HMI是什么，HMI的未來發(fā)展趨勢(shì)是怎樣的

01

什么是HMI?

HMI是Human Machine Interface的縮寫，“人機(jī)接口”，也叫“人機(jī)界面”。人機(jī)界面（又稱“用戶界面”或“使用者界面”）是系統(tǒng)和用戶之間進(jìn)行交互和信息交換的媒介，它實(shí)現(xiàn)信息的內(nèi)部形式與人類可以接受形式之間的轉(zhuǎn)換。凡參與人機(jī)信息交流的領(lǐng)域都存在著人機(jī)界面。

02

汽車與HMI的前世今生

汽車人機(jī)交互界面在汽車誕生之時(shí)其實(shí)就已經(jīng)存在。

//第一代：機(jī)械式儀表盤

1980年前，初代儀表盤為機(jī)械芯儀表，一般包含車速里程表、轉(zhuǎn)速表、機(jī)油壓力表、水溫表、燃油表、充電表等，汽車儀表還需要裝穩(wěn)壓器來穩(wěn)定儀表電源的電壓，抑制波動(dòng)幅度，保證汽車儀表的準(zhǔn)確性。初代的汽車儀表盤以傳統(tǒng)的熱式和動(dòng)磁式為主，顯示的信息極為有限，擔(dān)任的是車輛物理信息“通信員”的角色。

在機(jī)械時(shí)期，汽車中控臺(tái)照搬飛機(jī)中控布局，以實(shí)體按鍵為主，功能簡(jiǎn)陋單一，只能滿足駕駛的基本需求。中控臺(tái)并無屏幕可言，沒有交互功能。

//第二代：電氣式儀表盤+小中控屏

電氣式儀表盤在上世紀(jì)90年代誕生，從真空熒光顯示屏（VFD），發(fā)展到采用液晶顯示屏（LED）及小尺寸薄膜晶體管顯示器（TFT），顯示屏顯示的信息越來越清晰、快捷。目前電氣式儀表在市場(chǎng)的保有量最大，且一般采用機(jī)械儀表結(jié)合數(shù)字儀表的方式，例如車速、轉(zhuǎn)速信息采用指針，指示燈信息采用LED等點(diǎn)亮，其它信息則采用TFT屏。

//第三代：全數(shù)字化儀表

汽車儀表盤領(lǐng)域在不斷追求更新，于是劃時(shí)代的全數(shù)字液晶儀表盤應(yīng)運(yùn)而生，也是就我們常說的虛擬儀表盤。全數(shù)字汽車儀表盤使用一整塊液晶屏取代了傳統(tǒng)的指針和刻度表，所有信息都通過這塊屏幕顯示出來。功能更強(qiáng)大、信息顯示更具邏輯性，駕駛者接受信息更快，提升行車安全，也可以根據(jù)個(gè)人喜好調(diào)整相應(yīng)參數(shù)。

2007年iPhone問世，大屏、輕薄機(jī)身、高清顯示屏、可安裝應(yīng)用等功能引領(lǐng)了整個(gè)行業(yè)變革。電動(dòng)汽車行業(yè)飛速發(fā)展，智能AI和人機(jī)互聯(lián)等人車交互概念跟著興起，用戶對(duì)于中控臺(tái)的需求和功能多樣性也越發(fā)精細(xì)。2013年上市的特斯拉Model S，座艙里最驚艷的就是那塊17寸大屏。超高的分辨率、流暢的操作度、漂亮的UI設(shè)計(jì)，讓特斯拉得以快速獲取了大票忠實(shí)追隨者。就像蘋果手機(jī)顛覆了傳統(tǒng)手機(jī)行業(yè)，特斯拉也改變了傳統(tǒng)汽車行業(yè)。

//第四代：HUD顯示屏

上世紀(jì)80年代開始，抬頭顯示技術(shù)在汽車領(lǐng)域已經(jīng)開始被使用，直到現(xiàn)在才開始逐漸展露頭腳。HUD抬頭顯示器(Head Up Display)，又叫平視顯示系統(tǒng)。它可以把重要的信息，映射在風(fēng)窗玻璃上的全息半鏡上，使駕駛員不必低頭，就能看清重要的信息。

03

自動(dòng)駕駛時(shí)代，HMI的設(shè)計(jì)思路

汽車作為運(yùn)載工具，從誕生之始就攜帶著 “強(qiáng)制性”的人機(jī)關(guān)系，即機(jī)器對(duì)于駕駛員具有強(qiáng)大的“約束力”，駕駛員必須服從機(jī)器，必須嚴(yán)格按照機(jī)器規(guī)定的技術(shù)、動(dòng)作來執(zhí)行。傳統(tǒng)汽車中，駕駛員的首要任務(wù)是駕駛，核心需求是駕駛員的駕駛安全，支持和輔助駕駛就自然成為HMI的核心功能。然而，自動(dòng)駕駛技術(shù)中沒有駕駛員，原有的HMI設(shè)計(jì)的目標(biāo)自然失去了意義，HMI在產(chǎn)業(yè)發(fā)展中將產(chǎn)生哪些新的設(shè)計(jì)思路？

//給用戶一種控制感

汽車HMI應(yīng)始終在合理的時(shí)間內(nèi)通知用戶當(dāng)前的狀態(tài)，并提供適當(dāng)?shù)姆答?。?dāng)用戶開車時(shí)，這一點(diǎn)尤為重要。如果系統(tǒng)在不通知駕駛員的情況下采取行動(dòng)，很可能會(huì)干擾駕駛員，造成不良后果。在駕駛過程中，駕駛員實(shí)際上是在控制汽車的各種行為方式。這既是一種控制，也是一種反饋，控制了汽車的功能，反饋了功能的結(jié)果。

//遵守“安全第一”原則

HMI系統(tǒng)的主要優(yōu)點(diǎn)是它可以幫助我們避免事故的發(fā)生?，F(xiàn)代汽車配備了傳感器，可以收集信息，然后用來跟蹤駕駛狀況。HMI系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)監(jiān)控交通情況，防止交通碰撞和事故的發(fā)生。該系統(tǒng)對(duì)條件的反應(yīng)包括：

反應(yīng)型：系統(tǒng)會(huì)將所發(fā)生的事情通知駕駛員，例如胎壓過低或疲勞駕駛，并提醒駕駛員。

主動(dòng)型：系統(tǒng)分析情況，預(yù)測(cè)可能發(fā)生的情況，并根據(jù)潛在的不利條件向駕駛員發(fā)出警告。例如，對(duì)天氣狀況進(jìn)行系統(tǒng)分析，并建議用戶避免在冰天雪地里開車。在設(shè)計(jì)系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)，重要的不是向用戶提供大量的信息，而是制定可靠的提示策略。

給用戶的反饋內(nèi)容應(yīng)該是：

有價(jià)值：用戶只看到他們關(guān)心的反饋。

及時(shí)性：應(yīng)在需要時(shí)，準(zhǔn)確地向用戶發(fā)送反饋。

準(zhǔn)確性：在設(shè)計(jì)反饋時(shí)，必須遵循模塊化和格式塔原則，以確保用戶能夠快速理解反饋表達(dá)的含義。

//認(rèn)知負(fù)荷最小化

認(rèn)知負(fù)荷是使用一個(gè)系統(tǒng)的心理和思考成本。用戶的成本越低，使用起來就越方便。當(dāng)一個(gè)車載系統(tǒng)需要大量的認(rèn)知負(fù)荷時(shí)，說明該系統(tǒng)還有很大的改進(jìn)空間。

首先，不要試圖強(qiáng)迫用戶記住有關(guān)汽車駕駛的信息。眾所周知，用戶在短期記憶中不可能記住很多信息，尤其是多個(gè)令人困惑的函數(shù)或抽象概念。提前考慮用戶在駕駛過程中可能會(huì)遇到的問題，比如座艙溫度是多少？你現(xiàn)在在聽什么音樂？如何導(dǎo)航到目的地？基于這些場(chǎng)景和問題，系統(tǒng)可以回答用戶的問題。

其次，在現(xiàn)有心智模型的基礎(chǔ)上構(gòu)建HMI至關(guān)重要。為什么大多數(shù)汽車都有類似儀表和中控？這些實(shí)際上是用戶與汽車交互行為中固有的使用習(xí)慣，遵循一種熟悉的設(shè)計(jì)方式，最大限度地減少學(xué)習(xí)如何使用系統(tǒng)所需的工作量。

//減少不必要的干擾

越來越多的智能汽車推出了各種車載語(yǔ)音助手，這些助手使用聲音而不是觸摸，作為用戶與系統(tǒng)交互的主要媒介，使用它來控制場(chǎng)景，如切歌、打電話和調(diào)節(jié)溫度等。

//不言自明的導(dǎo)航體驗(yàn)

可發(fā)現(xiàn)性（發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)中的具體特征）和導(dǎo)航體驗(yàn)應(yīng)該是最高水平的設(shè)計(jì)。例如，許多車載系統(tǒng)現(xiàn)在面臨太多的操作層級(jí)，用戶需要多次點(diǎn)擊才能找到他們需要的功能。這個(gè)問題可以通過仔細(xì)規(guī)劃信息架構(gòu)來避免，將常用的功能放在第一層級(jí)。

改善視覺效果。在關(guān)注美和適用效應(yīng)的影響下，設(shè)計(jì)師可以提高系統(tǒng)的視覺效果，提高用戶對(duì)系統(tǒng)的感知態(tài)度。

關(guān)注用戶滿意度。設(shè)計(jì)師試圖在真實(shí)用戶或潛在用戶中可用性測(cè)試時(shí)，要問“這種設(shè)計(jì)給你的感覺如何？”如果發(fā)現(xiàn)用戶體驗(yàn)不舒服，設(shè)計(jì)師可以提出更具體的問題，找出需要改進(jìn)的地方。

04

未來發(fā)展趨勢(shì)

現(xiàn)在的人機(jī)交互，就是圖形用戶界面交互。我們常見的Windows操作系統(tǒng)和手機(jī)上的ios和Android操作系統(tǒng)等都是非常底層的圖形用戶界面。在這個(gè)階段，計(jì)算機(jī)接收用戶多樣化的輸入形式，對(duì)用戶進(jìn)行輸出的形式也產(chǎn)生了多樣化。因此，在用戶不斷發(fā)出新的挑戰(zhàn)的同時(shí)，也帶來了更多新的商機(jī)。

//虛擬與現(xiàn)實(shí)的無縫連接

汽車大屏下一個(gè)趨勢(shì)是從車載大屏到全面屏所承載的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)體驗(yàn)。“全面屏”這個(gè)詞從2017年開始就異?；馃幔酱蟮钠聊皇褂皿w驗(yàn)越好、越有科技感。不難預(yù)見，未來的車內(nèi)大屏，除了屏幕技術(shù)外，應(yīng)通過AR增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的手段來輔助駕駛操作，來實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互的無縫連接。

//無意識(shí)和無縫銜接的交互體驗(yàn)

汽車HMI人機(jī)交互的創(chuàng)新是消費(fèi)科技產(chǎn)品進(jìn)步的核心。在這個(gè)領(lǐng)域，近年最流行的概念大概就是“自然人機(jī)交互”，蘋果多點(diǎn)觸控交互設(shè)計(jì)，VR/AR 里的動(dòng)作捕捉、空間定位，人工智能產(chǎn)品常用到的語(yǔ)音交互，都強(qiáng)調(diào)Intuitive interface，也就是直觀、自然的交互體驗(yàn)，不需要太多學(xué)習(xí)就能上手。在汽車領(lǐng)域的應(yīng)用形式如：上車前的汽車掌紋解鎖、指紋啟動(dòng)與人臉識(shí)別，帶指紋識(shí)別的一鍵啟動(dòng)，增強(qiáng)防盜功能；上車后的車內(nèi)座椅位置、后視鏡角度、溫度調(diào)節(jié)，導(dǎo)航個(gè)性化設(shè)置，車聯(lián)網(wǎng)/統(tǒng)一個(gè)人賬戶等。

//自然語(yǔ)音交互

在車載環(huán)境下，語(yǔ)音交互的成熟可以改變現(xiàn)有很多車載HMI設(shè)計(jì)的層級(jí)。自然語(yǔ)音交互增加產(chǎn)品的易用性和交互的垂直性，大幅度提升用戶黏性。

//汽車介質(zhì)材料的智能化演繹

智能表面集成數(shù)字交互技術(shù)是未來汽車材料的發(fā)展方向，通過特殊的介質(zhì)材料來增加數(shù)字交互功能，并整合燈光、傳感、觸控、震動(dòng)、數(shù)字顯示、手勢(shì)或語(yǔ)音控制等形式獲得反饋和響應(yīng)，打造可交互的下一代智能表面全新形式，汽車的智能表面交互設(shè)計(jì)正在結(jié)合更多場(chǎng)景，實(shí)現(xiàn)更更豐富的交互。

皮革作為重要的汽車內(nèi)飾材料，特別是座椅面料能夠滿足消費(fèi)者對(duì)內(nèi)飾美感和舒適感的追求；智能皮革通過與電子傳感器的結(jié)合，可進(jìn)行各種燈光、圖案顯示，手指觸控滑動(dòng)可進(jìn)行溫度，燈光等調(diào)節(jié)。

塑料和金屬材質(zhì)也在大規(guī)模的智能化，手勢(shì)觸控、燈光屏顯正在結(jié)合金屬和塑料，在汽車觸控上發(fā)揮更大的作用。

還有，運(yùn)用在汽車天窗、車門、門板裝飾條上的智能玻璃、整合在車門和門把手處的新材料、應(yīng)用于汽車座椅和裝飾件上的智能織物等等，都將為未來的概念車帶來極大的創(chuàng)新體驗(yàn)和震撼感。

HMI賽道潛力無限，每一個(gè)創(chuàng)新技術(shù)的迭代牽動(dòng)的是背后供應(yīng)鏈的巨大價(jià)值洼地，所以，后市場(chǎng)的小伙伴們準(zhǔn)備好了嗎？

審核編輯：符乾江