智能座舱与HMI设计中的感官通道

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在智能座舱中,人类可以通过各类感官通道接收信息,包括视觉、听觉、触觉和嗅觉等通道。不过,视觉、听觉、触觉和嗅觉这四种感官通道,各自有着一定的优缺点。这篇文章里,作者围绕感官通道做了拆解和分析,一起来看看吧。

在HMI设计中,视觉、听觉、触觉和嗅觉都能发挥不同的作用。人类通过视觉接收的信息占所有感官通道接收的信息的83%,在座舱中驾驶员的眼睛会分别从仪表盘、中控、后视镜、HUD、氛围灯以及车外环境获取相关信息。

在GUI设计中,我们一般会通过具有结构化的图文和动效传达信息给用户,这时的内容有可能是大量、复杂和抽象的,但用户可以基于以往的经验和上下文快速理解这些内容想表达什么。

尽管视觉通道能接收大量信息,但也有自己解决不了的问题。在驾驶过程中,如果驾驶员需要一直看屏幕,这时屏幕内容会和路面信息相互竞争驾驶员的视觉资源,有可能导致危险的发生。即使不是屏幕的缘故,驾驶员也有可能因为视野盲区发生危险,因为大部分人两只眼睛的总视场接近190°,驾驶员通过视觉察觉周围信息并不足以兼顾来自盲区的危险。

视觉、听觉、触觉和嗅觉四种感官通道的优缺:

而且,当照明不足时人双眼的视野会变窄,尤其在进入黑暗环境后人的眼睛会因为暗适应(Dark Adaptation)需要30~40分钟的适应期才能看清黑暗环境中的物体,如果突然有高强度的灯光进入人的视野,这时人会因为瞳孔大小来不及调整导致出现的短暂畏光现象,这种现象被称为明适应。

听觉接收的信息占所有感官通道接收的信息的11%。尽管视觉通道接收信息的效率远高于听觉通道接收信息的效率,但相比只有190°视场的视觉通道,听觉通道可以接收360°空间中的声音,同时环境中的声音信号总会传入人的耳中,尤其是频率较高的声音。在《音爆:声音的场景影响力》中提道:人类对声音的反应要快于其他所有的感官刺激,尤其是对特定声音的复杂感知和反应。

因此在 HMI设计中我们通常会看到很多车企会优先使用警示音作为危险信号的提示,同时警示音可以根据方位进行变化,这样驾驶员能更好地感知到哪个方位引起了问题。

语音交互也依赖听觉通道,它能允许驾驶员眼睛不离开路线直接通过对话的方式和系统进行交互,语音交互在一定程度上解决了系统信息和环境信息相互竞争驾驶员视觉通道的问题,而且语音交互跟人工智能有着强联系,所以语音交互是近几年车企最看重的交互方式,在此先不做过多介绍。

通过听觉通道传递信息也有一些不足之处,例如语音交互只能传递比较简单的信息,如果一秒传递的信息过多驾驶员有可能理解不了,所以大部分的VUI对话会保持1s4个字的语速;同时语音交互的整个流程没有其他模态的辅助下用户无法感知当前处于哪个阶段。还有声音信号难以避免对无关人群形成侵扰,尤其长期的噪声干扰会直接影响驾驶员和乘客的情绪:听觉对复杂信息模式的工作记忆保持时间较短、声音信号的瞬态特性也决定了其信号不可持久存在。

触觉接收的信息占所有感官通道接收的信息的3.5%,在外界的温度、湿度、压力、振动等刺激下,会引起冷热、润燥、软硬、压力、痛觉、振动等反应。为触觉感官提供反馈信息在人机交互中被称为触觉感知。触觉感知是必不可少的,因为它是我们在真实环境下感受实体的唯一途径。

人类通过触摸就能知道当前操作对象的状态并进行操作。如果在按键上增加纹理或刻度,人类只通过触觉通道就能感知和操作该对象,久而久之形成肌肉记忆,无须视觉通道的介入就能以更快的速度模到该按键并完成相关操作。不过由于触觉感知分辨率较低,感受器只能感受到纹理之间粗颗粒度的差异,如果两个纹理比较相似,那么感受器很难第一时间辨别出两者的差异是什么。

在过去,随着电阻屏、电容屏、多点触控屏的引入,成本较高的物理按键逐渐被触控屏上的虚拟按键和手势取代,典型代表是电动汽车Tesla上的触控屏,由于手指上的感受器无法在触控屏上感受到更多特征,导致人类在操控触摸屏时必须看着屏幕,这导致驾驶时容易产生驾驶危险。

目前供应商也在着手解决该问题,例如在中控屏幕背后增加线性马达或者压电陶瓷,从而让用户触碰到屏幕不同区域,以及不同控件/组交互时给予不同的震动反馈,从而希望能让用户逐渐形成肌肉记忆。

除此之外,方向盘、按键、挡位、座椅和安全带给驾驶员的触觉感知是最近几年工业界和学术界都在研究的方向,例如有些汽车在开启汽车道路偏移警示系统后,当车辆行驶时偏离了车道,系统便会通过方向盘震动来提醒驾驶员。

嗅觉接收的信息占所有感官通道接收的信息的1.5%。尽管嗅觉接收信息的占比极低,但嗅觉失灵了也会对人们的生活品质造成很大影响,例如严重嗅觉丧失的人,可能因为无法闻到煤气的气味、东西燃烧的气味而危害生命安全。

除此之外,国际品牌大师马丁·林斯壮(MartinLindstrom)在《感官品牌》一书中提道:人的情绪有75%是由嗅觉产生的。嗅觉是五感中唯一一个不经过丘脑传递信息的感官通道,它直接将刺激传递到大脑中与情感、记忆和本能反应相关的腺体。因此,嗅觉是最直接并能唤起人类本能行为和情绪记忆的感官。

在汽车智能座舱领域,香氛除能够改善车内氛围及乘客体验外,许多研究证明气味对驾驶员有着积极的影响。在What Did I Sniff? MApping Scents Onto Driving-related Messages一文中提及,在驾驶环境中气味和汽车信息之间存在着映射关系。例如“汽车要去加油”或“放慢速度”等紧急信息被映射到刺激性气味上,可以使用柠檬或薄荷气味;而薰衣草与薄荷气味一起被选为传达“减速”信息的最佳气味,它们能隐含地建议驾驶员保持冷静;玫瑰的香气能够对司机放松起到良好的作用。近年来,多家车厂已经将嗅觉交互纳入自己的产品交互体系中,例如梅赛德斯·奔驰的S级系列、宝马的7系列及蔚来的ES6。

但是嗅觉设计存在几个问题:绝大部分的香味来自大自然而且找不到合成的方法,即使有合成方法,合成的气体也涉及一系列复杂的化学反应,因此现场合成气体是不可控的。每位用户对气味的感受不一样,而且长期在此气味下容易引起嗅觉疲劳,这时气味的作用会逐渐失效。味觉占总信息量的1%,但在智能座舱中并未用到。

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