智能座艙與HMI設計中的感官通道
在智能座艙中,人類可以通過各類感官通道接收信息,包括視覺、聽覺、觸覺和嗅覺等通道。不過,視覺、聽覺、觸覺和嗅覺這四種感官通道,各自有著一定的優缺點。這篇文章里,作者圍繞感官通道做了拆解和分析,一起來看看吧。
在HMI設計中,視覺、聽覺、觸覺和嗅覺都能發揮不同的作用。人類通過視覺接收的信息占所有感官通道接收的信息的83%,在座艙中駕駛員的眼睛會分別從儀表盤、中控、后視鏡、HUD、氛圍燈以及車外環境獲取相關信息。
在GUI設計中,我們一般會通過具有結構化的圖文和動效傳達信息給用戶,這時的內容有可能是大量、復雜和抽象的,但用戶可以基于以往的經驗和上下文快速理解這些內容想表達什么。
盡管視覺通道能接收大量信息,但也有自己解決不了的問題。在駕駛過程中,如果駕駛員需要一直看屏幕,這時屏幕內容會和路面信息相互競爭駕駛員的視覺資源,有可能導致危險的發生。即使不是屏幕的緣故,駕駛員也有可能因為視野盲區發生危險,因為大部分人兩只眼睛的總視場接近190°,駕駛員通過視覺察覺周圍信息并不足以兼顧來自盲區的危險。
視覺、聽覺、觸覺和嗅覺四種感官通道的優缺:
而且,當照明不足時人雙眼的視野會變窄,尤其在進入黑暗環境后人的眼睛會因為暗適應(Dark Adaptation)需要30~40分鐘的適應期才能看清黑暗環境中的物體,如果突然有高強度的燈光進入人的視野,這時人會因為瞳孔大小來不及調整導致出現的短暫畏光現象,這種現象被稱為明適應。
聽覺接收的信息占所有感官通道接收的信息的11%。盡管視覺通道接收信息的效率遠高于聽覺通道接收信息的效率,但相比只有190°視場的視覺通道,聽覺通道可以接收360°空間中的聲音,同時環境中的聲音信號總會傳入人的耳中,尤其是頻率較高的聲音。在《音爆:聲音的場景影響力》中提道:人類對聲音的反應要快于其他所有的感官刺激,尤其是對特定聲音的復雜感知和反應。
因此在 HMI設計中我們通常會看到很多車企會優先使用警示音作為危險信號的提示,同時警示音可以根據方位進行變化,這樣駕駛員能更好地感知到哪個方位引起了問題。
語音交互也依賴聽覺通道,它能允許駕駛員眼睛不離開路線直接通過對話的方式和系統進行交互,語音交互在一定程度上解決了系統信息和環境信息相互競爭駕駛員視覺通道的問題,而且語音交互跟人工智能有著強聯系,所以語音交互是近幾年車企最看重的交互方式,在此先不做過多介紹。
通過聽覺通道傳遞信息也有一些不足之處,例如語音交互只能傳遞比較簡單的信息,如果一秒傳遞的信息過多駕駛員有可能理解不了,所以大部分的VUI對話會保持1s4個字的語速;同時語音交互的整個流程沒有其他模態的輔助下用戶無法感知當前處于哪個階段。還有聲音信號難以避免對無關人群形成侵擾,尤其長期的噪聲干擾會直接影響駕駛員和乘客的情緒:聽覺對復雜信息模式的工作記憶保持時間較短、聲音信號的瞬態特性也決定了其信號不可持久存在。
觸覺接收的信息占所有感官通道接收的信息的3.5%,在外界的溫度、濕度、壓力、振動等刺激下,會引起冷熱、潤燥、軟硬、壓力、痛覺、振動等反應。為觸覺感官提供反饋信息在人機交互中被稱為觸覺感知。觸覺感知是必不可少的,因為它是我們在真實環境下感受實體的唯一途徑。
人類通過觸摸就能知道當前操作對象的狀態并進行操作。如果在按鍵上增加紋理或刻度,人類只通過觸覺通道就能感知和操作該對象,久而久之形成肌肉記憶,無須視覺通道的介入就能以更快的速度模到該按鍵并完成相關操作。不過由于觸覺感知分辨率較低,感受器只能感受到紋理之間粗顆粒度的差異,如果兩個紋理比較相似,那么感受器很難第一時間辨別出兩者的差異是什么。
在過去,隨著電阻屏、電容屏、多點觸控屏的引入,成本較高的物理按鍵逐漸被觸控屏上的虛擬按鍵和手勢取代,典型代表是電動汽車Tesla上的觸控屏,由于手指上的感受器無法在觸控屏上感受到更多特征,導致人類在操控觸摸屏時必須看著屏幕,這導致駕駛時容易產生駕駛危險。
目前供應商也在著手解決該問題,例如在中控屏幕背后增加線性馬達或者壓電陶瓷,從而讓用戶觸碰到屏幕不同區域,以及不同控件/組交互時給予不同的震動反饋,從而希望能讓用戶逐漸形成肌肉記憶。
除此之外,方向盤、按鍵、擋位、座椅和安全帶給駕駛員的觸覺感知是最近幾年工業界和學術界都在研究的方向,例如有些汽車在開啟汽車道路偏移警示系統后,當車輛行駛時偏離了車道,系統便會通過方向盤震動來提醒駕駛員。
嗅覺接收的信息占所有感官通道接收的信息的1.5%。盡管嗅覺接收信息的占比極低,但嗅覺失靈了也會對人們的生活品質造成很大影響,例如嚴重嗅覺喪失的人,可能因為無法聞到煤氣的氣味、東西燃燒的氣味而危害生命安全。
除此之外,國際品牌大師馬丁·林斯壯(MartinLindstrom)在《感官品牌》一書中提道:人的情緒有75%是由嗅覺產生的。嗅覺是五感中唯一一個不經過丘腦傳遞信息的感官通道,它直接將刺激傳遞到大腦中與情感、記憶和本能反應相關的腺體。因此,嗅覺是最直接并能喚起人類本能行為和情緒記憶的感官。
在汽車智能座艙領域,香氛除能夠改善車內氛圍及乘客體驗外,許多研究證明氣味對駕駛員有著積極的影響。在What Did I Sniff? MApping Scents Onto Driving-related Messages一文中提及,在駕駛環境中氣味和汽車信息之間存在著映射關系。例如“汽車要去加油”或“放慢速度”等緊急信息被映射到刺激性氣味上,可以使用檸檬或薄荷氣味;而薰衣草與薄荷氣味一起被選為傳達“減速”信息的最佳氣味,它們能隱含地建議駕駛員保持冷靜;玫瑰的香氣能夠對司機放松起到良好的作用。近年來,多家車廠已經將嗅覺交互納入自己的產品交互體系中,例如梅賽德斯·奔馳的S級系列、寶馬的7系列及蔚來的ES6。
但是嗅覺設計存在幾個問題:絕大部分的香味來自大自然而且找不到合成的方法,即使有合成方法,合成的氣體也涉及一系列復雜的化學反應,因此現場合成氣體是不可控的。每位用戶對氣味的感受不一樣,而且長期在此氣味下容易引起嗅覺疲勞,這時氣味的作用會逐漸失效。味覺占總信息量的1%,但在智能座艙中并未用到。
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