汽车HMI的发展趋势研究

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　　摘 要：互联网智能的热浪已经持续了十多年，然而汽车作为人们的第二生活空间，在智能人机交互方面却是刚刚起步，在未来信息化和数字化的时代里，汽车将会作为重要的媒介，汽车人机交互界面设计的研究也将会是交互设计和汽车设计的热门。通过历史分析法和案例研究法，论述了汽车HMI的未来发展是需要注重仪式感、默契感和信任感的，并且要注重物理按钮和数字界面的生物化结合。
　　关键词：UI;HMI;交互设计;视觉传达;汽车
　　中图分类号：A715文献标识码：A文章编号：1672-8122（2020）01-0091-03
　　一、引 言
　　随着智能技术的发展，我们在生活中随处可以看到智能技术的存在，如智能家居系统，智能扫地机器人，智能手机等，但我们所看到的不过是智能科技的冰山一角。世界各地的科技巨头正在推动智能技术快速发展，开发更加智能化的系统和产品。智能技术的普及，推动着智能驾驶、自动驾驶的不断成型，近几年腾讯、百度、华为、阿里等互联网巨头在智能汽车、自动驾驶等频频出手，传统车企联手BAT加速自动驾驶的研发，智能汽车的自然生态系统已经开始看见雏形，势不可挡。据全球管理咨询公司麦肯锡最新研究报告预测，未来10年，中国很有可能成为全球最大的自动驾驶市场。至2030年，中国大概将有800万辆的自动驾驶汽车，自动驾驶相关的新车销售及出行服务创收将超过5 000亿美元[1]。在未来自动驾驶时代，汽车HMI將会是汽车体验的关键。信息和网络技术的快速发展使车内的体验发生巨大的变化，车内交互、自适应用户界面、 车载交互设备正在为更加有效的汽车驾驶体验做出更大的贡献[2]。在这场汽车变革战中，汽车HMI设计将会是汽车行业新的增长点，也会成为车对车，车对互联网的接口。
　　二、HMI的定义
　　（一） HMI的背景
　　“HMI”或者说“人机界面”这个术语几乎涵盖了一个人在操作车辆时可能与之交互的任何元素[3]。20世纪90年代，随着车载信息技术的不断发展和车辆系统的日益复杂，HMI这一缩写词开始在汽车行业内流行，车载信息系统已经可以为车主提供强大的功能和体验。
　　互联网时代下，汽车用户形成了互联网思维与操作习惯，并且受智能手机交互设计的影响根深蒂固，这让大多的用户在使用传统汽车时感到沮丧，他们渴望在乘车时会有更好的体验。所以设计易于学习和使用的，并且不会分散驾驶注意力的界面就变得尤为重要。互联网时代下HMI的设计将会是未来评价一辆汽车驾驶体验优良与否的重要标准。
　　手机的发展是颠覆性的，智能手机的到来创造了一个全新的思考方式。根据采访，很多司机想将手机连接到汽车上，以此访问他们生活中的许多重要方面（如音乐、联系电话、短信、电子邮件、互联网等），汽车应该给我们一个更加自由与灵活的空间。因此，HMI的设计需要考虑更多严谨性的问题，是集符号学、逻辑学和人体工程学为一体的综合问题，设计若不好则会为驾驶者创造一个危险的环境，所以HMI的设计师们肩负着重大的责任。
　　幸运的是，自动和半自动化驾驶技术的相关法规即将出台，控制车辆的责任正在从驾驶员转移到汽车系统和周边的基础设施中。越来越多的汽车公司和用户体验咨询公司也在做无人驾驶和HMI技术的相关研究，如Uber，滴滴等。随着无人驾驶技术的到来，车主会更加关注驾驶以外的其他活动，如看电视、工作、睡觉、与其他乘客交谈等，HMI设计的范围将会大大扩大。HMI的设计将会与全新的汽车内饰设计相结合，给用户带来智能的，舒适便捷的驾乘体验。
　　HMI传统的设计思路是“功能和操作”，设计师应该从“内容和传递”的角度来考虑。这将帮助设计师创建更符合人们日常生活体验的界面，无论技术和用户需求如何，HMI设计的基本原则将始终保持不变。它应该是安全和直观的，元素设计围绕基本的人体工程学要求。
　　（二）HMI的双重定义
　　HMI，即“Human Machine Interface”。HMI可以从汽车领域上来理解，指“汽车人机界面”，包括直接作用型和间接作用型的汽车人机界面，是系统和用户之间进行信息交换的媒介。HMI实现了汽车信息的内部形式与人类可以接受形式之间的转换[4]，目标是通过智能化设计提高和改善用户的驾驶体验感。
　　HMI，亦“Human Machine Interaction”，即人与机器的交互，从汽车领域上解释，是人与汽车的交互，包括视觉、听觉、触觉、嗅觉等的交互。每一个有效的交互都符合一定的场景，都要满足用户的需求。汽车人机交互包含UX 和UI 两部分。
　　三、 HMI的调研与案例分析
　　（一） HMI的发展
　　1769年，法国人N·J·居纽制造了世界上第一辆蒸汽驱动三轮汽车——“卡布奥雷”;1825年英国人斯瓦底·嘉内制造了一辆蒸汽公共汽车;1855年德国人卡尔·本茨研制成功世界上第一辆公认的汽车;1885年德国人哥特里布·戴姆勒发明了第一辆四轮汽车。其操纵汽车的都是一根简单“杆子”，上面安装有把手，这个简易的把手通过被摇动来传达信息，同时还可以进行方向的控制，有的“杆子”上配有喇叭，通过施加压力，令其发声，传达警示的信息。到了20世纪，汽车开始飞速发展，1903年福特公司成立，汽车开始批量生产;1922年英国奥斯汀汽车公司推出奥斯汀7，在当时被誉为“英国的T型车”，并且推出后迅速普及，宝马的第一款车型BMW Dixi也是引进的这款车型研发出来的;1938年，哈利·厄尔设计出了世界上第一款概念车别克YJob，在当时看来，这是一部梦想之作，别克YJob引入了嵌入式头灯、电动车窗、水平水箱护罩、与车身齐平的门把、电动活动顶篷等。20世纪30年代至70年代，是汽车技术的进步时期，也是汽车产品多样化时期;20世纪70年代至80年代，是汽车全球化时期，汽车的价格也趋于走低;20世纪90年代，是汽车电子化，智能化的时期，新技术的融入，使汽车中出现了收音机、音乐CD、电子屏幕等，人们在驾车的同时，可以享受更多的驾乘体验;21世纪的到来，也伴随着物联网、车联网、无人驾驶汽车、智能生态的到来，很多汽车中开始使用汽车大屏幕。 　　（二） HMI案例分析
　　路虎揽胜星脉的HMI采用三屏联动的设计，12.3英寸液晶仪表，用来显示速度信息，汽车信息，地图信息;同时可以自定义界面，支持物理按钮交互;中间是10.2英寸触控屏，有车载导航，媒体，蓝牙连接，汽车信息等功能，该屏的倾斜度可调，汽车启动会自动升起，具有很强的仪式感;下方是10.2英寸功能调节触控屏，显示温控（空调），座椅，汽车信息，收音机，车辆设置（行驶模式），通过物理按钮与触控结合，带来三屛联动的驾驶体验。UI的设计采用扁平化加拟物化的设计，整体充满着现代科技感与运动感。
　　特斯拉MODELS的HMI，采用全液晶仪表盘，显示车辆信息，空调调节，通话等信息，也可以通过物理按钮切换控制。在驾驶台的中控区域设置大屏触控屏，显示导航，车辆信息，车辆控制，媒体，空调等信息，全触控交互手法。
　　奔驰E级汽车的HMI的设计，方向盘下是12.3液晶屏，有导航，收音机，多媒体，电话，连接，车辆，系统设置等功能，也可结合物理按键操控，UI的设计风格是拟物化风格。中控的液晶仪表盘，也可以显示导航信息、日期、车辆信息等。物理按键结合触控控制液晶屏的操作，中控区域仍然保留大量的按键设计。
　　综合以上的案例可以看出汽车用户关注点的转变，以前看重汽车的操纵感与驾驭感，现在看重汽车的功能性。随着历史的发展，汽车已经从代步工具，发展为一个多信息平台，车与人的交互也越来越多。通过对一些品牌汽车的HMI设计的分析，可以看出目前汽车HMI的交互方式主要以触控，语音，方向盘，手势为主;界面设计以扁平化设计为主。
　　四、 HMI的设计趋势
　　传统的汽车人机交互界面的交互方式主要基于方向盘、物理按钮以及其他相关设备的交互形式。经过汽车百年的发展历史，基于驾驶的物理交互方式已经非常成熟，被认为是高效的交互方式和模式。但是，随着智能交通系统、互联网等信息系统逐步引入，基于物理按钮的交互方式面临新的形势和巨大挑战，一个典型的现象就是物理操作数量的急剧上升。由于新功能的不断出现，按键和旋钮等物理操作器的数量急剧上升，大多数用户面临这样复杂的按钮交互界面，都会产生强烈的恐惧。在这样的情况下，汽车人机交互界面的交互方式开始往减少按钮数量、增加电子屏幕的方向发展，以满足日益增加的交互信息。
　　HMI设计需要重点考虑的地方应该是默契感、仪式感和信任感。默契感体现在越来越智能的情境中，这就需要一个具备高情商和高智商的HMI系统，比如，当临近中午驾车时，HMI系统会提示用户是否需要就近就餐，然后推荐临近地点的餐厅;当车里有小朋友时，会提供相关儿童的项目;当用户靠近汽车准备乘车时，汽车会自动与用户“打招呼”等;理解用户的行为与将要发生的动作，这就是HMI需要面临的默契感设计。仪式感的设计来源于汽车百年的传统设计，比如驾驶动作，手动驾驶与智能驾驶之间的仪式感切换;路虎揽胜星脉的中控台设计，当启动汽车时，仪表盘会缓慢从操控台抬起的这个动作，会带给用户一个汽车启动的仪式信息等。信任感的问题在用户信息安全上尤为重要，是自动驾驶需要首要解决的问题，如未来的信息互通与信息隐私之间的关系、车与车之间的信息交流等。
　　五、 小 结
　　HMI的设计具有其自身的设计特点，但是始终没有脱离“信息传达”这一主题。HMI中的界面設计是对网络或软件系统的人机交互、操作逻辑、界面美观的整体设计，最基本的功能是功能性和使用性，通过界面让用户明白功能与操作，并将相关信息更加顺畅地传递给使用者[5]。HMI的设计原则应该参考移动端UI设计的一些原则，如：给用户一个很短的思考时间;以触控为主，语音交互和自然交互为辅;主次分明，让重点内容清晰明了;基于平面设计原则，清晰、便捷、准确、有力;私人定制设计，情景化设计;注重隐私的保护;通过新颖的交互方式，以吸引视线的艺术形式等。HMI的发展趋势会依然参照UI的设计原则和交互设计的准则，并且结合新技术的方法，创造出兼备技术与个性的HMI。
　　凯文·凯利说过：“现有技术的局限性迫使生命与机械联姻为我们提供有意的帮助。要想一切正常运转，我们最终制造出来的环境越机械化，可能越需要生物化，我们的未来是技术性的，但这并不意味着未来的世界一定会是灰色冰冷的钢铁世界。相反，我们的技术所引导的未来，朝向的正是一种新生物文明”[6]。未来汽车HMI设计也需要具备生物气息，需要智商与情商，像人一样进行学习与思考。汽车HMI设计不同于其他的交互设计，具有自身的设计特征，但始终没有脱离“信息传达”这一主题。未来HMI设计要迎合用户的习惯与需求，不断更新，通过简单易操作的交互方式，使信息传达更加准确、清晰、便捷、有力。
　　参考文献：
　　[1] 互联网巨头携传统车企布局自动驾驶[N].新京报，2018-11-01.
　　[2] 谭浩，赵江洪，王巍. 汽车人机交互界面设计研究[J].汽车工程学报，2012，2（5）：315-321.
　　[3] Stuart Macey Geoff Wardle.H-POINT[M].CURB.2015.
　　[4] 张楠.舰船电力推进监控系统选型设计软件设计[D].武汉理工大学，2012.
　　[5] 杜士英. 视觉传达设计原理（升级版）[M].上海：上海人民美术出版社，2018.
　　[6] （美）凯文·凯利.失控[M].北京：中国工信出版社，2015.
　　[责任编辑：张楠]
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