介绍 人机界面 (HMI) 是一种允许我们与数字系统交互的界面。无论设计什么 HMI，我们都需要让用户充分利用系统提供的所有功能。近二十年来，当我们听到数字 HMI 时，首先想到的是个人电脑。但情况发生了...
介绍
人机界面 (HMI) 是一种允许我们与数字系统交互的界面。无论设计什么 HMI，我们都需要让用户充分利用系统提供的所有功能。近二十年来，当我们听到数字 HMI 时，首先想到的是个人电脑。但情况发生了变化，如今HMI 已成为我们日常使用的许多设备不可或缺的一部分——手机、智能手表、物联网设备，甚至汽车。而汽车 HMI 设计是一个相对较新的领域，行业仍是一片蓝海。 本文主要转载LambTroy发表在AxureBoutique的文章和一些相关文献整理，讲解一些汽车HMI的基础知识。个人觉得LambTroy的条理非常清晰。当然，本篇只限于现阶段的已经有的一些规范，所谓的规范都是不断调整进步的，因此仅供参考。如果有错误的地方或者不同观点欢迎指出。一起进步吧！
1. 什么是汽车HMI
HMI 是 Human Machine Interaction – 人机交互的缩写。
对于驾驶员和乘客而言，HMI 是通向娱乐、安全和连接功能的门户，对于确保驾驶员对自动驾驶功能感到满意至关重要。越来越多的原始设备制造商正在个性化车载用户体验，以反映用户行为和需求。其他趋势包括利用多个界面的多模式 HMI 系统、车载伴侣机器人（cobots）并将汽车 HMI 连接到用户的移动应用程序。
以下是 HMI 可能有价值的几个领域：
帮助司机做出更佳的决定。
HMI可以以易于使用的方式向用户提供实时数据。以电动汽车为例。驾驶员可能能够根据他们加速车辆的力度来实时查看消耗了多少能量。有助于提供更安全的驾驶体验。
HMI 可以告知驾驶员危险情况（即当车辆接近车道限制时）并防止驾驶碰撞（即减速汽车以避免车祸）。驾驶员和汽车之间的互动更加自然。
HMI 可以在人机之间建立更自然的交互。例如，基于手势的系统可以允许驾驶员使用身体语言更快速简单的向汽车发出命令。我们的交互场景包括汽车行驶的场景，所以首先要考虑安全因素，美观是次要的。 在特殊环境下与汽车人机交互 ，我们不能用移动端传统的沉浸式设计思维进行设计。我们需要根据实际场景中的交互方式和用户需求，放下所谓的美学和设计，因为在很短的时间内，我们必须一步到位地达到所有可能的特征，并在第一时间看到信息的布局。
2. 车内显示屏的分布
车内屏幕的种类，包括驾驶员前方的仪表板、HUD和中控台屏幕，以及副驾驶和后排前方的娱乐屏幕。
仪表板
如今，纯液晶屏仪表盘占据市场主导地位，纯机械、光显、段显将退出历史舞台。
平视显示器
平视显示器最初被用作飞机上的飞行辅助仪器。它被用于战斗机。因为战斗机的很多资料需要飞机飞行员随时查看，以免飞行员低头看仪表分散注意力，后来在民航中得到普及。由于HUD的便利性和提高飞行安全的能力，这项技术后来发展到汽车行业。车上的HUD抬头数字显示器利用光学反射原理转换重要的行驶信息胎压、速度和转速。当信息投射到驾驶舱前玻璃上时，驾驶时无需从仪表盘上分心，减少眼睛疲劳，为驾驶带来便利和安全。
娱乐画面
后置娱乐屏幕更像是一台平板电脑。主要功能是视频、音乐、游戏等，帮助后排乘客打发时间。因此，后置娱乐系统是为娱乐而生的。后排乘客不受干扰地观看自己喜欢的视频，体验非常好。
3. 交互的基本内容
驾驶员与屏幕的交互必须简单、不分散注意力且容易中断，这样驾驶员的注意力才能迅速回到道路上。
导致HMI与其他移动终端交互方式不同的因素有很多，比如动作区域的面积、主驱动与屏幕的角度、位置和应用场景，还有一个共同的特点：可用性、易用性使用方式、用户体验过程等。
交互场景
在不同的应用场景中，交互方式会有所不同，比如静态、驾驶（这是关于驾驶位置的场景），还有一些关于环境和驾驶的状态需要考虑（晴天、雨天、雪天、雾，超速，疲劳等），需要仔细定义。首先考虑的是安全驾驶，不注重安全的交互设计是不合格的。
4. 车辆交互的“3秒设计”原则
第一秒 – 视觉
用户在 0-1 秒内扫描中控台。在此过程中，用户必须在此时间内发现中控屏幕的重要信息和功能入口 。后期可通过眼动仪进行可用性测试，最后进行适当调整，达到安全驾驶标准。
注意：
1、用户无法多次将视线中心移至中控台屏幕上查看内容。
2. 用户不要花太多时间在屏幕上搜索信息。
第二秒 – 行为
交互过程中，从开始到结束，交互时间不能超过2秒。2秒已经很危险了。最佳交互时间在 1 秒内。这个内容将在下面详细解释。
注意：
1. 避免让用户点击两次来完成功能。该功能应一步实现。
2.不要让用户滑动或长按。
第三秒 – 反馈
交互后，第三秒必须有反馈内容，比如清晰的点击效果反馈，可以通过声音或者界面动作。一旦动作超过3秒，反馈将超过用户的有效感知时间。
注意：画面内容的变化需要明显的动作支持。去掉过多的装饰性动画，不要使用那些花哨的动作效果，让反馈效果更加集中。车辆动画效果与移动端不同。
HMI系统按照3秒原则设计，可以满足使用需求。
5. 详细的交互定义
（1）单次动作时间
为什么这么定义？假设以 60km/h 的速度行驶的车辆将在 2-3s 内行驶 35-50m。一旦需要急刹车，刹车距离至少要15-20m。
以此推算，当高速公路上的车速为100-120km/h时，可以想象这是极其危险的，可能会造成车辆损坏和死亡。因此，我们呼吁安全驾驶，小心变道，保护自己和他人。
经过实际研究，用户将视线从路面转移到车载屏幕上。这个过程通常需要 0.5-1.5 秒的时间来聚焦，因此需要对交互内容进行清晰的标记，以与非交互内容保持足够的对比度。
据统计，每个动作的平均时间不能超过三秒。事实上，当进入第三秒时，用户不得不用余光开始关注前方的道路。
因此，在三秒内，无论用户第一次动作失败，再次关注道路后重复动作，还是用户继续动作直到任务完成，都是非常危险的行为。在这里，因为用户试错的成本非常巨大，所以交互和信息布局的设计需要做到最好。
插曲：
这里有人会说，现在有了紧急制动（AEB）系统。下面简单介绍一下AEB（自动紧急制动）通过传感器（摄像头、雷达、激光等）识别车辆前方的障碍物。当车辆与障碍物之间的距离小于预设安全值时，制动系统会进行干预以避免碰撞。AEB 是一种用于帮助驾驶员避免或减少碰撞事故的系统。AEB系统主要做两件事：
及早发现紧急情况并警告司机如果驾驶员没有反应，系统将通过降低碰撞速度来避免碰撞，或降低不可避免碰撞的严重程度。
实车可用性测试与评估：现在让我们来看看真车在每次交互中的体验如何，是否存在危险。这是 ThoughtWorks 为特斯拉做出的可用性评估分数：
（2）动作热点和交互热点
动作热点
由于驾驶场景的特殊性，驾驶员只能用最靠近中控台屏幕的手操作。这是世界各地不同驾驶员侧的地图：
以最靠近屏幕的手臂和驾驶员左侧为例：以肘部为圆心画一个圆，分为三个等级：最佳触摸区、易触摸区和难触摸区。
我们以实车案例来说明：
对于触控交互方式，屏幕区域内触控动作的便利性以驾驶员为中心逐渐向右衰减，重要的特征动作应放置在最佳触控交互区域。
互动热点：
在说交互热点之前，我们先来了解一下手指触控区域。手指触摸面积为12mm x 12mm，屏幕像素密度按照160dpi计算，可换算成76 x 76px的屏幕元素尺寸。
添加互动热点的目的是为了降低动作难度。用户在驾驶场景中的注意力和行动范围有限。精确的点击和小区域接触点动作需要更多的动作成本并分散驾驶注意力。更大面积的热点用于承载触控行为，保证核心动作在不同场景下的易用性。这里有几个案例给大家解释一下：
案例一：音乐控制动作热点
如何从音乐小部件进入音乐详情页面？
点击专辑封面点击信息内容专辑封面+信息内容组合根据以上结论。组合增加动作面积是最佳选择。
综上所述：为了给用户带来良好的驾驶体验，我们应该考虑增加触控面积，在一些内容中尽量减少精准动作，做更多的模糊动作。一般这个区域都可以操作。
还有一个小注意事项要记住：
和coder交流的时候一定要跟他解释清楚这个内容，否则他不会结合写热点。
6. 常见的交互方式
在谈HMI的高效交互之前，我们还需要了解多模态交互。
（1） 多模式交互
“多模态交互”包括视觉、听觉、嗅觉、触觉和味觉的感官交互，通过眼睛、耳朵、鼻子、嘴巴和手指的触摸来实现 。其在现实生活中的技术应用也是围绕这些感官进行设计，融合多种感官的交互技术，形成多模态交互形式。
车内使用的交互，通过语音、触觉、触觉、嗅觉、视觉、手势、体感等交互，以一种更贴近人际互动的方式，使人与车的互动更加自然、轻松。
（2）常见的交互方式
我们先来介绍一下目前市面上人机界面的交互方式，硬按键/触控/语音/手势。
硬按键交互
原来的HMI基本上都是用硬按键来完成的，需要上千倍的肌肉记忆才能做到如此流畅。这也有它的优点，下图展示了带有硬按钮的汽车内饰。
触控交互方式
当液晶大屏幕出现时，其交互方式也随之发生变化。下图为车内大屏
当我们开车时，点击是最有效的互动方式。长按、滑动、双击、单/双指拖动等交互方式都会超过2秒的安全时间范围，大大增加了操作难度和驾驶风险。其余的操作方法可以在非驱动状态下使用。如果有些功能无法通过触控实现，那么下面会提到语音交互。
说完上面的交互方式，我们应该讨论一些实质性的事情。这些交互方式应该用在哪些模块和场景中？
点击交互方式：按钮、复选框、选项卡、图标、搜索栏等。
滑动交互方式：负一屏、首页特色卡片、所有进度条（音乐、视频、在线电台、音量、亮度、空调音量、温度等）、列表类型、空调风向、车模旋转等.
长按交互方式：选择编辑，虚拟键盘部分按键双击交互方式：导航地图、图片缩
单指/双指拖动：单指拖动改变物体的位置，双指拖动放大图像和导航地图。
语音交互方式
可以最大限度地减少用户的分心，保证安全驾驶。
导航是车载语音交互中最常用的。以导航为例。
第一步：通过语音输入所需的目的地信息。如果不知道具体的地址信息，可以模糊导航。
用户：“导航到最近的停车场。”
第二步：系统根据用户给出的语音输入导航需求，匹配导航目的地，让用户选择想要的目的地。
语音助手：“你选哪一个？”
其他场景：音乐、电话、空调模块
音乐：“我要听XXXXXX”、“上一曲”、“下一曲”、“调高音量”、“调低音量”
电话：“呼叫 XXX”、“打开联系人”、“查找 XXX”
空调：“关闭再打开空调”、“较高温度”、“较低温度”、“打开内/外循环”、“大风量”、“小风量”等。
手势交互方式
手势交互，目前用在车上，最大的优点是动作是相对的，不需要精准的动作（精准的动作不仅需要手，还需要眼睛去搜索，很危险），但最大的缺点手势是动作会少一些。（动作太多可能需要回想动作方法，大脑走神也很危险。
使用HMI手势控制系统，通过不同的手势组合，车主可以更快速地实现各种动作，如切换歌曲、接听挂断电话、调节音量、翻动列表页、缩放地图等。手势是从触摸手势中提炼出来的，有的是结合生活习惯的。比如闭嘴可以用来挂电话，向内滑可以关车门。
小结
车内除驾驶外的其他任务都会不同程度地分散驾驶员的注意力。为了保障行车安全，该功能的动作设计需要考虑触摸、语音、图像等多类型交互的结合，根据不同的使用场景灵活组合输入形式，并适当保留一些物理按键（硬按钮）为用户提供最自然的使用体验。
还有一点我想说的是，如果我们设计师能够参与到整车交互设计的定义中，我们就会有更多的话语权，我们可以定义这辆车从原型到落地。否则，当汽车已经定型时，交互定义的内容会有很多限制。
7. 交互中的内容布局和信息呈现
（1）交互中的内容布局
在驾驶过程中，用户的大部分精力都集中在驾驶行为上，用户只能提取5%左右的能量和时间来操作车辆。因此，HMI系统的信息布局必须在极短的时间内以最佳方式呈现。
如果用户没有在规定时间内完成动作任务，要么用户选择放弃重新开始，要么用户花费更多的时间和精力，但开车的风险系数会成倍增加。
（2）提高运营效率
功能的信息布局设计应充分考虑驾驶环境的特点，结合具体场景对界面信息进行合理布局。驾驶员在驾驶位置与屏幕、按钮等的相对位置是相对固定的，所以最重要的信息应该放在这个区域，同时考虑到驾驶员容易看到和触摸的区域。根据车辆活动热点，尽量按照热点分布设计特色和入口的布局。特征布局尽量靠近手设计，缩短动作距离，将信息展示区放置在右侧。
（3）一般信息布局
在不同的驾驶场景下，同一特征的信息布局应始终保持一致，避免因布局变化而干扰驾驶者。在相同或相似的特性之间，页面布局应该是通用的，通过位置关联帮助驱动降低内存开销。
根据以上三秒原理中的可视化扫描，页面中的信息应该集中收集和查看，保证页面内容能够准确传达当前正在进行的任务的相关内容信息，让用户掌握1-2秒内获取信息，快速恢复正常驾驶状态。
互动文案
交互式文案的定义必须简短、简洁、易于理解，并保持信息的最新性和可浏览性。
(1) 清楚地传达信息
不要对交互文案含糊不清。
例如：在人机界面扫码登录苹果音乐。如果登录失败：
方案一：弹出消息内容为“登录失败”。
方案二：弹出消息内容为“登录失败”，失败的原因是什么。
(2) 文案简洁明了
从用户的角度来看，你会发现很多用户不看弹窗的内容。当他们在弹出窗口上看到一个按钮时，他们会立即单击该按钮。因此，弹窗中的文字越简洁，越OK。
例如：两个弹窗表达的意思相同。一是简短，直接说出当前的情况和行动要点，用户可以掌握重点。另一个太长了。用户不喜欢看，抓不住重点。
(3) 一致性
为保证产品的一致性，相似的文案和表达方式应保持一致。
例如，导航中的“开始导航”和“修改默认”按钮动词+名词不能变成名词+动词
(4) 主级与次级的区别
每段文字都必须明确界定。如果能够做出区分，将更好地帮助用户理解文本的内容。在电话模块的通话记录中，我们一般需要打电话给某人。我们一定要第一时间找到“XXX”，然后查手机号。因此，我们应该区分主要信息和次要信息。
(5)形成闭环
如果文案难免会长，有没有办法让用户快速操作？允许用户返回或者退出。如下图如果我定义了按钮功能，按钮会变成“设置”
8. 多任务处理
高效的任务流程特征设计应以提高任务完成成功率、降低认知和行动成本为目标，避免设计过于复杂的信息架构和特征流程路径，所有特征都需要有固定完整的进入和退出路径。
在什么场景下会出现多任务，我们假设导航中正在播放车载应用中的音乐和收音机，导航中有来电，必须接听。在导航中加入团游功能；分屏展开后可以切换音乐、收音机、电话、团体旅游。
（下面的案例是原作者过去实际参与的项目）
根据当前版本的特点，多任务只能出现在导航模块中。上面已经提到了几个功能的切换，但是我们的分屏方案还是2年前的，从未修改过。让我们展示之前的交互内容。
因为这个内容，右边占用的空间减少了左边导航的内容。一旦有了路标、路况、导航路线图、地图缩放按钮等，导航页面就需要承载更多的内容。
该方案可能会干扰驾驶任务。后来我们的设计师想出了一个叫widget的方案，可以随意拖动，临时控件比之前的方案小很多。现在我将向您展示该方案的原型。
结论：无论什么场景，驾驶任务都是优先级最高的，在任何多任务处理中都应该考虑对驾驶的影响。
9. HMI交互层面
避免隐藏在驾驶过程中经常使用的功能。操作不能超过三个级别，否则会对行车安全造成很大威胁。
（1）人机界面功能使用频率
让我们来看看在驾驶过程中经常使用且重要性较高的功能。
使用频率低：系统设置、第三方应用
使用 频率高 ：音乐、收音机、空调、电话、后置摄像头、导航
（2）选项数量
尽可能减少选项的数量。开车时翻页是很危险的。
以导航为例：
导航时，要到达的目的地是语音输入的，最后应该显示多少信息？
另一个实际例子：
在做项目的时候，因为苹果音乐获取的资源很多，所以难免会滑动页面，横屏设计也会有很多限制。由于高度有限，滑动时只能显示两排音乐。
但是在做竖屏方案的时候，情况会好很多。让我们在竖屏中向您展示交互草稿。
10. 反馈的定义
从反馈输出来看，主要是视觉、语音和触觉。为了安全起见，HMI 的反馈必须足以让用户清楚地了解任务的重要程度，并告诉用户下一步该做什么。
（1）视觉反馈
例如，当汽车倒车，即将撞墙时，会发出警告声，屏幕上还会出现红色警告标志，告诉司机需要立即做出反应。
（2） 触控反馈
车辆控制界面的触觉反馈机制本质上是人与控制界面之间的信息交换。
用户通过手指触摸屏进行输入，HMI对输入信息进行处理和存储，并通过屏幕呈现给用户。信息的传递是以图形信息为媒介，通过人类视觉感知系统完成对视觉信息的识别和再加工，并对信息进行分类，如空间、时间、颜色、形状等。
视觉皮层对匹配的视觉信息进行处理，在人脑中形成短期和长期记忆，最终形成人操作的触觉反馈机制。上面所说的整个信息处理过程就是人机交互的过程，是人的行为对大脑中视觉和触觉信息的反馈过程。
（3）语音反馈
语音交互是一种比较重要的交互方式。除了让用户体验语音操控外，还让用户轻松自然地接受车辆的反馈信息。以下类型的反馈和应用场景根据不同的置信度进行划分。
Reference
How to Build an Automotive HMI: Design Specifications (Part 1)
Detailed Explanation of Automotive HMI Interaction Design (Part 2)
Designing Human-Machine Interfaces For Vehicles Of The Future — Smashing Magazine
