姜立军:自动驾驶时代的人机交互变化

  • Kino
  • 发表于: 2018/08/13 09:00:00 来源:车云网

自动驾驶带来很多新的需求,我们通过研究人的行为方式变化去探索产品形态的改变。

2018年7月27-28日,由车云、中机国际联合举办的2018第二届中国汽车智能座舱论坛在广州保利世贸博览馆召开。华南理工大学设计学院教授姜立军在论坛上分享了他在视觉增强交互设计上的多年研究心得。以下为演讲实录,车云略有编辑和删节。

华南理工大学设计学院教授姜立军华南理工大学设计学院教授姜立军

大家下午好,今天我给大家带来的题目是自动驾驶视觉增强交互设计研究。

汽车发展这么多年来仪表盘的变化不是特别大。它的形式、材料、造型、功能、界面等,在不同的车型上变化非常小。当然这里有客观原因,因为车上任何小的变革都要以行车安全为最基本前提,整车厂在变革方面一般都不是特别激进或者是冒险,反而现在的互联网造车厂家,他们可能会有一些比较激进的创新理念或者概念融入到设计当中。

在苹果的多点触摸技术出来之后,尤其随着IoT和智能手机的发展,近几年非常火热地推动了人机交互地变化,特别是在汽车领域。以前是指针式的仪表盘,后面则出现一些液晶或者多屏的界面,但还是非常保守。在2013年我们做概念设计的时候,仪表盘就是非常传统,不是特别激进。可以说,智能手机和社交网络以及我们对于多媒体音频、视频的需求,它推动了人机交互的变化。现在我们还可以看得到在出租车也好,私家车也好,通过各种各样的方式去把手机端接到仪表盘上面,像出租车可能是为了滴滴接单的服务,有些私家车可能就是为了满足社交的需要,他需要在微信朋友圈,在社交里面去进行互动,所以会有这样一些需求推动我们去开展这样一些设计。

这些需求的产生使得我们的信息设计出现了非常复杂的状态。我们希望能够把一些移动应用,比如说社交网络应用或者是新媒体的应用放到车载系统里面去,能够为用户提供一个比较舒适和愉悦的体验,但前提是必须要保证这样的设计是能够满足使用安全的。这就非常具有挑战性,因为任何炫酷的、激进的设计,如果没有科学的依据支撑,没有经过严格验证就放到车上,可能体验会不错,但是如果违背了驾驶安全最基本的前提,可能就会带来灾难。

通过多屏、大屏来推动人机交互的变化是人机交互的趋势之一,尤其是特斯拉推出了17寸的中控屏,用触控的操作代替了传统的旋钮、开关等。他们肯定有很深入的研究,但是这样的研究是不是具有普适性,适不适合所有的厂家去照搬、模仿,我觉得应该要打一个问号。

交互方式出现了非常多的变化。以前就是以视觉的感知、我们的认知,通过按钮、阀感、开关实体、物理的按键来进行交互,但是现在交互方式多了很多,可以通过多点触摸的方式,可以通过语音的方式,也可以通过触觉的方式。这种交互方式与交互行为的变化,会对仪表盘和座舱、HMI设计带来一些变化。

很多大的厂家开始在这方面积极开展研究,像宝马,它的屏幕越来越多;像路虎,通过增强现实的方式使得驾驶员前方的视野感知更好,去增进你的驾驶体验,包括HUD,使得我们驾驶过程中能够减少脑力负荷。

几年前有学者提出来,未来可能挡风玻璃就是一个显示器。为什么?在自动驾驶的状态下,驾驶员基本上可以不用管窗外的路况,因此它可以一个显示器的方式承载很多新的信息,而且屏幕可能会越来越多。

以前交互设计主要是为了车载信息的呈现,后来逐步扩展,到中控台、副驾驶位的媒体娱乐信息、HUD、车窗、后视镜,现在发展到了挡风玻璃。如果未来挡风玻璃是一个透明的显示器,意味着我们去实现很多内容和现实场景的叠加。在这种情况下,我们就要非常谨慎地进行信息设计。为什么呢?虽然在大多数情况下可以不去关注路况或者道路安全信息,甚至可以看视频或者打游戏,但是我认为L3这个级别是很难跳过去的。

很多企业宣称直接跳到L4,但更多人是朝着L3走,但是可能对外会宣称是L2,不允许手离开方向盘、脚离开刹车。所以我们关注在L3级别下的信息设计、人的认知与反应等等。

这几年,我带的研究生和研究团队在这方面开展了很多研究,下面我会分享一下我们从研究中得到的经验,以及这些经验能够给行业带来的价值。

第一项研究是基于智能移动终端的车载语音信息系统的设计研究。在2015年的时候,手机上的应用已经非常多,当时还没有出台禁止开车时使用手机的法规,我们就在想怎么解决这个问题。那个时候语音产品已经有一些了,像Siri,虽然识别率不是很高,但是应用挺多。很多人在使用这些语音应用时觉得非常不方便,觉得识别不清楚或者反馈不明确。我的一个学生就想能够在车上去能够实现较好的语音沟通,当时是想在方向盘上设置蓝牙按键,可以通过这个按键启动Siri,将Siri识别到的文字信息用HUD的方式投影到屏幕上去。

这里的关键是要对文字进行处理,因为人的认知时间跟开车状态是吻合的,如果识别出很长一句话,看文字的时候耗费的时间就多,对行车安全有影响,所以我们会对话语进行处理,能够让人一看就明白。通过这样一种设计,我们想去验证一些事情,结果表明这个概念能够确实提高任务绩效,使驾驶体验能够比较好。这些也都在相关的行业国际顶级会议上进行了发表。

第二个研究是HUD视觉交互界面。传统的HUD界面没有统一的标准和规范,比较杂乱,我们的研究是要研究HUD上信息之间的位置关系、不同的信息什么样的呈现方式更合适——图表或者文字、色块应该如何安排等等。很多厂商在用户认知上都有自己的一套东西,大多数情况下识别效率较高,但是通常有些图标根本看不懂是什么意思,所以我们也做了一些研究,包括具体的界面设计等,最终得到了一些结论。

第三个研究是关于道路安全提示信息设计研究。做HUD的时候,其中一个非常重要的点是道路安全提示,怎么把这些信息显示出来。我们对不同的视觉变量进行研究,包括形状、色彩、尺寸、明亮度、不透明度、位置以及和真实场景怎么样去叠加。得到的结论之一是相同权重的信息数量在设计的时候不能超过3个,它的临界值是2,超过3个以后,识别所需要认知时间会长很多。其他还有一些研究结果,这里先不展开。

第四个研究是关于车载网络社交应用的交互设计研究。既然在开车的过程中没有办法避免驾驶员去使用社交网络的行为,那应该如何解决呢?手机有一个飞行模式,把网络关掉,我们就想有没有可能在驾驶过程当中有车载模式,去定义这个模式下应用可以允许有哪些功能、不允许有哪些功能。而应用在车载模式下要如何重新设计交互方式,使得它的界面能够使用行车的状态。我们进行了线上和线下的调研,具体的结论可以从华南理工大学图书馆下载得到,这里就跳过了。

第五个研究是直接面向挡风玻璃的应用,在自动驾驶下面假设挡风玻璃是一个显示器,这种情况下我们研究的是接管驾驶权的问题。前段时间特斯拉出事,就是系统告诉驾驶员接管结果没接管,我们的研究是想促使驾驶员去主动接管,在系统提示你的时候你很乐意接管,而不是不理它,对它产生过度信任。

我们提出一个概念叫接管警示分层策略。在这个策略下,设定提示信息的时候可以设为单层、两层或者三层警示,警示包括视觉和听觉信息,在不同层级下视觉和听觉的呈现状态是不一样的,会按照绩效、体验和任务完成得情况,去看哪种情况比较好。同时提出游戏激励机制让驾驶员能够很乐意去接管。

第六个研究是高度自动驾驶接管中的触觉显示设计研究。在自动驾驶状态下可能视觉或者听觉的警示信息驾驶员不能第一时间接收到,所以考虑采用触觉的方式,我们做了一个座垫可以放到座位上。进行触觉设计会有一些依据,比如人的触觉灵敏度、敏感区域、不同性别和年龄带来的差异,我们会研究什么情况下是合适的,包括对于震动的频率和幅度。

这个时候需要一个能够同时调整频率和幅度的马达来分析人对哪个频率和幅度是敏感的。在布置马达位置的时候会依据人因功效得出一个合理的方案。然后去进行仿真的道路实验,测试这样的布置能够让驾驶员及时接收到信息、能够感知到危险程度、可能发生危险的方位等等。现在已经把基本的原型做出来了。

由于时间关系,还有一些研究不详细展开论述。

自动驾驶汽车需求非常多,这是我们业界和整个学界的一些机会点。在智能座舱方面,我们要去研究人的需求,人的行为方式的变化,会在座舱里做什么。人机交互未来包含的内容很多,比如语音、触觉、手势、游戏化的驾驶、视觉增强等等,涉及到视野、安全警示、导航相关、HUD及WSD等等的普及应用,特别是对驾驶员本身状态的监控。这里存在非常大的研究空间。

我的演讲到此结束,谢谢大家!

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