快速上手-車載HMI設計要點-入門基礎知識

一、前言

近幾年，依托5G和車聯(lián)網的發(fā)展，智慧車艙的概念有越來越猛之趨勢，汽車的中控開始普遍搭載觸摸大屏，因為座艙是讓用戶形成第一印象的地方，是用戶感知智能化最直接的媒介;也是最容易讓車企發(fā)散思維，大膽創(chuàng)造的溫床，是用戶最能感受到品牌性格的地方。那么作為初入行的設計師，我們可以把車載類比成大Pad來設計嗎？設計這兩者之間有什么需要注意的點嗎？本文讓你快速上手車載設計。

首先，這里有幾個常用詞，先科普一下?！驹~條內容：百度百科】

HMI
是Human Machine Interface的縮寫，“人機接口”，也叫人機界面，是交互和信息交換的媒介。

中控臺CID

俗稱中央控制臺，就是駕駛室前部正副駕駛前面那個工作臺。它是安裝儀表盤、空調和音響面板以及儲物盒、氣囊等裝置的載體。集成了各種車輛控制器。它的形式從傳統(tǒng)的按鍵旋鈕操作發(fā)展到現(xiàn)在的全觸
摸式屏幕。

車機

指的是安裝在汽車里面的車載信息娛樂產品的簡稱，能夠實現(xiàn)人與車，車與外界的信息通訊。車機大多安裝在中控臺里面，有的車機主機和屏幕是在一起，有的車機主機和屏幕分離的。早期有CD、DVD導航，現(xiàn)在則向智能化、信息化發(fā)展。

車載

是指專門在汽車上使用的產品，方便在汽車運動中使用，最常見的是車載MP3以及現(xiàn)在常見的車載在線音樂，車載導航，車載語音助手，車載攝像頭，手機的車載模式等。

中控上安裝有車機，車機里有車載app，車載app的好用易用就是HMI。

二、車載設計與移動端設計有什么差別呢？

1. 人—機—環(huán)境系統(tǒng)

（1）歷史

做車載必然要說到人機工程學，1944年在劍橋大學建立了第一個研究人機交互問題的劍橋座艙（即著名的Cambridge Cockpit）以解決飛行員們執(zhí)行飛行任務時出現(xiàn)的一些錯誤和失誤，這也標志著現(xiàn)代人機工程的起源。

（2）人機界面信息交換過程

人機工程研究的內容可以簡單理解為關注人-機-環(huán)境三方面互相作用產生的影響。所有車載設計，都要考慮到人-機-環(huán)境的因素，其核心是以人為本和人機工效。

（3）串聯(lián)式人機系統(tǒng)

一般的汽車駕駛，就是串聯(lián)式系統(tǒng)，人不踩剎車，汽車就不會停下來。如果駕駛員暈倒或者睡著了，車輛就失控，同樣，汽車如果沒油了，整個系統(tǒng)都得停止工作。

（4）并聯(lián)式人機系統(tǒng)

并聯(lián)式系統(tǒng)是人、機并接，兩者可以互相替代，在自動化系統(tǒng)中，人-機之間多采取并聯(lián)的形式。在并聯(lián)式人-機系統(tǒng)中，人和機器可互相替代，一般由機器工作，必要時人可以接管。

自動駕駛就是并聯(lián)式系統(tǒng)，比如在良好路況的條件下，自動巡航路線前進，人只需要在旁邊監(jiān)控。遇到突發(fā)狀況或復雜狀況，人隨時可以接管操作。

現(xiàn)代人機系統(tǒng)中，駕駛人員是在復雜的駕駛環(huán)境中操作復雜的車控系統(tǒng)和車載設備，人在這種環(huán)境中，既要靠眼睛來觀察環(huán)境，又要靠細致的注視來完成精確的控制動作，通過人機工程技術分析，就可知道人在操作時如何分配注意力、體力，同時了解儀表、屏幕以及外視景如何設計和合理分配才能獲得最好的人機交互，既減駕駛員的駕駛負荷又避免出錯，切實提高人機工效。

2. 安全駕駛第一

車載與平板本質的區(qū)別在于：完成任務的環(huán)境不一樣，拿著Pad時，用戶往往處于一個安全的環(huán)境，用戶可以把設備靠近面部，全部注意力集中在平板的操作上。而車載是處于一個駕駛狀態(tài)，要求駕駛員的注意力要在駕駛和路面上。

這對駕駛員的注意力分配有要求。提供越來越多的功能可能會分散駕駛員對安全駕駛車輛的注意力。而在駕駛行為中，95%的視覺注意力要在前方。保證安全駕駛。

移動端體驗不好，易用性差，最多導致用戶不再使用。但是如果車載app不好用，可能付出的就是生命的代價。

三個心理學的小知識：

（1）最強選擇原理—大腦的信息處理

我們可以用計算機信息處理過程來類比人類的信息處理過，（感官）輸入-（大腦）處理-（記憶）存儲-（行動）輸出。與機器不同，我們大腦收到的信息量極大，大腦感知會優(yōu)先處理重要的信息。我們的感知會有兩種工作方式，觸發(fā)本能層的響應和根據(jù)長期記憶和學習形成的條件反射。

例如，當汽車駛向十字路口，駕駛員在接近十字路口時看到了紅綠燈、經過的車輛和行人等，并可能聽到車內音響的音樂和副駕的談話。在這一大堆紛雜的信息中，只有一小部分數(shù)量的信息可以被感知到，（如黃燈閃爍了，有小孩突然竄出馬路）觸發(fā)本能的反應，會使駕駛員瞳孔放大，呼吸加速，心跳加速，出汗，肌肉緊張等。而在看到了黃燈閃爍時，駕駛員可以選擇加速通過或者減速停下，這個決定必須迅速做出。駕駛員可以使用工作記憶，根據(jù)與路口的距離，車輛的速度，剩余時間，判斷是該踩油門加速還是該踩剎車減速。

在這些過程中，大腦大量的注意力分配在處理駕駛操作上，音樂聲和交談內容都會因為不夠重要，而被忽視。

（2）心理負荷

在駕駛過程中，駕駛員到底有多忙？他的任務有多復雜？是否還有能力做其他操作？能否應對突發(fā)事件？他在執(zhí)行任務中的感覺如何？等等。我們的大腦中提供信息處理的CPU資源是有限的，超出了它的能力，就會出現(xiàn)超負荷。

（3）分神與疲勞

交通事故發(fā)生時，有很大一部分原因不是駕駛員技術有問題，而是他們在開車過程中注意力不集中。駕駛分神的原因可以從不同角度來分類：內因（思想分神）和外因（自身以外因素）；技術性的（操作某設備）和非技術性的（吃東西）；分神對駕駛影響受以下因素的影響，駕駛員年齡、疲勞程度、駕駛經驗、個性，甚至與副駕有關。

3. 屏幕各異

（1）尺寸不一

車載屏幕不像手機屏和pad屏，尺寸大小受限與人類的手掌和手臂力量。車載屏幕的大小與形狀，往往與車輛的定位、價格掛鉤。所以同一個廠商，他在不同的價格定位車型中，會使用不同尺寸的屏幕。更有甚者，為了凸顯高級會使用不規(guī)則形狀的屏幕。在移動端的屏幕適配難題，在車載端會被10倍的放大。我們在設計的時候，會需要考慮頁面在小屏幕，超大屏，超長屏，豎屏，雙屏、三屏、T型一體屏等產品形態(tài)。

（2）主副駕不一

其次，由于前排是有主副駕的，這就會有主副駕共用屏幕和分屏操作的區(qū)別。而在工具屬性強的系統(tǒng)架構設計中，有廠家把導航任務放在最重要的級別中，那就可能會有用分屏來并列導航任務和其他任務。

所以很多界面需要考慮到彈性適配。

（3）色彩不一

再次，同一輛車的受眾會有不同的用戶畫像，針對不同的用戶和環(huán)境，車載界面往往會有白天模式和夜晚模式。

而黑夜白天模式，不僅僅是用白底換黑底那么簡單的，而是在不同亮度的環(huán)境下，使用的視覺感光細胞種類和數(shù)量都不一樣。

在光線充足的情況下，我們更多的用到錐狀細胞，它是明視覺器官，主要負責光亮條件下人的視覺活動，既可辨別光的強弱，又可辨別彩色，具有較高的視覺敏感性，能辨別細節(jié)。所以設計白天模式時，我們可以使用豐富的色彩。

在黑暗中，瞳孔放大，我們更多的用到視桿細胞，它是感受弱光刺激的細胞，對光線的強弱反應非常敏感，所以明度變化是重點。由于視桿細胞集中分布在視覺凹中心，所以設計的主要內容集中在靠近屏幕左上方，而屏幕右下方的設計，會由于細胞分布少而看不見。

4. 車廠主張決定框架

任何應用的設計都依賴系統(tǒng)架構方案，尤其在車載設計中，很少采用完全沉浸的應用設計?？傮w來看，目前車載的架構有以下幾種：

（1）導航為主

常見的有特斯拉、蔚來汽車等，他們以地圖為底，首顯示地圖及當前定位信息：

（2）正-主-負屏

三屏結構，左右橫滑瀏覽全部入口：

（3）菜單界面

菜單界面有多種樣式，主要常駐的有系統(tǒng)欄、狀態(tài)欄、控制bar、內容區(qū)等。

系統(tǒng)欄 系統(tǒng)欄主要包含系統(tǒng)功能與快捷啟動功能。根據(jù)客戶對產品架構的理解和設計理念不同，略有差異。系統(tǒng)欄作為系統(tǒng)級功能承載著系統(tǒng)核心交互的方式。

三、那么我們可以從哪些地方快速上手呢？

1. 做減法

（1）解放視覺注意力

對于駕駛員來說，視覺是他獲取車內車外信息最重要的器官，目前80%的與駕駛相關的信息都是通過視覺獲得的。在不搶奪駕駛員視覺注意力的情況下，設計頁面要做大做強 —— 信息尺寸要大、重要的信息要強。確保駕駛員在行駛中可以快速處理。

觸及控件設計的合理尺寸為至少12mm。

在人機工效學的研究中，認為用食指操作，觸擊范圍在7mm左右比較合適，加上車輛行駛過程中，車輛抖動和駕駛員注意力分散，建議車載的熱區(qū)最小為12mm。

增大熱區(qū)，在交互元素周圍添加 padding 來創(chuàng)建舒適的命中區(qū)域。

（2）減少噪音

在認知心理學里有一個詞叫“噪音”，所有干擾注意力的因素都叫“噪音”。

在移動端我們常?？吹降脑胍粲?，跳動的gif動畫，或者混亂的元素排布。這些干擾用戶注意力，影響大腦做出反應的因素都要被弱化。

在車載上，若是有輸入框，需要輸入文字，往往就會每次只顯示一個輸入的輸入框，其他上下表單都不能出現(xiàn)干擾用戶。

（3）減少層級

車載的層級不能太深，最多只有三級，并且往往會用home鍵一鍵回到首頁，和快速喚起頁面。這就需要我們合理布局產品的架構。

2. 做加法

在大部分視覺注意力需要被前方車路情況占據(jù)的時候，還要進行復雜的車機操作，需要大量的視覺資源的參與，人的其他感官會更多的參與交互。在盡可能少的占用心理資源的情況下，我們要給交互方法做加法。

（1）語音交互

大部分的智慧車載都有語音交互功能。從聽歌，到發(fā)起導航，更有甚者訂外賣訂酒店都可以一句話搞定。語音的界面可以減少執(zhí)行次要任務對駕車和找路等任務的分心程度。另外，對中老年人而言，他們的學習能力和視力下降，語音系統(tǒng)在這個用戶群體中更有優(yōu)勢。

語音交互也有界面設計，這個界面就不是視覺的界面。但是牽扯到在車機屏上，會有一些顯示。語音交流時，常會顯示以下幾個狀態(tài)：

要注意的是，基于語音的交互系統(tǒng)面臨的挑戰(zhàn)主要在于語音本身的保持時間很短，對人的工作記憶要求很高，并且需要使用者能夠使用明確的命令，所以，可以采用問答的形式來達到減輕使用者記憶負擔的目的。常見的就會時常提示有哪些命令，來訓練駕駛員使用符合規(guī)范的命令，如滾動出現(xiàn)提示語“你可以問我，今天的天氣怎么樣”。讓使用者潛移默化的學習語言的使用方法。

（2）手勢交互

非觸摸手勢交互/3D手勢：

也叫非觸摸手勢交互/3D手勢，常見的是駕駛者對車內攝像頭，做出揮手，比心，點贊，OK等手勢，與車機進行互動和完成任務。

交互手勢：

也叫全觸摸式交互/觸屏手勢交互，使用的是電阻屏幕，而且駕駛位與屏幕間特殊的物理距離和視覺角度，系統(tǒng)的

交互手勢會有一定的局限性；

觸屏手勢交互普遍有以下幾種：

點擊：觸發(fā)對象的默認操作，激活一個控件或者選擇一個對象

長按：觸發(fā)對象的默認操作

單指拖動：讓一個元素從一邊移動到另一邊，或者在屏幕內拖動元素。

單指輕掃：快速滾動或平移，查看更多內容

單指雙擊：視頻播放時，觸發(fā)暫?；虿シ?/p>

雙指操作：在地圖等頁面擴大或縮小地圖

（3）實體交互方式

旋鈕與物理按鈕，常見的有撥桿，旋鈕、實體按鈕，觸控板。

這些按鈕在熟記位置之后可以幫助駕駛員在不使用視覺的情況下，或者不方便用手點屏幕的時候，進行一定程度的盲操，比較安全。其常有的操控功能有，喚醒屏幕，調節(jié)空調，調節(jié)音量，上一個，下一個，確定操作，返回主頁，等等。

當然，實體控件也是在屏幕失效的時候還能操控車輛，是最后的保障。

（4）主動交互

作為AI功能集大成的智能駕艙，不再是等待用戶去發(fā)起任務，而是會根據(jù)人-場-境的不同，主動發(fā)起交互。這個時候，就更需要設計師從用戶體驗的角度出發(fā)，從用戶需要什么的角度去思考。

比如，人臉探測到在特定的場景，用戶可能傷心難過時，會主動做出安慰的方案，根據(jù)各家廠商的不同方案，會有智能語音助手的安慰，虛擬擁抱，播放音樂等。

在探測到疲勞、犯困等狀況時，會提醒要不要開窗透氣，或者去下一個休息站休息一下。

在臨到節(jié)假日紀念日時，會提示或者祝福節(jié)日快樂，甚者給出節(jié)日的慶祝方案，比如去看電影等。

若在固定時間有固定的操作習慣，那么下次再到這個觸發(fā)時機，可以主動詢問是否要做某任務，比如開車聽書。

3. 視覺在上，操作在下

在駕駛過程中，用戶95%的精力在于聚焦駕駛上行為上，用戶只能抽取僅5%左右的精力與時間來操控車載。為避免用戶操作動作干擾用戶的注意力，因此信息布局必須以最好的方式呈現(xiàn)。

（1）車載人機交互主要分為：車機信息輸出和用戶交互輸入

由于駕駛艙的特殊性，車機的熱區(qū)可以分為視覺熱區(qū)和操作熱區(qū)。操作者距離屏幕有一定距離，并且需要使用大臂帶動手腕，完成操作交互。所以對車載界面的操作區(qū)域的位置、大小、距離有一定的要求。為避免遮擋造成對駕駛的干擾，所以建議信息展示和操作有所側重，保證單手操作/實體按鍵/快捷操作（方向盤按鍵）。并只要點擊到卡片某個區(qū)域（操作熱區(qū)是整個大卡片）就能進入并操作該功能，有效保證駕駛安全。

（2）視覺熱區(qū)——內容在上

由于駕駛員視點與車載臺之間的橫向距離，與正前方操控位置的直接距離，以及行車時瞳孔至車載臺中心距離等物理條件限制，建議輸入類信息展示集中在偏左偏上的位置。

（3）操作熱區(qū)——操作在下

行車時由于斜視操作，圖標大小至少為正常直視操作的4倍（2×2），操作時手臂伸展較為舒適的角度。正常行車時，離駕駛位置最遠的視線距離約為65~82cm，操作距離約為50~65cm（屏幕與肩部之間距離）正常人的手臂長度為身高的2/5到3/7, 大部分在60cm-72cm左右。操作功能區(qū)在右邊時，對于身材較小的人來說操作不便。側邊物理按鈕，屏幕深度等原因造成一些視覺盲點，位于這個部位的操作必須是最常用且不會變化的。

（4）避開方向盤

但是有一點需要注意，但是又因車而異的是，要注意方向盤對大屏的信息和接觸的遮擋，應該盡量避免把操作控件和重要信息放置在那里。

四、總結

一直以來，汽車設計都是科技與藝術最前沿的展示與結合，也是制造業(yè)和工業(yè)最精湛技術的展現(xiàn)。但在信息革命的浪潮中，人工智能、大數(shù)據(jù)、和HMI的運用顯得既謹慎又超前。雖然智慧屏幕在車機上剛剛開始起步，但是憑借它的高科技，在未來具有巨大的生命力，這是一個長期的課題，在傳統(tǒng)的用戶體驗的可用性、易用性上，還對其安全下限有極高的要求。

HMI設計師入門需要具備相應的人體工學、工程心理學、認知心理學、人工智能、前端等知識，來設計合理的界面信息功能。同時這也是一個多部門合作的結晶，為了讓用戶專注于駕駛任務，避免視覺/手動操控對車載屏幕的過多操作，我們更要充分利用人工智能，為其設計合理的人機交互場景。

在通往HMI設計師專家的路上，我們需要了解得還很多。