【形而下】关于车内人机交互设计的那些事儿(第五弹)——语音交互和 HUD

· Sep 08, 2014

在上一篇中,我们探讨了车内交互方式,包括硬交互和软交互,末尾提到了语音交互形式,下面的内容继续上一篇说到的语音交互,然后还将探讨目光跟踪和 HUD 的问题。

语音交互设计——一个新的挑战

毫无疑问,语音控制被认为是下一代用户界面,但是我们需要对同一设计进行批判性理解。比如经过研究我们发现以下因素是十分重要并且值得我们思考的。

1.  离散与连续控制:

按钮开和关与旋钮连续旋转之间存在很大区别。前者是离散控制类型,后者是连续控制类型。 语音可以对前者有效控制,比如打开或关闭收音机。但可能对后者无效,例如控制音量大小。这种增大音量的命令是超出语音控制能力范围的,因为它是离散的,模拟的,不精确的操作。

我们可以让用户预设一些电脑能够理解的命令来实现模糊控制。通过完成一些任务或者基于时间的学习,电脑可以理解用户的命令。比如「提高音量」这一语音命令意味着提高扬声器音量 20%。如果没有小心谨慎处理,这种模糊控制可能会增加混乱和失败。

2. 字符串和列表的问题:

字符串(字母数字化数据比如卫星导航数据)的输入方式以及如何给司机提供可识别的加载模式是一项挑战。

尽管有人认为语音输入可能是理想的解决方案,因为它代替了用键盘进行文字输入,但是调查研究表明,事实恰恰相反。 MIT AGELAB 和新西兰交通中心做了一项研究,该调查研究主题是比较语音控制和旋钮按钮的使用率。结果表明,就驾驶员注意力分散和集中的程度而言,手动操作和语音控制在是可比较的。

「输入导航目的地是最耗时的任务,在前两个实验中,一般平均需要 111 秒来完成操作。任务完成的时间长度不取决于语音输入的可识别程度,而在于语音识别系统的界面设计,因为系统在绝大多数时候时候都可以识别司机的声音。」

界面设计的复杂度随着多情景模式的需求而增加。 他们之间信息的列表必须通过界面记清楚。其中存在一个被称为「定向反应」的行为。当司机与 HMI 对话时,它采用看似巧妙的无意识转换形式。它是一种技术的人格化。

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通过研究发现, 一个能有效解决上述问题的方法是提供一个适当的确认命令——包括视觉和听觉。 把人当做一个整体而不是仅限于关注耳朵或者是声音。

「定向反应」常常依赖于视觉反馈来进行司机的语音输入。 例如,苹果的 CarPlay 尝试通过弱化用户界面解决问题。但是到目前为止这种自动行为模式还没有更多研究细节。

3. 通过声音识别情绪:

这可能会是自然语言处理的下一个阶段,情绪和情感可以引发汽车的一些反应(正在被 Google 和 Nuance 研发)。

摄像头可以跟踪身体的微小动作,并将数据像素化处理。经过车内传感器检测驾驶员的生理数据,这会产生同步反应(实时)和异步反应(延时)。

通过同步反应我们可以迅速并且实时地发现身体变化,比如检测司机的眨眼情况以及目光。长时间眼球不运动可以表明司机处于疲惫状态,因此汽车会建议司机临时休息一下或者指出距离最近的服务区。

异步反应是基于时间的。例如,在旅途中跟踪司机的心率,并将数据峰值做成热点。就像像汽车燃料消耗量可以被研究和跟踪一样,我们能通过身体的数据研究驾驶员。

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Kinect 和 「 Eulerian 视频放大算法(Eulerian video magnification)」被用于非接触式心率测量。大部分人对生物测量比较信任,这是值得欣慰的。思科做了一项调查:如果可以提高汽车安全性,60% 的车主愿意分享自己的生物特征,比如指纹或者 DNA 样本。

软交互——目光跟踪技术以及多屏互动

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这可以打破以中控台为视觉中心的习惯,在合适的时间以及合适的地点给司机提供信息显示。

例如,为了提供司机可能需要的逐向导航,信息可以被显示在若干不同屏幕上,包括 HUD 。通过目光检测技术,这些信息也可以显示在司机正在注视的地方。

那么,到目前为止我们已经实现了哪些技术?

第一个是车内第二块显示屏的使用,比如 HUD,这项技术从 20 世纪 80 年代开始使用,它可以在司机视线的水平位置或附近来显示信息。

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路虎透明引擎盖技术
路虎透明引擎盖技术

路虎发现车型的透明发动机盖技术是一个最近才有的新概念。它将公路信息和从摄像头获取的实际越野图像结合在一起,并且通过 HUD 显示出来,借助这个技术,你可以看到那些被前机盖阻挡住的路况。 通过使用摄像头获得数字沉浸体验被越来越广泛的应用在汽车 HMI 中,他们主要是用来实现「实景增强」的功能。

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同样,宝马的 「Vision Future Luxury」 概念车也采用了类似的技术,它被称为  「contact-analogue 」。除了能显示传统的 HUD 信息,这个系统还可以将对行车安全构成威胁的道路信息,包括障碍物、行人等进行高亮显示,有选择性的引导司机注意特定的信息。

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依赖于目光检测或者眼球跟踪技术,特定部分的 GUI 可以根据司机或者乘客的目光停留处位置被激活并显示在屏幕上。这可以最大程度减少司机注意力分散。 算上时间反应,这个功能将非常有效。

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目前还言之尚早,但是一些公司正在将跟踪系统整合进辅助驾驶系统。它可以 解决司机疲劳等问题, 特别是对于大型商用车辆来说, 例如 Caterpillar 和 Seeing Machines 就在进行合作。这个系统将软件(面部和目光跟踪算法)和硬件(和车载辅助系统整合的摄像头和处理单元)有机结合。

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利用同样的原理,Tobii 公司也开发了自己的目光跟踪系统,将其在汽车和游戏中实验。

在下一期中,我们会讲讲 HMI 的感性一面,请继续关注。

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