序言

汽車儀表隨著汽車行業(yè)的高速發(fā)展而不斷改革技術(shù)，經(jīng)歷了幾次變革，不管是從形態(tài)還是功能，都發(fā)生了巨大的變化。它已不再僅僅是一個(gè)提供轉(zhuǎn)速、車速的簡(jiǎn)單元件，它能展示更多重要的汽車信息，甚至發(fā)出警告。集成和數(shù)字控制技術(shù)的普及，讓汽車儀表的功能前所未有的豐富，并且視覺(jué)效果也更加賞心悅目。 
這個(gè)方寸之地不但體現(xiàn)出工程師設(shè)計(jì)的技術(shù)實(shí)力，更能夠展示設(shè)計(jì)師的審美視角，可以為汽車OEM廠商提供更高的電子產(chǎn)品附加價(jià)值，與車型進(jìn)行更完美的個(gè)性匹配，為消費(fèi)者提供更加多樣性的選擇和個(gè)性化的駕駛體驗(yàn)。

早期儀表盤(pán)

早期常規(guī)儀表包含了車速里程表、轉(zhuǎn)速表、機(jī)油壓力表、水溫表、燃油表、充電表等，之后汽車儀表還需要裝置穩(wěn)壓器，專門用來(lái)穩(wěn)定儀表電源的電壓，抑制波動(dòng)幅度，以保證汽車儀表的精確性。僅就小小的指示燈設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)，之前的梅賽德斯-奔馳E級(jí)車，就有多達(dá)41個(gè)，而在沃爾沃的S40上只有21個(gè)，這是數(shù)字上的差異，也是不同品牌對(duì)于車輛安全理解的不同，道理很簡(jiǎn)單，更多的指示燈確實(shí)可以更精準(zhǔn)的提示。

電氣式儀表

這類儀表增加了不少功能，汽車信息反饋也更多更及時(shí)地在顯示技術(shù)上不斷迭代，從真空熒光顯示屏（VFD），發(fā)展到采用液晶顯示器（LCD），小尺寸薄膜晶體管顯示器（TFT）由于可以實(shí)現(xiàn)CAN總線信號(hào)輸入，驅(qū)動(dòng)儀表顯示信息，再加上顯示屏顯示的信息越來(lái)越清晰、視覺(jué)可視化越好越好，用戶感知明顯提升。 

目前從市場(chǎng)上來(lái)看，比較合理的方案是采用機(jī)械儀表結(jié)合數(shù)字儀表的方式，例如車速、轉(zhuǎn)速信息采用指針，指示燈信息采用LED燈點(diǎn)亮形式，而其他信息則采用TFT屏。

車載使用場(chǎng)景決定了儀表必須是安全性非常高的零件，因?yàn)檐噧?nèi)面臨的環(huán)境非常惡劣，例如，夏季受到太陽(yáng)直射時(shí)溫度可能達(dá)到70℃，而一旦開(kāi)啟空調(diào)會(huì)迅速降至20℃-30℃，冬天也會(huì)有劇烈的溫差變化，溫差則導(dǎo)致元器件膨脹/收縮，發(fā)生損壞。由于成本及市場(chǎng)對(duì)新科技穩(wěn)定性的擔(dān)憂，目前電氣式儀表在市場(chǎng)上應(yīng)用較廣泛。

全液晶儀表

全液晶儀表也叫全虛擬儀表，它是一種網(wǎng)絡(luò)化、智能化的儀表，其功能更加強(qiáng)大，顯示內(nèi)容更加豐富，線束鏈接更加簡(jiǎn)單，更全面，更人性化地滿足了駕駛需求。 

虛擬汽車儀表用屏幕取代了指針、數(shù)字等現(xiàn)有儀表盤(pán)上最具代表性的部分，其優(yōu)點(diǎn)是可以由用戶自己定義儀器系統(tǒng)，以滿足不同的要求，功能更加強(qiáng)大、靈活，更容易同網(wǎng)絡(luò)、外設(shè)及其他應(yīng)用相連接。虛擬汽車儀表得益于更強(qiáng)大的圖形處理和顯示效果，更多的指示燈被擬物化設(shè)計(jì)，從而有效降低用戶的接受過(guò)程，提高用戶了解整車狀態(tài)的感知，更加有利于駕駛安全；多屏交互以及整車信息可視化信息交互變得更加的從容，多媒體娛樂(lè)信息和車輛基本信息也可以更符合邏輯的顯示出來(lái)，集中顯示有助于提升駕駛安全，駕駛員的視距也不必在多個(gè)位置頻繁切換；另外，簡(jiǎn)化的設(shè)計(jì)，也可以將更多空間留給乘坐區(qū)域或者是儲(chǔ)物等等。可以說(shuō)虛擬儀表是目前為止最先進(jìn)的汽車儀表，也是未來(lái)的發(fā)展方向與趨勢(shì)。 

特斯拉儀表采用LG 為其定制的液晶屏， 同樣也是12.3英寸，但分辨率僅為1280x480，這個(gè)儀表盤(pán)目前的顯示布局是固定的，只是特定模塊可以變換信息。特斯拉的儀表盤(pán)用的是Tegra 2處理器，用的是一個(gè)基于Linux底層的系統(tǒng)，據(jù)了解很可能就是Ubuntu。與QNX這樣的嵌入式系統(tǒng)不同，Ubuntu是個(gè)桌面系統(tǒng)，除PC外還廣泛應(yīng)用于服務(wù)器。

從行業(yè)趨勢(shì)看，高清、集成、智能是汽車儀表三大發(fā)展方向。

隨著集成能力和未來(lái)科技的發(fā)展，儀表盤(pán)將能夠顯示更多的安全和娛樂(lè)信息，汽車儀表也會(huì)集成入更多的主動(dòng)安全、ADAS信息，與網(wǎng)絡(luò)的互動(dòng)也變得更頻繁，系統(tǒng)變得越來(lái)越開(kāi)放。和中控娛樂(lè)信息系統(tǒng)一體化融合，集成手勢(shì)控制，語(yǔ)音控制等操作功能。HUD平視顯示技術(shù)的加入，將安全信息與娛樂(lè)導(dǎo)航等信息更直觀安全傳遞給駕駛員。

液晶儀表正成為智能汽車人機(jī)交互的重要入口

終端(液晶儀表）只是一個(gè)客觀的載體，體驗(yàn)創(chuàng)新最終還是要回歸到人，液晶儀表HMI設(shè)計(jì)以“人為核心展開(kāi)，針對(duì)不同人群使用場(chǎng)景不同，細(xì)分出針對(duì)性設(shè)計(jì)原則。從功能到服務(wù)，從交互到體驗(yàn)的全景中，我們不單純需要作出狹隘設(shè)計(jì)上的東西，需要想的更遠(yuǎn)，了解的更多。不管交互設(shè)計(jì)師還是視覺(jué)設(shè)計(jì)師，都應(yīng)該以用戶體驗(yàn)為出發(fā)點(diǎn)，最終是對(duì)用戶體驗(yàn)負(fù)責(zé)。

未來(lái)HMI發(fā)展

丨無(wú)意識(shí)和無(wú)縫連接的交互體驗(yàn)

“自然人機(jī)交互”大概是近些年最流行的概念了，VR/AR里的動(dòng)作捕捉、空間定位，蘋(píng)果多點(diǎn)觸控交互設(shè)計(jì)，人工智能產(chǎn)品時(shí)常用到的語(yǔ)音交互，都強(qiáng)調(diào)Intuitive interface，也就是直觀、自然的交互體驗(yàn)，不需要太多學(xué)習(xí)就能上手。

同樣在汽車行業(yè)，我們也能看到“自然人機(jī)交互”成為未來(lái)的一大趨勢(shì)，手勢(shì)、語(yǔ)音、觸控、眼動(dòng)...甚至還有最新研究的腦電波+肌肉信號(hào)等等，于是各種新的界面操作方式，為汽車帶來(lái)了無(wú)縫式體驗(yàn)。

最能體現(xiàn)無(wú)縫式體驗(yàn)的要說(shuō)智能解鎖了，你可能首先會(huì)想到特斯拉Model S和 Model X上那個(gè)汽車造型的鑰匙，還有可能會(huì)想到BMW 7系上那把要價(jià)18000塊的液晶觸摸屏鑰匙...

但對(duì)于智能汽車時(shí)代而言，這些可能就已經(jīng)是老黃歷了。

1、手機(jī)藍(lán)牙感應(yīng)的鑰匙—特斯拉 Model 3、沃爾沃

需要下載指定的APP，當(dāng)手機(jī)靠近車輛時(shí)藍(lán)牙可以自動(dòng)解鎖，其原理類似于藍(lán)牙音箱，可以快速的連接和斷開(kāi)，有效范圍是8-30米，手機(jī)藍(lán)牙鑰匙的優(yōu)點(diǎn)是攜帶方便，畢竟這個(gè)年代你忘記什么都不會(huì)忘記手機(jī)，而藍(lán)牙感應(yīng)提前自動(dòng)解鎖車輛，能讓車主更加從容。為了避免手機(jī)沒(méi)電，一般車企都會(huì)為車主配備單獨(dú)的鑰匙，比如Model 3的卡片鑰匙。由此看來(lái)，看上去高大上的卡片鑰匙其實(shí)只不過(guò)是個(gè)備胎而已。

2.刷臉解鎖的鑰匙—拜騰BYTON Concept概念車

拜騰通過(guò)B柱上的三顆攝像頭和一個(gè)觸摸按鍵實(shí)現(xiàn)車門的解鎖，據(jù)說(shuō)量產(chǎn)版將保留這一解鎖方式，拜騰的面部識(shí)別技術(shù)由紅外感應(yīng)攝像頭和基于云端的深度學(xué)習(xí)構(gòu)成，通過(guò)對(duì)車主正面面部圖像的3D建模，對(duì)比數(shù)據(jù)庫(kù)中的存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)，完成車主信息的匹配。

需要說(shuō)明的是，刷臉解鎖作為一種基于計(jì)算機(jī)圖形處理技術(shù)的生物識(shí)別手段，本身算法的安全性不存在問(wèn)題，但運(yùn)用在車輛中時(shí)，識(shí)別率、反應(yīng)時(shí)間、極端環(huán)境下的成功率等方面還未能被驗(yàn)證，具體數(shù)據(jù)最快也得等明年拜騰量產(chǎn)后才能知曉。

3.掌紋解鎖的鑰匙——愛(ài)馳U5 ION概念車

同指紋識(shí)別技術(shù)類似，掌紋識(shí)別主要采用手指末端至手腕處的圖像信息。這個(gè)技術(shù)其實(shí)并不稀奇，阿湯哥在電影《碟中諜5》中就有過(guò)類似解鎖車輛的演示，最近又將這一概念帶到大眾眼中的是愛(ài)馳U5 ION概念車。

掌紋解鎖與人臉識(shí)別技術(shù)一樣，同屬生物識(shí)別手段的一種，而且相較人臉識(shí)別，掌紋識(shí)別對(duì)圖像采集器要求不高，成本也更低，不過(guò)它的最大缺點(diǎn)是掌紋被復(fù)制了怎么辦?畢竟上網(wǎng)搜索“指紋作弊”就能出來(lái)一大堆教你如何復(fù)制指紋的方法，掌紋復(fù)制雖然難度更大，但成本卻并不高。

4.虹膜解鎖的鑰匙

目前來(lái)看，還沒(méi)有聽(tīng)到哪家車企將使用虹膜識(shí)別進(jìn)行車輛解鎖，不過(guò)手機(jī)商三星卻已推出了搭載虹膜識(shí)別的Note 8和蓋樂(lè)世S8，按照慣例，未來(lái)3-4年汽車廠商們可能就會(huì)選擇使用虹膜識(shí)別解鎖車輛了吧。

單純從技術(shù)的安全性角度來(lái)說(shuō)，虹膜識(shí)別的安全等級(jí)最高，因?yàn)槊恳粋€(gè)人的虹膜都是獨(dú)一無(wú)二的，想復(fù)制也沒(méi)有辦法，相比于面部識(shí)別技術(shù)一百萬(wàn)分之一的錯(cuò)誤率，虹膜識(shí)別五百萬(wàn)分之一的錯(cuò)誤率可以說(shuō)是非常低了，不過(guò)缺點(diǎn)是對(duì)眼睛小的朋友不夠友好，想要成功識(shí)別必須得瞪大眼睛才行。

丨全面屏+增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)體驗(yàn)

從2017年開(kāi)始，全面屏這個(gè)詞開(kāi)始異常的火熱，類似的一個(gè)詞叫做“屏占比”。

屏占比這個(gè)參數(shù)在智能手機(jī)十年來(lái)的發(fā)展過(guò)程中，毫無(wú)疑問(wèn)是在一直升高的。到了如今，像三星的S8、小米Mix 2，包括iPhone X這些旗艦機(jī)型，屏占比已經(jīng)超過(guò)了80%。

顯然越大的屏幕使用體驗(yàn)越好，越有科技感。比如玩游戲的體驗(yàn)、閱讀文檔的體驗(yàn)等等，但我們還是應(yīng)該透過(guò)這些簡(jiǎn)單的現(xiàn)象來(lái)看看大屏幕背后的意義是什么。

汽車的全面屏比例也步步提升，在全世界的各大車展中，大家已經(jīng)不滿足于屏幕越來(lái)越大，更重要的是邊框越來(lái)越窄。

2017年?yáng)|京車展中展出的本田Urban EV，采用了貫穿IP的聯(lián)通無(wú)邊框中控大屏來(lái)展示車輛信息和實(shí)現(xiàn)控制，以及結(jié)合左前門上的數(shù)字屏直接來(lái)取代外后視鏡，共同“包圍”住座艙中的駕駛員來(lái)與其交流。當(dāng)這款概念車在車展上亮相后，媒體與大眾都表現(xiàn)出來(lái)強(qiáng)烈的關(guān)注度和喜愛(ài)。正是因?yàn)闊o(wú)邊框的環(huán)繞式大屏大幅的提升了車內(nèi)的直觀視覺(jué)和交互體驗(yàn)，帶來(lái)更強(qiáng)勁的科技感。

不難預(yù)見(jiàn)的是，未來(lái)的消費(fèi)者也會(huì)越來(lái)也喜歡車內(nèi)大屏，但是它們不僅僅是以單個(gè)的“大屏”的形式出現(xiàn)，它們需要再做到邊框更窄的全面屏，并同時(shí)通過(guò)AR增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的來(lái)輔助實(shí)際駕駛操作，來(lái)實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互的無(wú)縫連接。

1.AR-HUD

AR HUD即是汽車應(yīng)用增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)體驗(yàn)的最廣泛和實(shí)際的例子。AR HUD最典型的作用之一便是用于導(dǎo)航。導(dǎo)航指示通過(guò)光線的折射，會(huì)直接疊加到現(xiàn)實(shí)道路上，駕駛者的視線無(wú)需離開(kāi)道路就知道該怎么走。

寶馬5系旅行版的全彩HUD功能，畫(huà)面可投射到前擋風(fēng)玻璃上，而不是反光板的方案，它可以顯示的功能包括車速、導(dǎo)航指引、限速信息、車距過(guò)近提醒等內(nèi)容。

與 HUD 相比，AR-HUD 要復(fù)雜的多，前者只是一套投射并顯示信息的設(shè)備，而 AR-HUD 則需要和 ADAS 等系統(tǒng)深度整合，以實(shí)現(xiàn)更高級(jí)的效果和功能。可以說(shuō)車載AR-HUD就是駕駛者的另一雙“眼睛”，通過(guò)它，你就能直觀的看到更多信息。

2.增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)體驗(yàn)– 3D cluster

3D液晶數(shù)字儀表采用了時(shí)下時(shí)髦的曲面顯示功能，實(shí)現(xiàn)了真實(shí)的3D效果，讓用戶通過(guò)肉眼就能看到真正有縱深的，有層次的視覺(jué)效果，用戶也將體驗(yàn)到更真實(shí)和動(dòng)感的儀表顯示，為駕駛帶來(lái)更多的樂(lè)趣。

3.車內(nèi)氛圍燈和車外迎賓燈

車內(nèi)的氛圍燈和車外的迎賓燈是相對(duì)傳統(tǒng)的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)體驗(yàn)的表現(xiàn)。通過(guò)燈光的改變，在原有的現(xiàn)實(shí)物體上產(chǎn)生變化，搖身一變成為一個(gè)與用戶交流的主要視覺(jué)窗口。

通過(guò)以上的案例不難得出，全面屏+增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)，是通過(guò)對(duì)人類四感（視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、觸覺(jué)、嗅覺(jué)）的“刺激”與“增強(qiáng)”所營(yíng)造出的沉浸式體驗(yàn)。

使用全面屏作為基礎(chǔ)，通過(guò)屏內(nèi)和屏外多種增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的技術(shù)的互動(dòng)，讓用戶得到車內(nèi)沉浸式的體驗(yàn)是未來(lái)的趨勢(shì)。

丨語(yǔ)音控制與自然語(yǔ)音交互

由于語(yǔ)音可以透過(guò)層層交互界面直接到達(dá)一個(gè)功能，因此具有易用性和穿透性。

車載環(huán)境是一個(gè)特殊的環(huán)境，用戶駕駛的安全性為第一。在此環(huán)境下，語(yǔ)音交互可以起到其特殊的作用，而語(yǔ)音交互的成熟可以改變現(xiàn)有很多車載HMI設(shè)計(jì)的層級(jí)，也就是我們說(shuō)的語(yǔ)音交互的垂直性特征。

例如，利用車載中控打電話，試想語(yǔ)音交互不成熟的時(shí)候，這個(gè)動(dòng)作需要很多步驟，因?yàn)樵谠O(shè)計(jì)的時(shí)候，撥打電話的功能會(huì)放在比較高的層級(jí)上，作為主要功能設(shè)計(jì)。但語(yǔ)音交互成熟以后，你可以只用語(yǔ)音發(fā)出指令“打電話給xxx”因此電話的層級(jí)就可以放在較低的位置。

生活中應(yīng)用智能交互最多的地方，莫過(guò)于日常生活中的上下班、聚餐等生活場(chǎng)景，活動(dòng)現(xiàn)場(chǎng)模擬了上班路上、找聚會(huì)餐廳和自駕出游三個(gè)典型用車環(huán)境。

一旦機(jī)器的對(duì)話不再冰冷，我們就會(huì)自然而然在腦海里構(gòu)建一個(gè)與我們對(duì)話的“人”的形象，而在用戶與這個(gè)“人”的形象對(duì)話的時(shí)候，他們會(huì)不由自主的為這個(gè)“人”構(gòu)造一個(gè)包含個(gè)性、偏好等的具體形象，并通過(guò)對(duì)話產(chǎn)生感情和依賴性（即用戶黏性），從而幫助產(chǎn)品。

相信不少人都在網(wǎng)上看過(guò)這么一個(gè)視頻，一位駕駛員想通過(guò)車載系統(tǒng)的語(yǔ)音撥打電話，由于略帶口音而屢屢失敗，最終氣得破口大罵。這個(gè)視頻也從側(cè)面顯示出語(yǔ)音交互不是一門簡(jiǎn)單的技術(shù)活，它的難點(diǎn)主要在識(shí)別。

有了足夠多的語(yǔ)音和文本數(shù)據(jù)后，后端模塊則負(fù)責(zé)讓機(jī)器學(xué)習(xí)怎么閱讀，比如每個(gè)字的讀音、連在一起怎么讀、什么文字組合是更常用的等等，提取出有用的數(shù)據(jù)模型構(gòu)成數(shù)據(jù)庫(kù)。最終機(jī)器在糅合聲學(xué)模型以及語(yǔ)言模型信息的網(wǎng)絡(luò)中搜索相應(yīng)的信息進(jìn)行解碼，輸出對(duì)應(yīng)的結(jié)果。當(dāng)然，上述的這段描述還是極大地簡(jiǎn)化了語(yǔ)音識(shí)別的工作原理和難度。

此外，如何在車內(nèi)嘈雜的環(huán)境中提升識(shí)別率也是一大難點(diǎn)。在高速行駛的車內(nèi)往往會(huì)有胎噪、空調(diào)聲等干擾音，想要單獨(dú)識(shí)別出駕駛員的聲音尤其是分清主副駕駛的聲音，需要額外的技術(shù)支持，麥克風(fēng)陣列就是其中之一。麥克風(fēng)陣列技術(shù)通過(guò)多個(gè)麥克風(fēng)能夠計(jì)算聲源的角度和距離從而對(duì)目標(biāo)聲源進(jìn)行定向拾取，再經(jīng)過(guò)去混響技術(shù)的過(guò)濾得到更加純凈的聲學(xué)信號(hào)。

當(dāng)然，目前智能語(yǔ)音交互系統(tǒng)的一大痛點(diǎn)仍在于不夠智能，我們需要使用機(jī)械固定的語(yǔ)音來(lái)進(jìn)行語(yǔ)音交互，而系統(tǒng)的反饋也僅僅像一個(gè)詞匯量稍大的機(jī)器人。因此未來(lái)如何讓智能語(yǔ)音交互系統(tǒng)情感化、智能化，語(yǔ)音理解和認(rèn)知智能將成為新的著力點(diǎn)。

綜上三個(gè)發(fā)展方向已經(jīng)涵蓋了絕大多數(shù)車企科技公司的未來(lái)趨勢(shì)，但由于車內(nèi)的體驗(yàn)是整體的，互相滲透的，也可以結(jié)合三種趨勢(shì)一起構(gòu)造獨(dú)一無(wú)二的HMI體驗(yàn)。