聊聊车辆HMI界面设计趋势

智驾最前沿 2022-02-22 08:00

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现代人机界面正在改变我们与车辆交互的方式。汽车变成了我们使用的小工具，就像我们使用手机一样。用户对人机界面的期望很高，他们甚至会根据自己的人机界面体验来评估汽车体验。在本文中，让我们看看一些帮助我们通过适当的设计来满足用户需求的方法。

人机界面 (HMI) 是一种允许我们与数字系统交互的界面。无论我们设计什么样的人机界面，我们都需要让用户充分利用系统提供的所有功能。近二十年来，当我们听到数字HMI时，首先想到的是个人电脑。但情况发生了变化，如今HMI 已成为我们日常使用的许多设备不可或缺的一部分——比如，手机、智能手表、物联网设备，甚至汽车。汽车 HMI 设计是一个相对较新的领域，有一些你需要注意的细节。

我的团队有为梅赛德斯-奔驰和三菱等主要汽车公司设计的经验，我们想在本文中分享一些实践经验。本文将介绍人机交互汽车设计，探讨为什么它是汽车设计的一个重要方面。

什么是人机界面？

汽车 HMI 是一系列功能元素（如主机、仪表组和平视显示器 (HUD) 以及交互媒介（触摸、语音、触觉）的集合），可将汽车变成一个生活空间。

数字人机界面简史

我们所知道的数字 HMI 最初是在80年代初推出的。当时，普通车辆能够执行的功能数量正在迅速增加，设计人员的任务之一是提供允许驾驶员管理新功能的控件。设计师采用两种不同的方法：其中一些使用模拟控件（他们为每个功能添加一个物理按钮），而另一些则添加一个具有动态内容的屏幕。

第一种方法在德国汽车制造商中流行，而第二种方法在美国和日本汽车制造商中流行。此类系统的最早示例之一是在 1986 年的别克 Riviera中引入的。该系统允许用户使用单色触摸屏显示器控制广播电台和气候。很明显，这个系统的设计灵感来自飞机。

1986 年别克 Riviera HMI 显示屏。（哈格蒂图片）

另一个值得注意的例子是日产在 1985 年推出的 CUE-X 概念车。该系统提供带有漂亮图形的彩色触摸屏。如您所见，功能控件的设计和位置与现代车辆非常相似。

数字人机界面（图片来自日产汽车）

现代人机界面是汽车控制中心与娱乐系统的混合体。它允许用户更改气候设置、找到前往特定目的地的路线或观看 YouTube 视频。

数字驾驶舱和娱乐系统（特斯拉图片）

使用数字 HMI 的好处

数字人机界面最近才成为大众市场技术。就在几年前，HMI 还是豪华车的特权。许多汽车制造商突然决定在他们的车辆中引入显示器的原因是什么？

最主要的原因是钱。与设计一套物理控制系统，然后在出现问题时重新设计系统相比，在驾驶舱内集成一个显示屏，并在看到某些东西是否适合用户(类似于手机)后更新软件要容易得多。

另一个原因是市场预期——用户希望在他们今天购买的汽车中看到人机界面。

Lucid电动车的内部（图片由Lucid Motors提供）

但这些都是市场原因，那么人类的需求呢？人机界面在改善驾驶员和乘客的用户体验方面具有巨大的力量。

以下是 HMI 可能有价值的几个领域：

帮助司机做出明智的决定。

HMI可以以易于使用的方式向用户提供实时数据。以电动汽车为例。驾驶员可能能够根据他们加速车辆的力度来实时查看消耗了多少能量。

有助于提供更安全的驾驶体验。

HMI 可以告知驾驶员危险情况（即当车辆接近车道限制时）并防止驾驶碰撞（即减速汽车以避免车祸）。

驾驶员和汽车之间的互动更加自然。

HMI 可以在人机之间建立更自然的交互。例如，基于语音的系统可以允许驾驶员使用自然语言向汽车发出命令。

设计数字 HMI 时要关注什么

根据我的经验，设计一个漂亮而有效的 HMI 需要将艺术性和功能性视为一个整体。艺术性和功能性应该是平等的，完美和谐地协同工作，让用户沉浸在体验中。

以下是我想与您分享的一些基本设计原则：

给用户一种控制感

Jakob Nielsen 提出的UI 设计的十大可用性启发法之一说，“设计应始终通过在合理时间内通过适当的反馈让用户了解正在发生的事情。”

这种启发式适用于任何数字系统，包括车辆的 HMI 设计。HMI 应始终在合理的时间内通过适当的反馈告知用户当前状态。当用户正在开车时，这一点尤其重要，在未通知用户的情况下，不应采取任何对用户造成后果的行动。

即使汽车避免了事故，它也应该通知用户正在发生的事情（例如，通过显示带有声音的视觉警报）。

带有各种小工具的数字驾驶舱，可告知驾驶员当前状态。（图片来自Milkinside）

遵循“安全第一”的方法

正如我上面提到的，HMI 系统的主要好处是它们可以帮助我们挽救生命。现代汽车配备了大量传感器，传感器可以收集信息，然后使用该信息来跟踪驾驶状况。在一天结束时，该系统可以监控实时情况并防止交通碰撞和事故。系统对条件的响应可以是：

反应式

系统会通知驾驶员刚刚发生的事情，例如轮胎压力过低或微睡眠（眼睑变得沉重），并提醒驾驶员注意这一点。

主动

系统可以分析情况，预测可能发生的情况，并警告驾驶员潜在的不良情况。例如，该系统会分析天气状况，并建议用户避免在道路结冰的日子开车。

碰撞预防系统在行动（图片来自Milkinside）

在设计系统响应时，不要让大量信息压倒用户，这一点至关重要。制定可靠的通知策略至关重要。你发送给用户的所有更新应该是：

有价值

的用户应该只看到他们关心的更新。

及时

更新应该在他们需要的时候准确地发送给用户。

清晰

用户应该能够理解更新的全部内容。在设计信息消息时，依赖组块和格式塔原则很重要。用户扫描它们越容易，安全性就越好。

最小化认知负荷

认知负荷是使用系统所需的脑力。当系统需要用户承担大量认知负荷时，通常会明确表明存在改进系统设计的机会。您可以采取一些措施来最大程度地减少认知负担。

首先，不要强迫用户记住有关驾驶条件的信息。众所周知，人们无法在工作记忆中保存大量信息。您需要设计一个系统，以回答用户在驾驶时可能遇到的所有关键问题：

机舱内的温度是多少？
我现在在听什么？
我要去哪里？

设计人员需要在仪表组中预先提供此信息。

其次，基于现有的心智模型构建您的 HMI 至关重要。基于他们过去与其他汽车交互的经验，人们已经有了关于 HMI 如何工作的心智模型。当您遵循传统的设计原则时，您可以最大限度地减少学习如何使用系统所需的工作量。

减少不必要的干扰

十多年前，美国国家安全委员会发现，开车时使用手机每年会导致 160 万起车祸。想象一下今天这个数字，在一个移动设备变得越来越重要的世界里。这就是为什么汽车制造商的目标之一是让用户与 HMI 而不是手机进行交互。

HMI 应该可以在您驾驶时完全替代您的手机。你不应该有任何理由看你的手机，因为 HMI 应该能够做你的手机正在做的事情。您可能会争辩说，HMI 系统的大显示屏会吸引很多注意力，并会产生与现在手机类似的影响。实际上，我们设计系统的方式很重要。我相信声音——而不是触摸——应该是与系统交互的主要媒介。目标是定义用户可能希望使用系统完成的一组核心任务（即更改广播电台、更新气候偏好、向朋友发送消息等）并设计用户可以使用的场景声音，来满足这个需求。

设计基于语音的交互的好处在于，您可以在不构建实际系统的情况下测试您的解决方案。绿野仙踪方法可以帮助您测试脚本并找到可以做得更好的领域。

帮助用户完成日常工作

是什么促使人们开始使用新产品？虽然人们做他们所做的事情有很多原因，但主要的动力是效率。人们开始使用特定产品是因为他们相信它将帮助他们更轻松地实现他们的目标（或多个目标）。同样的原理也适用于 HMI 系统。

如果你住在主要的大都市地区，你就会知道在工作日找到一个停车场有多难。在旧金山，您最多可以花一个小时在市区寻找一个位置。这不是最令人兴奋的例程。如何让它变得更好？答案很简单——让汽车自己找到位置。

现代导航系统可以提供有关免费停车场的最新信息，因此我们在设计 HMI 时，可以利用这些信息将驾驶员引导到现场。

那么，如何为日常运营找到解决方案呢？一种有前途的方法是依靠“我们如何……”技术。一旦你定义了一个你想帮助用户完成的例行任务，你就可以问这样的问题，“我们如何帮助用户解决这个问题？” 并提出一个想法清单。这是与您的团队进行头脑风暴会议的理想技术——收集您的共同创作者的所有回复，并一起投票选出最佳解决方案。

您可能会在这里提出另一个问题：我们如何将其纳入 HMI 设计中？嗯，首先，系统能够做的操作叫做技能。用户可以通过两种方式激活技能：手动激活（即点击“导航应用”以找到通往付费停车场的路线）或自动激活技能（即系统了解用户正在寻找停车位）并提出相关建议）。理想情况下，系统应该了解用户的需求和习惯，并预测用户何时需要帮助。

最近，汽车制造商已经开始在他们制造的汽车中引入增强现实体验。例如，2022 Mercedes S-Klasse 配备平视显示器，可将图形直接投射到挡风玻璃上。通过这样做，汽车制造商可以在交互环境中提供重要信息。

不言而喻的导航体验

用户应该能够轻松找到相关技能。可发现性（在系统中找到特定区域的能力）和导航体验（导航到该区域的能力）应该处于顶层。许多现代汽车都面临这样的情况：用户必须轻按几十次才能做他们想做的事。

通过仔细规划系统的信息架构，可以避免此类情况。首先，您需要定义用户将导航的区域（即车辆设置，例如悬架、气候控制、娱乐系统等）。这些区域将扮演导航中心的角色，用户可以在其中深入了解更详细的信息。之后，您需要在他们之间分配相关技能，并确保用户可以在不超过三下的时间内导航到该技能（是的，三击规则仍然有效）。

例如，当用户想要更改舒适度（即打开座椅按摩）时，他们应该能够通过在触摸屏上单击三下或更少的点击或一个语音命令来完成：

Lucid EV 中的导航（图片由Lucid Motors提供）

系统不断了解用户和用户的偏好

很多文章都写了关于创建旨在个性化体验的产品的重要性。然而，我们在市场上并没有太多的产品能够真正实现这一目标。

可悲的事实是，许多现代 HMI 不提供个性化，而是提供定制化。这些系统只允许用户修改一些偏好。但这是一个薄弱的解决方案，因为即使系统允许，大多数用户也不会更改默认设置。在 HMI 设计方面，如果您考虑到用户的个人喜好，您就有机会为用户创造更舒适的驾驶体验。

让我举几个例子，了解用户行为可以改善用户体验：

气候控制

系统为用户选择合适的温度，并通过询问用户来确保用户感到舒适。在冬天的一天，系统会询问用户“你够暖和吗？” 用户可能会回答“我喜欢暖和” 系统将调整温度并记住此选择。

音乐、地点和事件

系统知道用户的偏好并且可以建议用户喜欢的内容、地点或事件。例如，系统可以推荐符合用户偏好的新音乐曲目。

舒适

当系统注意到用户在特定条件下（即长时间工作后、远程工作期间等）开启座椅按摩时，系统会自动开启并通知用户（即“为您的舒适，我打开了经典按摩”）。选择按摩选项是现代汽车中繁琐的任务之一，而这种智能自动化可能对用户有益。

最终，我们将拥有一个针对特定用户需求量身定制的系统。这将为我们带来显著的竞争优势——更好的用户参与度和更高的信任度。当我们知道系统理解我们并提供相关建议时，我们更愿意更长时间地使用它。

梅赛德斯 S-klasse 2022 的数字娱乐系统播放音乐。（图片来自梅赛德斯奔驰）

视觉语言

如果你让我定义一个用户需求金字塔，我会开始给你以下几层：

功能性
可靠的
可用
令人愉快

只有当你设计一个具有前三层的系统时，你才能让它变得愉快。但是，在设计方面，愉悦意味着什么？我认为快乐是系统给你的感觉。即使是没有任何视觉设计的系统也能让你感觉良好。

但在汽车 HMI 设计方面，设计师有绝佳的机会利用他们的技能创造出令人印象深刻的解决方案。

“对于接触产品的人来说，一秒钟的情感可以改变整个现实。”

— 格列布·库兹涅佐夫

审美可用性效应指出，用户倾向于认为有吸引力的产品更有用。设计师必须将身份和性格融入他们用来与用户交流的视觉语言中。通过改进系统的视觉方面，我们改进了系统的感知方式。

例如，您可以为导航设计一个逼真的 3D 渲染，这将帮助用户更快地了解上下文（他们现在在哪里以及他们要去哪里）并成为一流的首次体验。想象一下你作为用户第一次触发这个；这可能会对您产生积极影响。

当你验证你的 HMI 时，你不应该只测量任务竞争时间和错误数量。您应该始终衡量用户满意度。提出问题很重要：“这个设计让你感觉如何？” 当您对真实或潜在用户进行可用性测试时。如果您发现用户对您的设计不满意，您可以提出更具体的问题来确定需要改进的地方。

最新一代梅赛德斯 S-klasse 导航系统中对象的 3D 渲染。（图片来自梅赛德斯奔驰）

现代 HMI 正在改变我们与车辆交互的方式。汽车成为了我们使用手机的方式类似的小工具。用户对人机界面的期望很高，他们甚至根据他们对人机界面的体验来评估汽车体验。设计师可以通过适当的设计来满足这些需求。

因此，下次您设计 HMI 系统时，您需要确保它满足以下条件：

给用户一种控制感；
提供良好的学习能力；
没有或很少分心驾驶；
不断了解用户偏好并主动提出更改建议；
激发用户积极的情绪反应。

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