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智能汽车中控台的交互设计调查报告

关于汽车中控台的发展历史及交互现状

Posted by LY on November 24, 2019

本文主要围绕车载中控台的交互历史,以及智能车载中控台现今的交互设计主流风格进行了简单的分析总结。文中多有借鉴,文末将标明出处,仅供学习阅读。

我们首先来看下百度对“汽车中控”这个概念的定义:汽车中控是控制汽车空调、音响等舒适娱乐装置的地方。随着汽车技术方面日新月异的进步,汽车中控台也在悄无声息的进化。从传统的按键操作到全触摸式,这无疑是很大的飞跃,既代表了科技的进步,无形中也提升了档次。全触摸式中控台是指汽车的中控台不再采用按键旋钮这些传统物理操作设计,而采用电容触摸式的则如同手机屏幕一样,轻轻接触按压或滑动即可完成。

现今的车载中控台正在飞速往智能化的方向发展,给汽车装载智能化系统,打造智能网联汽车已成为业内共同的努力方向。

#车载中控台的交互设计发展历史

汽车在面世至今的一百多年里,除了各式各样的外形变化外,中控台同样发生了巨大的变化。

1886年,德国工程师卡尔·本茨发明了世界上第一台汽车。除了三个车轮和一张简易沙发外,似乎看不到任何称得上内饰的设计。那会儿对于这样一台新兴的事物来说,它能开动就已经不错了。

即便是1915年的劳斯莱斯Silver Ghost,也都还没有中控台面板的概念。仪表分布于车内外各个地方,所有的机械结构均裸露在外,甚至挡杆和手刹都被设计在车门外。

1910年,拉什·马格拉斯·爱立信,也就是爱立信公司的创始人,将车停靠在路边电线杆旁,他的妻子拿出两根长杆挂在电话线上,他再给电话插上摇柄,电话就这么拨通了,这就是车载电话最初的原型。

到了20年代 当欧美很多家庭都已经拥有收音机来收听新闻和娱乐节目时,汽车依然是又吵又无聊的工具。直到1924年,雪佛兰与西屋公司合作的第一款搭载收音机的雪佛兰车型诞生。车载收音机面世之初过得并不如意,因为操控收音机时可能诱发交通事故因而遭到美国政府的反对。后来雪佛兰重新设计收音机的操作逻辑,消除了美国政府的顾虑的同时也实现了汽车领域早期的“盲操作”。

1928年,加尔⽂兄弟创办摩托罗拉公司。两年后于1930年量产的集成化车载收⾳音机对雪佛兰而言简直犹如天助。摩托罗拉(Motorola),前五个字母“Motor”代表汽车,“ola”则代表声音。摩托罗拉即 “汽⻋⾥的声音”,由此可见摩托罗拉对⻋载收⾳机的贡献。

1937年,克莱斯勒Airflow作为流线型⻋身的先⾏者,不仅开启了了外形设计的空气动力学时代,它同样代表着那个年代的内饰风格。软性的包裹以及有质感的⾦属部件,整体内饰开始变得有设计感。

1940年,Packard汽⻋推出第⼀款搭载原⼚⻋载空调的⻋型,虽然空调机体积庞⼤大占⽤了部分⻋内空间,但⻋内空间和外部环境进⼀步分隔开来,使得⻋厢密闭性变得更加高。

⼆战后,各国⾯临物资匮乏的困境,这时欧洲的汽车都以最基础的通勤⻋为主。最著名的莫过于全球销量巅峰的⼤众甲壳虫,仪表配置尽量简化,⼩尺⼨⻋身则尽量拓展空间。

1954年,奔驰300 SL和凯迪拉克Eldorado,分别是欧美两洲的经典代表作。它们的内饰面板开始变得复杂而精致,且受传动轴的影响中控台布局开始变向T型发展。

1959年,世界上第一辆配备有三点式安全带的汽⻋为沃尔沃PV544,安全带成为汽车必备的安全配置。

时间来到60年代,这时正值美苏太空及装备竞赛。汽车工业也在这样的大环境下开启了疯狂而辉煌的时代。这时期代表性车型为奔驰W108,内饰设计逐渐⾛向成熟,面板上的功能划分也趋于规整, 挡杆和其他结构部件的融合性更强。

70年代经过两次石油危机后,汽车的内饰设计开始从浮夸走向实用。福特、通用旗下车型开始配备安全气囊,仪表盘设计也开始考虑碰撞的安全性。

80年代汽车开始步入电气化。电子技术取代了原来的机电液操纵控制系统,这时候的概念车内饰也开始学习飞机操控系统,越来越多的按键密密麻麻地排列在面板上,以此来凸显当时的“科技感”。

1981年,本田在雅阁上安装了一个前所未有且脑洞大开的设备——车载GPS导航仪。而宝马1994年才在7系上推出车载GPS,美国更是等到了1995年。

随后日系车开始攻占美国市场,1983年丰田皇冠S120是日系车内饰风格最激进的代表,彩色的数字仪表盘和各种电子配置可谓是一应俱全。

1986年第一个触控中控屏搭载在了别克Riviera上,这个搭载GCC的系统的3X4英寸触控屏不仅能调节空调温度和收音机,还能显示车辆故障诊断、剩余燃油量和里程信息。

1991年,奥迪100(C4)经典的T型中控布局基本形成,强调仪表、中控、中央过道之前的造型融合。从这里能看出那时的德系内饰相比于日系内饰更为保守,中控依旧采用排列展示按键布局。

进入21世纪,各厂家纷纷推出自家的操作系统,中控屏的出现简化了一些实体按键的存在。另外80年代盛行的车载电话也在这时被蓝牙所取代。伴随着空调系统、音响系统的完善,再加上车辆控制的功能越来越多,豪华品牌的中控台终于被各种按键排满。这样不仅看起来不够美观,用起来也非常繁琐,甚至影响到了行车中的安全性。怎样简化中控成为一个问题。

2001年当年的宝马新7系推出了首代i-Drive系统,通过一个可以四向控制的主按键与几个快捷键,将700多项功能整合其中,大大的简化了中控台实体按键。随后各豪华品牌竞相推出类似的系统,随后实体按键与屏幕的组合占据了中控台的主要位置。

2012年则是一个分水岭,特斯拉Model S的17寸中控竖屏横空出世,正如乔布斯当年推出iPhone4般惊艳。它的出现让实体按键全部失去意义,标志着汽车内饰正式迈向一个新的时代。

纯电动车的出现改变了汽车传统的结构布局,不用再遵守曾经汽车必须遵守的内饰设计,不再需要容纳变速箱和换挡杆的中央通道,经典的T字型中控台也可变成横向的一字设计。

2014年换代的奔驰S级将两块12.3寸屏幕连在一起,合成了一块23寸大屏,比特斯拉的大屏还多出6英寸。拜腾M-Byte,48寸巨屏,横向贯穿仪表台,再一次颠覆汽车的内饰设计。

虽然中控大屏一定程度上失去了传统的机械质感,但不可否定的是大屏已经未来汽车发展的趋势。

#智能车载中控台的交互设计现状

几年前可有可无的噱头产品、噱头功能,正快速成长为消费者选车时绕不过去的一道坎儿。 不得不说,如今的车载中控台不再只是拥抱点烟器的钟表,而是自带大尺寸触屏、8核处理器、4G网络属性的”第三副驾”。目前车载中控台的交互设计主流现状,我们先以下几个方面捋捋。

屏幕形态

尺寸、清晰度、设计、触感等等,都直接影响着老司机们对于车机的感官以及间接影响对整辆车的评价。从目前的前装车机形态看,主要分为嵌入式横屏、悬浮式横屏、竖屏、双屏、四屏、多屏等这几种,我们来逐一看看。

嵌入式横屏

最为普遍的智能车机屏幕设计形态。20万以下的一些自主和合资品牌车采用嵌入式横屏的比较多,只是屏幕尺寸有大有小。目前市场上也有几款豪华品牌产品,代表了嵌入式横屏的两种硬件设计语言:“长”横屏、“方”横屏。

悬浮式横屏

相比嵌入式横屏而言,悬浮式横屏设计在近两年开始增多,尤其是豪华品牌。例如宝马即将在今年推出的新5系车型,虽然中控屏尺寸还是10.2寸,但却从现款的嵌入式转为了悬浮式,该设计在去年上市的宝马全新7系上也已采用。此外,去年上市的奥迪全新A4L也保留了奥迪家族悬浮式横屏的设计语言,而奔驰则选择性的在旗下GLE等车型上采用了嵌入式横屏设计。值得注意的是,在Model S和Model X车型之后,特斯拉也首次在Model 3车型上采用了悬浮式横屏设计。

竖屏

竖屏的兴起源于特斯拉Model S搭载的17寸大屏,这一尺寸至今没有其他量产车型能超越。不过,例如沃尔沃全新XC90、XC60、上汽荣威RX5、i6车型,均在车机屏幕上借鉴了Model S竖屏的设计语言。相比横屏来说,竖屏的视觉冲击力更大。

双屏

双屏产品最早起源于英菲尼迪Q50车型,当时该车型问世时一上一下分别排列着两个8寸和7寸的触摸屏,超级惊艳。只是可惜呀,Q50的双屏设计在后续的英菲尼迪产品中并没有得到延续。不过,奔驰和路虎先后在英菲尼迪的基础上,对双屏概念进行了自己的理解和衍生。在去年上市的新一代奔驰E长轴距车型和刚刚问世的路虎全新星脉上,均出现了双屏产品。其中奔驰E是横向并排的两块12.3寸屏幕,其中一块即仪表盘,而路虎星脉则是上下排列的两块屏幕。

多屏

车机不再只是孤孤单单的以中控屏的形式独立存在,而是逐渐转为了前后排多屏系统性的存在形式。例如,捷豹新XFL、奥迪新Q7等车型均拥有包括中控显示屏、仪表盘显示屏和后座区域两块显 示屏在内的四块屏,这四块屏并非分裂,而是一个能够协同显示信息的整体。宝马全新7系还在四块屏的基础上,在后排中央扶手处又增加了一块屏,该屏能够与中控屏互动。如果再算的仔细一些,宝马7系的车钥匙上也配置了一块类似iWatch一样的屏幕,可算做整车上的第六块屏。

再说到今年的日内瓦车展前后,大众汽车发布SEDRIC无人驾驶概念车,其挡风玻璃被设计成一整块大屏幕,可显示车辆使用过程中需要的各种信息;蔚来汽车发布EVE概念车,大尺寸且被赋予交互功能的前风挡玻璃与SEDRIC异曲同工。更早之前,虽然博泰最终放弃造车,但其展示的Project N概念车,却也在理念上凸显了车内大屏的未来发展可能性。

因此,从屏幕形态的发展趋势来看,“大”和“多”必将是两条发展的核心主线。

交互逻辑

近两年,随着车企在车机端人机交互领域的研发投入增加,一些变化正在悄然出现。当然了,目前还不能像手机操控一般趋于完美,但总算是有了长足的进步。一些具体的交互方式变化,正在让车载大屏越来越好用。

触摸操控常态化

记得特斯拉刚刚带来17寸触摸屏时,行业讨论最多的一个话题便是车内该不该搭载触摸屏?会不会影响安全?当时,德系三强ABB的表态出奇一致:不应该!然而,随着触摸屏在手机端的愈发普及,用户选择用脚投票,上车后看到屏幕就忍不住点一点、划一划、扭一扭。

终于,用户习惯使得车企产品不得不迅速改变。ABB中,宝马率先在7系上量产触摸屏;奥迪已经完成规划,宣布在新一代A8上率先搭载触摸屏;奔驰则开始在一些场合做出表态,称正在考虑使用触屏技术。此外,例如凯迪拉克、沃尔沃、捷豹等一些二线豪华品牌最新一代的车型上,几乎已经看不到非触摸屏的车机产品了。

触摸和按钮结合

关于触摸屏和按键、旋钮的结合问题,有过两条很明显的发展轨迹:

第一次是取代,即在触摸屏兴起后,关于用触摸屏尽可能多的替代按键、旋钮的尝试,例如特斯拉Model S/X的车机系统几乎没有了实体按键,最新一代沃尔沃XC90也仅仅保留了中控台上的8个实体按键,其余功能全部集成在屏幕内的Sensus系统之上;

第二次是融合,即将物理旋钮与液晶触摸屏通过设计有机结合。这一设计理念在路虎星脉上体现的最为明显,从直观感受看,路虎的两枚标志性的物理旋钮像是“长”在了揽胜星脉下方液晶屏上,这种结合带来的原生感,物理按键的质感和虚拟触摸的科技感,对于用户而言是更一体化的使用体验。

交互区域延伸

交互区域的拓展,简单而言即用户与车机的交互,不仅仅只局限在单一一块显示屏上。例如,上文所提到的双屏与多屏车机,即在不同的屏幕上,显示不同的模块。例如奥迪下一代MMI系统和路虎星脉的上下双屏,均采用了上部屏幕实现导航,下部屏幕实现空调系统、座椅加热或通风等车控功能的分区设计。

此外,除了触摸屏外,用户与车机的交互区域还扩展到方向盘上的功能按键,依旧以路虎星脉举例,其方向盘上的功能键采用了最新的虚拟按键设计,车辆熄灭时不显示任何按钮图示,车辆启动后则可实现更多的交互动作,例如用拇指上下滑动以切换音量等。需要你的时候你在,不方便的时候自动离线

交互方式拓展

相比交互区域而言,交互方式的拓展体现的更加彻底。除了上文已经谈及的多屏互动交互外,语音、操控板、手势控制成为触摸屏和按键旋钮以外的三种主要人机交互方式。目前来看,语音控制使用的最为普遍,在科大讯飞、云知声等供应商的相关引擎日趋完善下,越来越多的车机语音识别功能得以完善,从最初的标签识别走向语义识别。

此外,触控板在ABB旗下的产品中被广泛使用,奔驰Command、宝马iDrive、奥迪MMI均配备,且在最新一代的产品中,除了手写外,类似缩放等受人喜爱的功能也得以配置。手势控制功能目前量产产品不多,只有大众凌渡、宝马新7系等少数几款产品搭载,但使用体验还有待提升。

总结而言,车内人机交互逻辑除了触屏和按键旋钮两种基本形式外,将越发多元化,由点至面,并且随着车企重视度的提高,交互体验的上升是必然趋势。

功能服务

在硬件和交互的问题逐一解决后,剩下一个最关键的元素便是车机内的服务与功能。从目前的趋势看,车机与车辆的深度结合、车机与手机的深度结合、做精做专核心功能,已成为业内所公认的几个发展方向。

功能与服务做减法

在2013年前后车联网概念刚刚在国内起步时,业内最主流的声音是做加法。于是一时间以MirrorLink为代表的各种Link风起云涌,Android Auto、苹果Carplay以及国内百度Carlife等产品,纷纷开始在量产车型上实现前装。

现在,情况则大不相同了。一些豪华品牌带头开始做减法,提Android Auto、Carplay的少了,深耕导航体验、语言交互等核心功能的多了。

这个过程中,为了优化用户体验,车企研发的难度大大增加。例如,捷豹XJ车型上搭载的基于Linux深度定制的InControl系统,其为了适配高德地图,不仅需要克服自身复杂的系统架构,将高德地图接入,还需将后者与其他功能进行协同、匹配,甚至与博世的硬件平台进行匹配,这几乎涉及深度定制每一个协议、交互逻辑、UE、UI等等。

值得注意的是,除了核心功能优化外,一些根据品牌和产品特性规划的功能开始出现,例如路虎车联网系统中特有的越野状态及涉水状态显示系统。

中控台与车辆深度结合

所谓深度结合,指的是车机与车辆形成一个有机体,用户可以在车机上完成一系列车控的功能,包括对车灯、车锁、天窗的开关功能等等,而在此之前,车机充其量只是一个独立的Pad,只能实现与车辆本身无关的导航、音乐等功能。

车机与车辆深入结合的例子中,去年最典型的是荣威RX5,该车型最大的特点即首次以深度前装的形式,将阿里YunOS for Car车载操作系统搭载上车,全面接管了车内原有的系统及功能。此前,基于与车辆的结合,特斯拉Model S最早实现了通过中控触摸屏调节天窗开合度的功能,而在RX5上,基于语音功能的融入,用户可以通过语音指令控制车辆天窗开合。

中控台与手机深度结合

关于车机手机互联,业内曾走过一段时间弯路,即把手机屏上的服务和应用一股脑的投射到车机屏上,以显得车机屏内的功能和服务瞬间暴增,但作为一种短时间的过渡方式,车机和手机使用场景和操控感的差异性最终导致这种尝试的失败。

但是,手机与车机的互联并非没有价值。试想,大热天儿能开好空调,大冬天儿能提前热车,远途前能自动监测车况并规划好行程,均颇具实际价值。

总体而言,中控台上的服务和功能开发都在逐渐回归正道,导航等核心功能的体验也确实得到了优化;但另一方面,基于车辆和车主数据开发的一系列可能的衍生服务和功能,还有相当大的上升空间。

了解了整体的发展现状,接下来我们来看看目前智能车载中控台的几点设计规则。

车载系统的三个主要特点

车载系统的单次操作行为无法超过3秒

移动端系统为沉浸式操作,而车载系统不一样,在驾驶过程中,用户95%的精力在于聚焦驾驶上行为上,用户只能抽取仅5%左右的精力与时间来操控车载。因此也就决定了车载系统的功能逻辑,信息布局都必须在极短的时间内以最好的方式呈现。

而如果用户没有在这个时间以内完成操作任务,要么用户选择放弃,重新再来;要么用户花费更多时间和精力,但这样驾驶的危险系数会成倍增长。

经笔者多次在不同路段试验,统计下来平均每次操作,即视线与注意力专注在车载上的时间,无法超过三秒——事实上,当进入第三秒时,已不得不需要利用余光开始注意前方路况了。

因此,在三秒以内,无论是用户第一次操作失败,重新注意路况后,再重复操作,还是用户持续操作直到任务完成,都是非常危险的行为,在这里,由于用户试错的成本非常巨大,也因此交互的设计与信息布局的设计都需要做到最极致。

车载系统对信息与功能需要高度的聚合

在第一点提到的特殊操作环境下,我们无法用传统移动端沉浸式的设计思维来设计车载的界面与功能——因为在极短时间内导致我们必须对所有可能用到的功能入口一步触达,对信息的布局必须做到一眼即见的程度。

这也是为什么飞机驾驶舱内、国际空间站内的各种操控开关拉杆都是星罗密布式的摆放——并非以如今的科技无法做到像科幻片里一样简洁干净的操控台,而是因为考虑到在实际应用场景下,专业素质的人员不需要也没有时间去欣赏美观的界面,学习我们所认为的交互方式。

试想在紧急情况下,机长是不可能像我们在移动端上完成任务一样,先找到主TAB栏,再一级一级点进去确认告诉大家要坐稳扶好不要乱跑。

因此在车载系统的设计中,我们需要放下传统移动端的设计思维和所谓的美学,紧扣实际场景下的交互方式与用户需求来设计:

车载系统有明显的操作热区与高效的交互方式

由于驾驶场景的特殊性,用户只能用离车机最近的一只手去操作,而无法出现像移动端那样,用另一只手或者双手操作的情况。

这也就决定在设计车载系统的功能入口时,会有着强烈的偏向性,并也会影响视觉信息的排布。

同时,在操控车载的过程中,点击仍然是最有效率的交互方式,滑动与长按在上述的3秒安全操作时间内,都会极大的增加操作难度和驾驶风险。

通过以上三个特点分析,我们可以了解车载系统设计的大背景与环境,由此我们可以推导出一些比较详细的设计原则。

关于交互行为的“三秒设计”

第一秒——视觉

用户在0到1秒的时间内,对车机进行扫视,在这个过程中,应用场景的重点信息与功能入口必须能被用户在这个时间以内发现:

  • 不可让用户频繁转动视角以搜索信息;
  • 不可让用户花费过长时间搜寻信息。

第二秒——行为

用户在交互行为过程中从开始至结束时间上不能超过一秒。

  • 避免需要用户点击两次才能完成,功能要一步必达;
  • 不要让用户滑动或长按。

第三秒——反馈

内容在交互行为结束后,在第三秒的时间里必须有强烈明显的反馈告知用户操作成功。

例如明确的点击效果反馈,可通过声音或者界面动画,但过于滞后(超过三秒)的动画反馈将脱离用户的有效感知时间,将不能很好的体现反馈本身的价值。

  • 内容的变化反馈需要有明显且引导性质的动画转场支持;
  • 去除不必要的装饰性的动态展示,将使反馈效果更加聚焦。

在满足以上“三秒设计”的原则下,车载系统设计才能达到可用性范畴。

视觉设计需要注意的几点

色彩

由于驾驶环境的变化,车载系统的视觉整体色彩需要跟随场景智能调整。

  • 微明期——有光照包含上午、下午的日照不强的时间段,参照勒克斯≤2 万 lx。
  • 强明期——阳光直射的场景,以 2 万 lx 以上计算;
  • 暗期——没有阳光光照的夜间,以≤0.2lx 为基准;
  • 室内——明亮的室内,以 100~550lx 为基准;

而车载导航主要归类为白天对应微明期,夜晚对应暗期。

当进入夜晚模式时,长时间驾驶本身精神与视觉会更加需要集中注意力在前方;此时车内环境中,不宜有过于强烈明显的色彩干扰视线。因此视觉设计的整体色彩体系应当适当的降低饱和度。夜间模式下不宜过多使用高饱和的颜色。

同样地,车载系统视觉的设计也应避免使用同一色系的方案,这样无法在1秒的安全时间以内让用户有效果的判断识别信息。

可以考虑的设计思路是尽量使用高反差接近纯白基调的视觉设计,这是因为纯色的白底黑字在相同测试环境下对于反光的适应性较好。在夜间,驾驶员处于暗室环境,利于观察车外的路况。因此 HMI 设计需要在降低屏幕亮度的基础上,进行相应的夜间模式设计优化。 具体的方式是尽量避免无谓的亮色块设计元素,内容设计采用黑底搭配低明度颜色。

字体

文字内容应当通过字号字重来区分主次关系,用户在扫一眼的过程中即可准确的看到重点信息。

ICON

ICON的设计形式,可更多结合应用的内容,应注意在内容与形式结合时,视线上要保持一致性,可有助于在一秒的安全时间内让用户快速浏览并判断信息。而视线不一致的情况会导致视觉解析的负担。

内容排版

由于车载有明显的操作热区,因此在功能与入口的布局上应尽可能的根据热区分布来设计。

功能布局尽量设计在离手最近的位置,缩短操作距离,将信息展示区放置在右侧。

因此,在设计大屏UI的时候,用户反馈和测试研究发现,左侧栏更靠近驾驶员(仅限于左舵车),更利于操作。事实上,Android Auto 之前一直把快捷按键放到屏幕底部,除了增加了司机的操作负担之外,还压缩了车载导航可视区域的高度。不过在今年的 Google I/O 2017 上,谷歌展示的奥迪定制车载导航也把快捷键放在了左边,这也侧面印证了这种交互方式的可行性。

不同场景下的提示

除以上正常驾驶场景外,还有部分对特殊场景的提示;如油耗、故障、雨雪天、超速、疲劳等 。 所以要想系统整体跳出基础可用性范围,进阶到好用的层次,系统对各种复杂交插的应用场景的处理需要更加智能(如导航中的来电,紧急路况的提示),对车内环境控制(如声音、气温)需要更加敏感。

总而言之,车载系统的设计相比于移动端有着更明显的约束,不论是从空间(使用环境)、时间(三秒原则)、行为(交互方式)、心智(心理诉求),都有着明显独特的场景和特点,要做好车载系统设计,我们需要有丰富的同理心以及亲身体验并反复验证设计。

未来,车载中控台的交互设计肯定也难以避免的走向有人工智能和机器人参与的发展方向,如何更好的做好人机交互,探索的脚步不停。

参考文章:

  1. 《只要3分钟 了解汽车中控台的发展历程》 作者不详
  2. 《车载系统中,交互设计的「三秒原则」》 作者:隔壁老李
  3. 《车机的人机交互要怎么设计?》 作者不详
  4. 《盘点车载系统设计、交互与功能趋势》 作者不详