從信息藝術設計的角度看汽車HMI的發展

李紅亮

摘 要：汽車HMI設計是一個多學科、跨部門、合作交叉的工作，設計團隊通過收集需求來設計整體人機界面交互方案。本文通過梳理汽車HMI發展過程中的技術迭代，分析促進設計的用戶體驗重要因素，總結設計流程及設計原則，從而為信息藝術設計師對汽車HMI相關工作提出具體的設計思路。

關鍵詞：汽車;車載;HMI;信息藝術設計;儀表;界面;交互;用戶體驗

HMI（Human Machine Interaction）指的是人機交互，是系統和用戶之間進行信息交互的媒介，實質上HMI實現的是信息的內部形式與人類可以接受形式之間的轉換。汽車HMI是人與汽車的人機交互，包含了調研、測試、信息結構、可用性、界面交互、視覺設計、設計文化傳播等工作的集合，需要設計部門，電器部門，需求部門，車聯網，供應商多部門合作完成。

信息藝術設計致力于提高現代信息環境的品質，滿足人們對信息生活的人性化要求。對于汽車HMI來說，信息藝術設計以用戶體驗為中心，從功能操控為出發點，結合信息技術手段，設計符合用戶行為習慣的人機界面和信息交互方式，并提升審美情趣。

從信息藝術設計的角度處理問題，主要是對“藝術與科技”、“藝術與社會”、“藝術與商業”等多領域的交流和融通。對于汽車HMI的設計，設計師與工程師實現有機結合并非易事，可以從兩個方面打開彼此的壁壘。第一，尋求藝術與科技交叉的接口，通過技術激發創意，或通過需求激發技術。第二，為了實現共同目標，探尋解決問題的共同模式。汽車HMI的設計，多學科的合作是前提（圖1）。

因此，信息藝術設計師可以通過汽車HMI的發展，把握設計的趨勢和創新驅動的關鍵因素。

1 汽車HMI的發展

從早期的儀表盤到當前的智能交互中控，功能和顯示技術不斷迭代，從真空熒光顯示屏發展到采用液晶顯示器，再到小尺寸薄膜晶體管顯示器，視屏信息越來越清晰、視覺可視化越好越好，用戶感知明顯提升。目前從市場上來看，比較合理的方案是采用機械儀表結合數字儀表的方式，車載使用場景決定了儀表必須是安全性非常高的零件，溫差對元器件的影響較大。

虛擬儀表用屏幕取代了指針、數字等現有儀表盤上最具代表性的部分，其優點是可以由用戶自己定義儀器系統，以滿足不同的要求，功能更加強大、靈活，更容易同網絡、外設及其他應用相連接。

虛擬儀表的圖形處理和顯示采用擬物化設計，提高用戶了解整車狀態的感知，整車的信息可視化信息交互變得更加的從容，有利于駕駛安全。此外，配合整車的內飾進行HMI的簡化設計，可以提升乘車舒適體驗和儲物需求。從行業趨勢看，高清、集成、智能是汽車儀表的三大發展方向。

汽車HMI只是一個客觀的載體，體驗創新最終還是要回歸到以人為中心展開，無論是界面視覺還是交互設計，最終是對用戶體驗負責。

隨著汽車HMI全面屏比例逐步步提升（圖2），虛擬現實動作捕捉、空間定位、人工智能介入的無人駕駛能夠促進無意識和無縫連接的交互體驗，“自然人機交互”成為未來的一大趨勢，手勢、語音、觸控、眼動，甚至還有最新研究的腦電波+肌肉信號等，為汽車帶來了無縫式體驗。

2 促進汽車HMI用戶體驗設計的重要因素

人們在使用汽車HMI前的心理期望以及使用后對產品、服務及其系統產生的主觀印象和反饋是普遍對用戶體驗的定義。

一方面，從經濟學角度來看，體驗經濟能夠增強產品競爭力，同時，也代表著在信息化時代人們生活水平與需求層次得到大幅度提高的標志。汽車HMI提升用戶的帶來感官享受，及安全感的獲得和精神滿足。

另一方面，從心理學層面來說，用戶對汽車HMI使用過程中集合了嗅覺體驗、視覺體驗、味覺體驗、聽覺體驗以及觸覺體驗，并最終將它們升華到用戶的精神層面、心理層面的感受， 甚至發展為情感體驗。汽車HMI用戶體驗的心理需求為產品設計提出了嚴苛的設計標準，讓設計能擺脫思維局限，向著更廣闊的空間發展。

3 汽車HMI的開發流程及設計原則

汽車HMI的設計開發必須按照整車開發的流程進行，這樣才能在汽車設計制造的各個階段有效的管控和輸出響應，設計出富有競爭力的人機界面整體方案。依據整車開發，汽車HMI的設計流程分為以下幾個方面，即用戶調研和評估、HMI概念和策略、HMI整體設計、工程實現、上市運營。

其中汽車HMI設計主要包含以下細分模塊，產品功能配置、內飾設計、市場競品對標、人因分析、硬件約束、軟件約束、功能需求定義、交互設計、視覺設計。工程實現階段主要包含系統開發、硬件開發、軟件開發、整車測試與評價。

汽車行業具備自身的美學理念和設計規范，汽車HMI也具備一定的設計原則，即安全性、信息優先級別、完整性、認知經驗、信息可視化、個性化。從工程實現的技術上來說，汽車HMI的設計效果通過軟件編程高保真輸出，不僅考慮操作系統的嵌入，還應設計實現運用在具體的零件上。

智能化汽車的到來，汽車HMI的設計創新需要從整個系統的硬件維度、軟件維度、HMI設計維度、平臺維度去綜合考慮并設計出最優的人機交互整體方案。

4 汽車HMI的信息藝術設計思路及探索

在梳理汽車HMI發展的工程技術、體驗因素相關層面上，信息藝術設計的任務應該能夠呈現清晰的思路。

4.1 情景化

可根據用戶特征調整情景，提升用戶體驗。

4.2 個性化

用戶根據自身需求自行組合操作順序。

4.3 儀式感

聲控、觸控所體現的駕駛樂趣，滿足心里需求。

4.4 可視化

視覺元素簡化交流過程。

4.5 可調節

包括內飾及HMI設備本身對于不同用戶的差異性需求。

隨著應用技術的不斷進步，汽車HMI的信息藝術設計正在逐步研究實施屏顯和交互的深化設計。

儀表與中控一體化設計的優點在于把汽車內零散瑣碎的布局編為統一的整體，方向盤與平視顯示儀結合將替代中控式的HMI，平視顯示儀最早出現在軍用飛機上， 降低飛行員需要低頭查看儀表的頻率，在汽車上普及平視顯示儀能夠更加簡化操作界面，增加安全系數（圖3）。

自動駕駛的研發，信息交互不局限于駕駛員和儀表、中控的屏幕交互，還有乘客與車的交互、手勢控制、車窗實景導航等， 智能座艙與場景化設計，信息輸入輸出更加生物化和智能化，給予了駕乘的舒適度與自由性。隨著汽車制造的高度智能化、網聯化，汽車將成為一個移動的舒適空間，使駕駛員的雙手獲得充分解放。發動機是汽車的心臟，汽車HMI能賦予汽車的情感和思想，信息藝術設計應革新理念，用以幫助解決現實問題，服務未來所需。

5 大膽展望

未來，隨著人工智能、智慧城市的發展，汽車作為城市交通的主要工具或許將被新的出行理念、出行方式所替代，汽車HMI的設計或將轉化、遷移至新的、更為智能、合理的物質載體，或是飛行器、或是自行設備、或是共享方式，信息藝術設計的任務將充滿挑戰和無限樂趣。

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