汽車人機交互界面設計-汽車人機交互系統功能

在第三部分，我們關注了 HMI 的現狀和過去——在這一部分以及接下來的文章中，我們展望它的未來。本篇討論的是“硬交互”與“軟交互”。

在討論什么是最好的汽車內部交互方式之前，我們先簡單說明一下已經存在的汽車交互設計類型。

汽車交互設計類型分為硬交互方式和軟交互方式。

硬交互方式可被定義為司機的操控動作。這種操控動作是謹慎的。例如司機按下一個按鈕可以改變駕駛的位置；通過 GUI 或者將位置信息輸入到衛星導航系統方式使用車載娛樂系統。

軟交互方式可以被定義為機器而不是用戶的操控動作。例如，自動取消轉向燈的信號。這個行為是不需要用戶參與，而是直接由機器自動完成一系列動作。

后一種交互類型更加突出嵌入式內部傳感器的作用和互聯汽車的概念。例如，可以將一些相關信息通過 HUD(Heads-up Displays) 顯示出來；自動調節燈光亮度甚至可以檢測駕駛員是否已經閉眼。另外，我們發現軟交互方式需要更多的維護和恰到好處的執行，因為在輔助和分心之間有一個明確的界限。

我們認為將硬交互方式和軟交互方式組合在一起，這是汽車 HMI 設計的關鍵。

硬交互設計和軟交互設計

上面的這個示意圖提供了一系列的交互設計模板。它概述了在使用現有技術的前提下，我們對未來汽車交互設計的研究。我們通過對目前在汽車行業的研究和預測分析進而得到下面這幅圖像。

新興技術的發展周期 來源：Gartner（2013年6月）

“當一臺機器具有易讀性，即它的外形直接描述了其工作方式，這個機器就是美的。它不是一個簡單的用一層外皮覆蓋在技術組件上，而是在機器的結構和表達方式上找到一種正確的平衡方式。這種表達方式來源于一些物體的之間相互作用產生的想法。”—— Konstantin Grcic (2007)

我們接下來深入探討上面交互設計模板的每個部分。

我們先看一段視頻—— 2000 年寶馬公司研發 i-Drive 控制界面:

在上面的視頻里，我們注意到模式帶來的問題——示能性和繪制圓周運動并在屏幕上產生線性輸出。寶馬在 2013 年表示將繼續改進 i-Drive Touch，以減少控制按鈕上方的觸控界面產生的問題。

這種混合型交互方式帶來了顯著性的改進，因為它可以在屏幕上實現了更多主動式觸控設計。

觸屏正在成為汽車 HMI 的一種單獨的控制模式，比如應用在保時捷 918 和特斯拉 Model S 的觸屏中控臺。

盡管采用觸屏這種方式似乎是提供了一種簡單替代的方法來解決問題，但事實上，就像之前討論的那樣，它們存在可學習性的問題。這有可能導致司機常常分散精力，因為他們不得不一直依靠視覺反饋，而不能隨著時間形成一種肌肉記憶或者下意識控制。

迪斯尼研究部門進行了一個有趣的實驗。它們用一種觸覺渲染算法模擬 3D 幾何特征，比如（凸起、山脊、邊緣和紋理以及觸摸板表面）。如果這個算法被很好的應用，司機就可以隨著時間不斷強化肌肉記憶或者“感覺”控制。

使用手勢控制HMI的某些特定部分，這是一個令人興奮的概念。這主要是因為它提供了一個機會：重現早期汽車內的直接控制和反饋，盡管在那時它還存在一些問題。

這種 3D 手勢感應正在變得越來越容易。不僅因為價格便宜的傳感器和處理器，而且也與更好的軟件算法有關。

3D 手勢控制同時也作為一種概念正在深入人心，這歸功于類似 Leap Motion 和 Kinect 控制器的配件。

我們不僅可以檢測肢體動作，比如點頭、面部位置和手勢，還可以檢測例如眼球移動等微小動作。然而，成本低廉的機器視覺產生的新交互模式到目前為止還沒有被人們充分理解和分類。對繪制和學習觸摸界面來說，這是一項挑戰。

從字面上來說，可能存在上百種 3D 手勢。人們需要花費時間學習和了解這一系列模式，但是目前人們還不能依賴手勢控制，尤其就安全性而言。

實際上，無論是單獨使用 Leap Motion 還是 Kinect 作為汽車主控制器，這里都有個關鍵的問題：我們發現新的交互控制方式——手勢控制，并不是一種來自身體上的必要直覺。豐富的身體交互反饋比如點擊按鈕、移動控制桿、換擋等等都不能很好的翻譯成模糊數字形式。“少數派報告”風格的界面目前還是不可能實現的。

Denso 和 Chaoticmoon 的合作產品中，就使用了 Leap motion 作為控制器。它沒有按鈕，只有視覺反饋，并且使用了“細小顆粒控制”技術。

近些年，這種細小顆粒控制方法已經被一些研究機構關注。并且我們發現迪斯尼的研究成果是其中最有趣的一個。

這種 AIREAL 裝置可以朝著用戶的手發射一圈漩渦狀空氣。漩渦可以對用戶的手產生沖擊力，讓用戶感覺到一系列動態自由空氣。

他們的原型是一種新的低成本、高度可縮放的觸控技術。這種技術可以在半空中傳達具有豐富表現力的觸覺，作為長期創建大型增強現實環境的一部分。這種大型增強現實環境可以隨時隨地提供具有吸引力的互動體驗。

基于語音控制的界面早已被人們想象出來，并在流行文化中為人們熟知。比如科幻小說主人公 HAL9000 和最近科幻電影《SHE》。盡管目前來看，人機對話還離我們很遠，但隨著自然語言處理和識別的不斷改進，最近幾年我們發現許多高品質的應用。相信這一天也將不久到來。

手機系統內置的 Siri 和 Google Now 已經在汽車交互領域扮演重要角色。比如 Nuance 公司給汽車制造商（例如福特）提供的 HMI 軟件支持。

語音控制能夠帶來兩個好處：一種是實現無 UI 設計代替身體和數字控制，使人們可以自由的與 HMI 交流。另一種是可以讓駕駛員的注意力更加集中，增加駕駛安全性。

關于HMI的系列文章，在接下來會繼續為大家呈現，請持續關注GeekCar的網站以及微信公眾號（geekcar）。