新能源汽车时代车载HMI交互界面发展方向的探索

郑博伟　吴亚生

摘要：随着计算机系统的迅速发展，汽车也变得越来越智能，从原来简单的汽油机发展成为一个科技与智慧结合的新产物，随着功能多样化，与之增加的便是繁杂的操作方式，作为人机交流的桥梁，车内HMI交互界面的设计便显得尤为重要，因此文章从多角度来介绍车载交互界面的现状，设计原理，以及未来发展可能性的方向。

关键词：车载HMI 交互设计 中控布局

中图分类号：TB47 文献标识码：A

文章编号：1003-0069（2018）03-0013-03

引言

随着时代的进步，科技的飞速发展，许多传统的生活方式正在悄然地发生着改变，以出行方式为例，新能源汽车的出现，在动能不变的情况下，极大地降低了我们出行的成本，而发生转变的不仅仅是汽车的动能，车内的HMI交互界面设计风格与使用方式也在发生着转变，正在向更智能、更人性化的交互模式上发展。

一、HMI车载界面与交互性设计

（一）HMI车载交互界面的重要性

伴随着汽车计算机系统的智能化发展，车载HMI用户体验设计也变得更加重要，正逐渐从幕后走向台前。

人机交互界面的用户体验设计包含用户对车辆系统的认知过程，这是为了系统的实用性以及用户友好性得以充分实现。当下的科技发展迅速，已极大地满足了消费者基于物质条件的生理需求，因此心理需求便成为消费者区分选购汽车品牌的重要因素。如此看来，一个好的HMI设计对于汽车品牌来说便显得尤为重要，不仅仅是企业生存的需要，更是時代发展的必然选择。

不同于互联网，HMI系统相对封闭，几乎每一个汽车品牌都有属于自己特色的HMI系统。针对此发展方式，给用户提供互联网多元化、个性化设计是具有十分重要的现实意义的，也是设计师的首要解决问题。

当下传统汽车品牌的HMI中控虽有些许革新，但是仍旧脱离不了传统设计观念，较小的显示屏配有部分物理按键，即使再怎么排布，其本质还是无法改变。而新能源汽车品牌特斯拉就带给了我们耳目一新的体验，全触控屏式中控，对于传统的汽车中控可以说是一场革命，几乎抛弃了所有的物理按键，带来了全新的用户交互体验。

因此，我们便借此新能源汽车时代来对车载HMI交互中控界面的革新可能性进行一场思考与探索。

（二）交互设计思维

既然谈到交互设计，就不得不从其设计思维上说起，江南大学前设计学院院长辛向阳曾提出交互设计改变了设计中以物为对象的传统，直接把人类的行为作为设计对象。在交互行为过程里，器物包括软硬件只是实现行为的媒介、工具或手段。交互设计师更多地关注经过设计的、合理的用户体验，而不是简单的产品物理属性。人、动作、工具或媒介、目的和场景构成交互设计的五要素。传统理解的设计，强调物的自身属性合理配置，是“物理逻辑”。而合理组织行为，可称为行为逻辑。交互设计过程中的决策逻辑主要采用行为逻辑。简单来说就是在我们做交互设计的时候，首先必须要考虑到交互设计的五个要素，强调针对性与适用性，而物理逻辑与行为逻辑，则是区分一般设计与交互设计的关键因素，交互设计所要设计的是更符合逻辑的人类行为，以此来达到更快捷与准确的人机沟通效果。

二、透过手机的发展看车载HMI界面的发展

（一）手机交互界面的发展

苹果公司首席执行官史蒂夫·乔布斯在iphone发布会上曾提到过“不同应用程序有不同按钮，触摸屏可以适应成千上万的变化，而固定按钮不能。曾经智能手机的固定按键占据了一半的屏幕，不管你用不用它，它都在那里，不来不去”。确实，所有应用都得用这个固定好了的塑料按键来操控，但是每个应用都该有适合自己的用户界面，都该有自己的特色，自己的使用习惯，如果按键不能变那就没办法了，他们不可能根据不同的应用自我调整。因此乔布斯给予了革命性的用户界面，那就是苹果系列手机。当然有人会提出疑问，按键式交互屏手机就没有一丝发展的空间了么，然而看看黑莓手机与诺基亚手机的发展历程，不难得出市场与用户的选择，才是时代发展的方向（如图1）。

通过上述案例可以得出，大屏呈现与整合按键是大势所趋。过多的物理按键确实会浪费掉我们很大一部分的空间，而按键的位置又不可改变，因此在软件功能多样化的今天，多少会显得有些呆板与僵硬。我们要在有限的空间创造无限的可能性，就必须打破束缚，释放所有可用空间，让其可以根据操控需求进行随时的调整与改变，来适应千变万化软件需求。

（二）现有车载HMI交互界面分析

与手机屏幕最相似的，就是车载交互屏。随着车载计算机系统的飞速发展，一辆汽车不再单纯的是一台代步燃油机，而是已开始逐渐向智能体的发展方向，并可以与手机相连接，实现多种多样的操控方式，汽车更像一部可移动的大型电脑。因此，车载HMI交互界面的设计便显得尤为重要，它不仅仅是简单的信息显示，娱乐向操作，更重要的是人机交流的桥梁，通过它可以让人类更好地实现与机器的沟通与协作配合。

通过Audi-A系列车型衍变来看，中控HMI设计逐步从物理按键发展到触摸屏，仪表从机械显示逐渐发展到纯液晶显示，其发展过程与手机屏幕发展历程相似，均从固定布局模式发展为可操作性更强的屏幕式操作界面，其优势十分明显，这样设计可为更丰富的操作方式提供了有利条件，相较于以往固定式物理按键布局的风格固定化，触摸屏式HMI不仅为今后更多的操作方式和娱乐方式提供了可能性，更多的是可以通过显示屏内容风格的设计针对用户群体做出改变，以求达到满足消费者心理需求的目的。这也是为我们在实现了物理需求之后下一步要实现的心理需求作铺垫（如图2）。

自从液晶屏广泛被应用到汽车HMI设计之后，HMI设计布局发生了巨大变化，通过著名汽车品牌BMW、Volvo、Audi、Tesla，等，中控HMI设计来看，当下主流中控HMl设计（物理+触摸屏）布局形式，可归纳为以下四种。

1.以特斯拉电车为代表的中控触摸屏与仪表位置平行，纯触摸屏。lesla的中控设计，完全抛弃物理按键，所有功能均通过触摸屏来实现。这样设计的好处不言而喻，足够大的显示屏可用来显示任何需要显示的信息，不受布局限制位置。但并非没有缺陷，当驾驶员在驾驶车辆时，必须眼睛亲自看到想要操作的位置，无法像有物理按键的中控那样，通过盲触便可以找到想要的操作，这样的设计带来的后果便是增加了驾驶时操作交互界面的风险（如图3）。

2.以BMW X7为例，中控触摸屏与仪表位置平行+大量物理按键。这种设计方案，中控触摸屏的作用更多用来显示信息，而不是信息输入，它的信息输入端更多是通过下面的物理按键来操作。而在下方驾驶盲区十分不便于查看的部分便设计成了物理按键式操作方式，方便盲触操作（如图4）。

3.以volvo concept为例，中控触摸屏稍微位于仪表水平线下方+少量物理按键。这种设计方案，中控触摸屏的作用不仅仅是信息输出，并且是信息输入，中控常用的功能快捷键，通过物理按键来实现，如：示宽灯、除霜、除雾、娱乐多媒体的暂停/播放、上/下首、快进/快退、音量加/减（如图5）。

4.以Audi A82018为例，中控触摸屏位于仪表水平线下方+少量物理按键。这种设计方案，下方的液晶屏，主要负责实现最经常用的功能空调调节，上方的液晶屏，主要实现导航、娱乐多媒体、蓝牙电话、APP应用、设置，等（如图6）。

以上是目前现有的比较集中流行的中控设计，但是随着科技不断深化，当驾驶进入L4/L5阶段之后，HMI设计布局形式将会是怎么樣呢7

三、HMI车载交互界面的发展方向及探索

（一）HMI车载交互界面的设计思路

1.DIY界面规划：设计通常很难满足所有人的需求，即使设计师在前期构思十分缜密，也难以做到面面俱到，因此，DIY式中控页面就显得尤为重要，用户可根据使用喜好自行组合中控里的操作排序，来达到适合自身使用习惯的目的，将设计工作分摊一部分给予用户，这并不是设计师的偷懒，而是人性化设计的另一种体现形式。

2.情景化：情景化设计针对于液晶显示屏，因为液晶显示屏可有多种风格体现，在设计上不必拘泥于一种风格，一方面可根据用户特征来进行调整。例如女性用户在视觉呈现上更偏向于柔美，而男性用户则更偏向现代感与硬朗简约，另一方面，在夜间行车与在白天行车，在城市行车与在乡间行车所带来的感受体验是不同的，因此设计师们也可以在车载HMI情景化设计中有所体现，充分发挥液晶显示屏的优势，在有限的空间创造无限的可能性。

3.仪式感：仪式感对于汽车设计来说可以说是一个新名词，顾名思义，就是要体现用户在接近车辆与驾驶车辆的仪式感，通过车灯效果变幻以及车内显示屏效果来体现迎接驾驶员的仪式感，这样可以达到给予驾驶员心理喻悦的效果，满足用户驾驶时的心理需求（如图7）。

4.图标化：图标化设计对于我们来说并不陌生，它不仅广泛应用于汽车HMI设计之中，也应用于其他诸如平面设计、产品设计、室内设计之中。人类对于图标的阅读速度远远大于文字的阅读速度，作为驾驶员在行车时是很少有时间仔细查看HMI中的信息的，多数精力需要放在路况上，因此，车载HMI中信息的图标化设计就显得尤为重要。

5.可调节：可调节指的是车内陈设的位置调节，包括HMI界面位置调节，座椅位置调节，方向盘位置调节，其作用与前面所提到的DIY类似，都是为了满足用户的差异性需求，让驾驶员在驾驶时体验到更舒适更愉悦的过程。

6.折叠式：折叠式设计思路在于最大化使用空间，通过折叠处理暂时不需要的设备隐藏起来，这样做一方面可以避免造成空间上的浪费，使车内空间更加宽阔舒适，另一方面在整体陈设上也可做到整齐划一，给驾驶员带来心理的安适感。

（二）HMI车载交互界面未来发展方向展望与探索

以上是目前现有的比较集中流行的中控设计，以及设计思路，但是随着科技不断深化，当驾驶进入L4/L5阶段之后，HMI设计布局形式将会是怎么样呢？

1.HUD/AR-HUD（平视显示器Head Up Display）技术不断深化，方向盘与HUD结合将替代中控显示。HUD，是运用在航空器上的飞行辅助仪器。平视的意思是指飞行员不需要低头就能够看到他需要的重要资讯。平视显示器最早出现在军用飞机上，降低飞行员需要低头查看仪表的频率，避免注意力中断以及丧失对状态意识（SituationAwareness）的掌握。因为HuD的方便性以及能够提高飞行安全，民航机也纷纷跟进安装。而HuD技术已足够成熟，在未来的汽车上普及HuD已然成为一种汽车进步的方向，此技术的优点不仅在于简化了操作界面，更重要的是增加了驾驶员以及乘客的安全系数，而相对复杂的操作，如：设置功能，娱乐多媒体等，操作将通过下面touch板来实现（如图8）。

2.仪表与中控一体化设计的优点在于把汽车内零散琐碎的布局化整为零，使车内陈设有序的编为一个统一的整体，其优点不仅仅在于视觉呈现方面更加现代化与整体化，更重要的是在汽车组装以及后期维修方面极大地减少了操作的复杂程度，可有效地降低人工成本（如图9）。

3.真正进入L5完全自动驾驶阶段，汽车内饰无处不是界面。这将给予人们极大的驾驶乐趣，无处不在的交互界面给予了驾驶员操作方式的多种可能性与自由性。信息输入方式则是通过生物识别（脸部、指纹、等）、眼动、脑动、语音、手势、触摸；而信息输出方式，例如语音、HUD、AR-HUD。基于未来人工智能技术的迅速发展，这将使汽车不在是一个冰冷的躯壳，转而逐渐走向为一个极为智能的机械，其发展前景不可估量（如图10）。

飞速发展的时代已经向人们有力地证明，当下限制人类发展的只能是人们的思想，只要人们敢想、敢做、敢实践，人类未来的生活必定逐步走向科技化，智能化与现代化。新能源汽车时代是一个汽车设计变革的契机，我们要牢牢把握住机会，从中挖掘变革点革新理念，从而让人类设计的产物更好地服务于人类，创造更美好的新生活。