在上一节中，我们回顾了现在和过去——在本节中，我们展望了不久的将来。

硬和软交互

在我们讨论我们对车内交互最佳方法的想法之前，我们将涉及车载环境中存在的交互类型。

车内交互可以分为两种不同的类型：硬和软。

硬交互可以定义为驾驶员执行的故意操作。例如：使用按钮更改驱动器位置，通过GUI使用信息娱乐系统或将位置数据输入卫星导航。

软交互可以定义为机器执行的操作，作为用户提供的非故意输入。自动取消转向信号灯是软交互的一个例子——机器在没有任何用户输入的情况下自动完成一系列动作。

随着嵌入式内部传感器的出现和联网汽车的概念，后一种类型的交互尤其突出。一些可能性已经通过HUD（平视显示器）中显示的上下文信息，室内照明的自动调光，甚至闭合眼睑的实验跟踪得到了利用。顺便说一句，我们认为软互动在执行中需要最大程度的照顾和适当性，因为辅助和分散注意力之间只有一线之隔。

我们相信有意义的软硬互动的结合是关键在汽车中充分利用HMI。

在上面的草图中，我们列出了可能的交互范式集。这概述了我们自己使用当前技术对近未来交互可能性的一些研究。

新兴技术的炒作周期来源：Gartner（2013 年 7 月）

“当一台机器清晰易读时，当它的形式描述它是如何工作的时，它就是美丽的。这不仅仅是用外皮覆盖技术组件的问题，而是在机器的架构之间找到正确的平衡......以及一种表达方法，源于与使用该对象的人互动的想法“——康斯坦丁·格西奇 （2007） —通过 www.elasticspace.com

我们现在将深入研究上述每种交互范式。

A.带嵌入式触摸表面的触觉控制器：混合接口

让我们仔细看看宝马在2000年代后期使用的i-Drive控制器。

早期的BMW i-Drive Touch，2000年代后期

在上面的视频中，请注意模式的问题 - 提供和将圆周运动映射到屏幕上的线性输出。宝马在2013年继续推出改进的i-Drive Touch，通过在控制旋钮上引入触摸界面来缓解其中一些问题（如下面的视频所示）。

http://youtu.be/WKmxrvDupCI?t=2s

这种形式的混合交互带来了显着的改进，因为它允许对屏幕上的GUI进行更主动和切实的控制。

B. 带触觉反馈的触摸屏

触摸屏被提出作为汽车HMI中唯一的控制模式，正如保时捷918和特斯拉Model S的大屏幕迭代所证明的那样。

尽管它们似乎提供了一个简单的替代方案，但如前所述，它们实际上在可学习性方面存在问题。它们也可能非常分散注意力，因为驾驶员必须一直依赖视觉反馈，并且无法随着时间的推移形成肌肉记忆或控制地图。

迪士尼研究院正在进行的一系列有趣的实验指出了前进的方向，其中触觉渲染算法用于模拟触摸屏表面上丰富的3D几何特征（如凸起，脊，边缘，突起和纹理）。

https://www.youtube.com/watch?v=zo1n5CyCKr0

如果有意义地应用，这可能会让肌肉记忆或控制“感觉”随着时间的推移而发展。这项技术可以在触摸表面上的3D特征的触觉渲染中看到。

C.3D手势控制，具有视觉和听觉和触觉反馈循环

使用手势来控制HMI的某些方面是一个令人兴奋的概念。这主要是因为它提供了一个机会来恢复早期汽车中存在的直接控制和反馈，尽管它并非没有问题。

3D手势数据的传感变得越来越容易，这不仅是因为低成本的传感器和处理器，而且因为更好的算法可用。

3D手势控制作为一个概念也在人们的脑海中扎根，因为像Leap Motion和Kinect控制器这样的小工具。

我们不仅可以检测身体特征的宏观变化，如点头、面部位置和手势，还可以检测眼球运动等微观变化。然而，低成本计算机视觉中出现的新交互模式尚未被完全编目和理解，这在映射和学习手势界面时提出了挑战。

实际上有数百种3D手势，学习和理解一个设定的模式需要时间，因此在目前的状态下不能作为纯粹的交互来依赖 - 特别是在安全方面。

在我们最初使用Leap Motion控制器和Kinect作为车载控制主要模式的实验中，这确实是一个关键问题。我们发现，与任何新控件一样，手势交互不一定是直观的。物理交互的丰富反馈——点击按钮、杠杆的移动、齿轮落到位——并没有很好地转化为模糊的数字空间。“少数派报告”风格的界面仍然是一个谬误（“少数派报告”风格界面的谬误）。

还要观看使用Leap运动控制器的概念，如下所示，来自Denso和Chaoticmoon。没有按钮 - 只使用视觉反馈 - 这引入了细粒度控制和可学习性的问题。

在过去的几年里，细粒度控制的问题一直是研究机构关注的焦点，我们发现迪士尼研究的这次探索是有趣的探索之一——“Aireal——自由空气中的互动触觉体验”

https://www.youtube.com/watch?v=xaFBjUJj00M

AIREAL设备向用户的手发射一个称为漩涡的空气环。涡流可以在用户的手上施加力，从而实现一系列动态自由空气的感觉。

在这里，他们原型化了一种新的低成本、高度可扩展的触觉技术，该技术在半空中提供富有表现力的触觉，这是他们创建大规模增强环境的长期愿景的一部分，这些环境可以随时随地提供引人入胜的互动体验。

D. 语音控制界面

自从流行文化接触同名HAL 9000以来，基于语音的界面就占据了人们的想象力，最近在电影“她”中也是如此。尽管由于自然语言处理和识别的不断进步，我们远未实现与机器的类似人类的对话，但在过去的几年里，许多高保真消费者应用程序已经看到了曙光（本质上，这是人工智能的一种形式，尽管有些人可能会争辩说它不是 - “人工智能效应”的强烈案例）。

移动操作系统中的Siri和Google Now在车内交互方面也发挥了重要作用，Nuance等公司向福特等制造商提供软件专业知识 - 从他们的HMI同步系列中可以看出。

语音控制的承诺在于两个因素，一是取代物理和数字控制进入无用户界面领域，在那里人们可以自由地与HMI交谈，其次是最大限度地减少来自HMI手动操作的干扰，以提高安全性为目标。

语音交互设计——新的挑战

很容易说语音在下一代用户界面方面可能不费吹灰之力，但在设计之前，我们需要批判性地理解含义。在我们的研究中，我们发现以下因素（在众多因素中）非常重要;

1.离散和连续控制：这是按钮的开和关状态与旋钮连续旋转之间的区别。语音可以在作为有效的离散控制（例如“打开收音机”或“收音机”）中发挥重要作用，但在改变音量时可能不如连续控制有效，后者在一定范围内工作，例如“增加音量......让它更高...更高......“，因为它作为一个抽象的、模拟的、不精确的概念运作。

然后，我们进入模糊区域，实际上允许用户设置预设，以便计算机理解他/她试图实现的目标或基于时间的学习，其中计算机通过衡量过去的交互来理解意图。例如，“更高”可能意味着增加 20%。如果不仔细处理，这种模糊可能会导致更多的困惑和沮丧。

（关于语音交互和分心的有趣元研究可以在这里找到 )

2. “字符串”和“列表”的问题：处理句子字符串的输入（字母数字数据输入，例如 Sat-Nav）及其对驱动程序造成的认知负荷存在挑战。

虽然人们会认为这是语音输入的理想之地，但通过消除通过键盘输入文本的需要，研究指出相反。

在麻省理工学院AGELAB和新英格兰交通中心进行的研究表明，语音的分心和参与水平与手动操作相当，研究对象将语音界面的这些部分评为与使用旋钮和按钮一样苛刻。

“目的地输入任务是最耗时的，在前两项研究中平均需要 111 秒才能完成。任务完成时间不是语音识别的问题，因为大多数时候系统在解释驾驶员的声音方面几乎没有问题。相反，这是一个界面设计问题。

- 看声音

接口设计的复杂性源于该技术提出的许多多模式需求。其中包括必须记住界面中拼写的信息列表。其中之一是称为“定向反应”的行为 - 当驾驶员与HMI交谈时，通常采取微妙的，看似无意识的姿势变化的形式。技术拟人化的案例。

研究发现，有效处理上述问题的一种方法是提供适当的确认-视觉和听觉确认。把一个人作为一个整体来对待，而不仅仅是关注耳朵和声音。

定向反应通常依赖于对驾驶员口头输入的视觉反馈。例如，拥有CarPlay的苹果公司试图通过尽可能停用用户界面来解决这个问题。但这些自动行为模式对部分界面的影响尚未得到详细研究。

3.识别语音中的情绪：这似乎是自然语言处理的下一步——情绪和情绪是车内反应的触发因素。（谷歌和Nuance正在采取的方法）

E、 计算机视觉辅助的软交互

摄像头能够跟踪像素数据中的微小运动，这使得汽车内部的传感器能够检测驾驶员的生理数据。这可以产生同步（实时）和异步反应（具有故意的时间延迟）。

我们所说的同步反应是指对生理变化的即时反应，如驾驶员眼睑的运动或对凝视检测的反应。

不频繁的移动可能意味着驾驶员疲劳，因此汽车可能会提示驾驶员休息或向驾驶员提供最近高速公路服务的方向。

异步反应是基于时间的。例如，在一段旅程中跟踪驾驶员的心率，并向他们展示数据峰值的热点。就像如何绘制和研究汽车在旅途中的油耗一样，我们可以从生理数据中学习和研究。

新“Kinect”能够检测生理数据中的微小波动。

通过非侵入性手段检测心率的欧拉视频放大。

Kinect One和“欧拉视频放大率”都被用于在研究环境中无创测量心率（BPM）。令人高兴的是，在这类个人指标方面，消费者已经有了信任的成分-思科系统公司（Cisco Systems）进行的一项调查显示，如果能提高汽车安全性，60%的车主愿意分享指纹等生物特征，甚至DNA样本。

E、 软交互-由眼睛/注视跟踪支持的辅助显示器上的上下文信息

我们可以打破对中央控制台的视觉强调，并根据何时需要数据（时间）和哪里需要数据（空间）为驾驶员提供显示。

例如，信息可以被分解为多个显示器，以在驾驶员需要时提供逐圈导航数据，可能使用HUD。该信息还可以通过凝视检测技术显示在驾驶员正在看的地方。

到目前为止，我们看到了哪些技术实现？

第一个主要实现是在汽车中使用辅助显示器，如HUD，用于提供驾驶员视线上或附近的信息。自20世纪80年代末以来，这种显示器一直在使用。

路虎透明引擎盖

路虎发现隐形引擎盖概念是一个较新的想法，其中通过HUD查看上下文道路信息和来自格栅摄像头的实际越野图像的组合。通过使用摄像头实现数字沉浸是我们期望在车载HMI中越来越多地看到的东西，主要用于增强现实。

同样，宝马“Vision Future Luxury”为驾驶员提供了“接触模拟”HUD，它通过将信息直接投射到视线范围内来增强现实世界的视野。建筑物、交通标志和危险可以直接在现实世界环境中突出显示，有选择地将驾驶员的注意力引导到特定信息上。

然后我们有凝视检测或眼动追踪显示器，其中GUI的特定部分根据驾驶员或乘客的视线（空间反应）变为活动状态。这有可能最大限度地减少干扰，再加上时间反应，可能非常强大。

现在还为时尚早，但不少公司正在努力将跟踪器集成到驾驶员辅助系统中，以解决驾驶员疲劳等问题，尤其是大型商用车。例如，Caterpillar & Seeing Machines合作。这些系统是使用软件（面部和凝视跟踪算法）和硬件（相机和处理单元与车载辅助系统集成）的组合构建的。

同样，Tobii也有眼动追踪系统，他们已经在汽车和游戏中进行了实验。

情境同理心

我们仍处于车载UI空间的黎明阶段，值得记住的是，如前所述，您与汽车的交互方式比屏幕上的UI更多。

虽然我们确实看到了屏幕的未来，例如通过挪用，智能设备在车内体验中，一种更量身定制的方法具有更大的潜力，无论是结合还是没有任何平台偏见。

车内空间需要成熟为像智能手机一样诡辩定义和制作的东西。与智能手机和应用程序设计一样，上下文和用户需要处于车载HMI设计的前沿，但它们经常被忽视。驾驶车辆的人与坐在家中沙发上的人的情况非常不同。这就是“情境同理心”一词的由来;了解和设计特定情况。

以地图为例。地图和导航显然在汽车领域是有用的，但这并不意味着简单地将谷歌地图等无处不在的服务放在屏幕上。驾驶员消化地图的时间远远少于行人，因此必须仔细考虑何时显示哪些信息。也许不需要显示不属于目的地路线的道路。Tom Toms和其他此类设备已经采用了相同的上下文思维 - 它们是针对特定环境定制的，量身定制的设备。您当然不能从他们那里发送电子邮件或Facetime任何人。

在你太着迷于华丽的小工具和令人着迷的视频显示之前，让我提醒你，信息不是知识，知识不是智慧，智慧不是远见。每一个都从另一个中生长出来，我们需要它们。

亚瑟·克拉克

当然，安全性是一个主要考虑因素，这使得车载HMI设计与其他UI不同。最近的许多文章都提出了对汽车屏幕的安全问题，即对驾驶员的潜在分心（例如Matthaeus Krenn出色的A New Car UI Concept）。安全是最重要的，但这些文章侧重于一种情况;驾驶员在驾驶时的情况。车内体验比驾驶员更重要，也比驾驶更多——毕竟，汽车和驾驶是一种浪漫而令人向往的体验。这就是理解上下文的重要性重新发挥作用的地方。

令人鼓舞的是，在CES 2014的构建会议上，微软承认驾驶员在驾驶过程中与静止环境中的参与度存在差异。虽然只是一个原型，但微软似乎已经用他们的车载概念做了一些可靠的现场测试。

车内体验主要涉及驾驶员，但他们并不总是在驾驶。有上下车，在交通中等待以及许多其他情况。坐在副驾驶座上的人，后面的孩子，甚至后备箱里的家庭狗呢？与城市沟通并响应环境的汽车呢？一个优质、安全、愉快和美丽的汽车HMI将满足所有这些故事以及更多。

这是雷诺在2013年法兰克福车展上推出其Initiale Paris车型时所考虑的。雷诺的HMI装有后座触摸屏，使乘客能够成为导航或“旅程探索”过程的一部分。路虎最近的Discovery Vision概念也简要暗示了善解人意的用户设计，为乘客提供了不同的体验。

即使出于安全考虑，有时视觉平台（即屏幕或HUD）也是最佳的沟通方式。

有许多技术和实用的方法可以满足这一要求，从显而易见的 - 每个乘客的多个屏幕，到更抽象的想法，如立体屏幕，驾驶员和乘客看到不同但相关的信息，以及凝视检测，系统检测谁在看屏幕，驾驶员优先。这些只是许多人的一些想法。

因此，我们已经可以看到，从UX和UI的角度来看，车内环境需要新的思维和设计。这就是当前方法中出现许多问题的地方;将（触摸屏）重新挪用到新的上下文中，“同理心”在翻译中丢失。UI可以帮助解决这些实际和功能问题，但它也对解决与车载HMI相关的一些情感问题大有帮助。

设计可以实用且美观

一辆伟大的汽车有功能，它有美感，应该在这两方面都表现出色。

美容是汽车设计中的一种商品，这种商品在当代营销活动中如此明显地出售，通常基于车辆的美感和它可以提供的生活方式。事实上，汽车的美感往往比其功能更受青睐。

本田思域旅行车

“内在美”活动由Wieden + Kennedy发起

我们仅仅构建功能强大、易于理解和可用的产品是不够的，我们还需要构建能够为人们的生活带来欢乐和兴奋、愉悦和乐趣以及美的产品。

唐·诺曼

事实上，汽车周围的一切都经过精心设计，从汽车本身及其零部件到用户手册和营销。汽车制造商擅长设计和制造功能强大的情感硬件。今天的HMI根本没有获得这种程度的投入，并且经常被忽视为设计考虑因素。HMI的功能是否应该与汽车其他部分相同的美感相辅相成？或者HMI应该只关注功能，因为安全显然是重中之重？

我们认为所有设计都应该像功能性一样美丽——在功能的纯粹性中蕴含着内在的美感。迪特·拉姆（Dieter Ram）为布劳恩所做的工作就是一个很好的例子。

TP 1 收音机/唱机组合，1959 年，迪特·拉姆斯为布劳恩创作

为什么不将汽车的美感带入HMI，将汽车的外观和内部设计与UI设计之间的界限模糊起来，以创建一个统一的设计呢？UI可以是整个汽车形式的一部分，而不仅仅是一个简单的模块或内部的交互性岛。

这种方法存在一些挑战。从概念到上市的汽车生产寿命往往为五年或更长时间，因此从逻辑上讲，可能很难保持贯穿不同部门的设计线索完好无损。这在某种程度上解释了我们之前讨论的智能设备在汽车中的突然出现。

好的设计就是美学设计——产品的美学质量是其实用性不可或缺的一部分，因为我们每天使用的产品会影响我们的幸福感。但只有执行良好的对象才能美丽。迪特·拉姆斯 — 优秀设计的诫命

但是，我们相信，如果外观造型、室内造型、装饰和UI设计团队从一开始就共同努力，这种统一的愿望是可以实现的。

事实上，令人鼓舞的是，梅赛德斯的研发部门利用具有艺术、设计、用户体验、工程、心理学和软件背景的设计师和研究人员团队，在统一的方法下构思新功能和设计（来源）。

联网汽车模型采用以软件为中心的方法，但可能还有更多有利于有意义的HMI的物理和硬件特性。虽然为特定车辆或一系列车辆创建定制的HMI有其挑战，但它确实确保设计不会在汽车的生产生命周期内过时。当其他团队在项目期间进行设计更改时，您可以做出反应和适应——这适用于功能、物理和视觉设计。

我们看到促进这一过程的三种主要方式：

1. 定期系统更新设计。这可以帮助支持 UI 的软件，但不应依赖。即使汽车有定期和可靠的互联网访问，以便操作系统/ UI有系统的更新（移动设备连接汽车模型的好处），你不能依赖用户采取行动，甚至理解这个过程。此外，软件的突然更改，无论是视觉上还是其他方面，都可能导致严重的安全问题。

2. 从一开始就以模板化、模块化的方式设计 HMI 和 UI，以便随着项目的进展可以重新调整设计。这也可能有助于重新调整或重塑其他车型的体验，就像许多物理控制一样，也是汽车立体声系统多年来的工作方式。

3.不要为趋势而设计，而是为功能和背景而设计，这样审美就不会严重老化，或者根本不会老化。不可能提前五年预测趋势，也不应该尝试。此外，驾驶员必须在汽车的生命周期内与HMI和UI共存，远远超出车辆的启动时间。

如果设计屈服于一种趋势，它往往会严重老化。相反，将汽车与其时代联系起来是一件令人愉快的事情，可以说是汽车体验和遗产的固有部分。HMI应该是其中的一部分，只要它与整个汽车的设计融为一体。一封写给汽车情感品质的情书。

最佳实践应该是影响设计的整体重点，其中可能包括可访问性标准和汽车特定标准，从品牌到环境背景，再到布局和层次结构等传统设计最佳实践。

对车载UI的美感进行一些真正的思考和承诺本身就是向前迈出的一步，我们对此感到特别兴奋。

那么，实现功能性和美观的车载HMI / UI需要什么，它与其他任何HMI / UI有何不同？

这是我们在工作室中探索的东西，无论是在内部项目中还是在与世界领先的汽车制造商之一的合作中。我们将在第 5 部分中分享这一点。