擇、個性化推薦、音效增強、虛擬舞臺效果和社交分享等功能，將增強智能座艙產品的吸引力和市場競爭力，滿足用戶對智能座艙娛樂功能的需求。因此，對智能座艙產品設計與開發來說，注重歡唱娛樂功能的創新和整合至關重要，以提升用戶體驗并滿足市場需求，推動智能座艙領域的發展。

參考文獻

[1]馬曉娜，張雨欣，于茜.基于多模態信息交互的智能家居設計研究[J].包裝工程，2022，43（16）：59-67，115.

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[3]陳昕，朱宣霖.基于多模態交互的智能車載助手設計研究[J].藝術與設計：理論版，2023（8）：109-112.

[4]吳劍斌，張競元，張凌浩.基于情境感知的車載信息娛樂系統交互設計研究[J].包裝工程，2018（16）：189-196，190

[5]譚浩，唐詩妍.智能汽車交互界面用戶體驗評估方法體系綜述[J].包裝工程，2023，44（6）：12-24.

[6]柴秋霞，劉毅剛.從設計策略的角度解構多人在線競技游戲的沉浸體驗[J].藝術設計研究，2021（1）：56-60.