车载界面元素可用性研究及应用

美瑾

「 ?字数：3200?，建议阅读时间5分钟??」内容导读01 研究范围：影响界面可用性的关键因素02 前期准备：灵活仿真的实验环境03 实验执行：界面元素可用性阈值研究范式04 效果检验：实际产品的实路验证05 成果应用：行业白皮书&车企服务?「?01 研究范围：影响界面可用性的关键因素?」新兴产品发展初期往往会学习其他成熟优秀产品的设计，然后逐步结合应用场景和自身硬件特性，发展独特的呈现形式，提升产品的可用性。早期智能车载中控屏幕设计主要借鉴了移动端的产品设计。虽然让用户刚接触时有熟悉感、好上手，但也会遇到场景特异的可用性问题。比如中控车机的按钮如果和手机上的一样小，点起来就会十分费力。我们可以对这样的元素特征进行可用性阈值研究，寻找适合驾驶场景的图标大小。?图标按钮大小只是一个例子，是否还有其他重要且可量化的因素？或者说哪些基础因素是影响车载界面设计可用性的关键因素？对于这个问题，我们从以下3个方面进行分析：1. 产品界面分析。对当前市面上装配智能中控车机的22个车型进行界面走查，分析视觉元素的异同点，记录极端值和众数。例如，在导航一级上，观测车型内，最小字体12pt，约1.7mm。2.专家用户调查。分为两个部分，一部分是6名10年以上试车经验的试车员对22个观测车型进行界面观察，然后进行评分和讨论。第二个部分是51名HMI设计从业者的主观问卷调查，对车载界面元素特征的重要性进行排序。3.资料检索。包括相关学术文献检索和国内外标准参考。例如ISO 15008-2017《道路车辆-交通信息和控制系统的人类工效学方面-车内视觉呈现规范和测试程序》等SAE标准就在此次的资料检索范围内。通过整理，我们列出了4大元素的22个特征。对于产品差异大、专家打分重要、各个标准有差异或者缺少参考的关键元素特征，设定为后续讨论目标。这样筛选出了4大元素的8个特征，进行实验研究（屏幕位置和屏幕大小为硬件配置问题，不在此主题中讨论）。对于这样一个基础课题，我们找到同济大学汽车交互设计实验室进行合作，希望通过科学合理的研究方式找到适合车载驾驶态的可用性阈值。△表1?系列实验范围摘要「?02?前期准备：灵活仿真的实验环境?」?为了方便快捷地进行多个特征水平的操控和各类观测指标的收集，实验室模拟驾舱测试成为首选。为了保证实验效果，我们从以下3个关键点去设计环境配置，更加贴近真实驾驶场景。1.驾驶联动。由三联屏显示模拟城市道路环境，通过编程与方向盘、油门和刹车联动，贴近实际车辆的驾驶感。2.驾舱布局。根据《汽车设计中的人机工程学》设定座椅，根据前期产品界面分析中的产品数据设定中控屏幕位置。并且布局相关特征的研究会在当前常见的16：9横屏、9：16竖屏和8：3宽屏3种屏幕配置上进行测试。这样测出来的操作难度、阅览难度更贴近实际驾舱的使用感受。3.光照设置。日常接触的室内光照难以达到室外驾驶环境水平。日常家居灯光照度100lx左右，精密办公加强照度500lx 左右。按照SAE J1757/1:2015标准，室外日间光照应该在 5,000lx以上，是室内加强照度的10倍以上。我们准备专业级别灯具进行打光布置，在设置实验环境时尽量去贴近实际室外的光照感受。△图1?驾舱布局参数△图2 模拟驾舱日间场景实景图?「?03?实验执行：界面元素可用性阈值研究范式?」?我们要找的可用性阈值是怎样的一个值？我们认为它要符合2个条件：1.主观评价合适。比如看到某一图标时，大部分用户都会评价它的大小是合适的。2.客观绩效较好。比如看到某一图标时，大部分用户完成点击任务耗时最短，或者当图标大小超过某个值后，完成点击任务的时间不再缩短。围绕这2个目标，观测指标里应该包括主观指标和客观指标。而且车载界面的操作是驾驶过程中的次要任务，观测的客观指标里应包含驾驶任务绩效和车载界面操作绩效。这样我们就基本确定下界面元素可用性阈值实验范式：在模拟驾舱内，被试进行驾驶任务的同时，进行中控屏幕的阅览/点击任务，测量在不同界面元素特征水平的情况下驾驶者的主观感受、驾驶任务绩效和车机任务绩效，寻找主观合适并且客观操作绩效好时的元素特征水平。以下以图标大小的可用性阈值实验研究为例进行介绍。1.测试任务。在优先保证直线驾驶任务（30km/h）的情况下，根据提示进行车载中控屏幕图标点击任务。自变量水平参考前面22个车型产品分析和过往文献/标准资料设定（6mm、9mm、12mm、15mm、18mm），纳入图标位置变化，进行顺序平衡测试。2.观测指标。客观指标包括点击任务完成时间、驾驶任务水平偏移标准差、车辆速度标准差。主观数据包括客观合适度评分、可用性评分和工作负荷评分。3.测试样本。为了达到均值比较统计显著性要求，本次邀请30位用户参与实验。年龄均值33.2岁，男性16人，女性14人，驾龄2年以上。4.结果分析。通过这样的模拟驾舱实验，我们发现图标大小与主观指标之间相关显著。随着图标增大，主观评价更合适，可用性更高，工作负荷更低。进行均值比较，发现在12mm以前差异显著，12mm以后差异量不再显著。客观指标差异不显著但趋势吻合。可认为12mm是可用的合理阈值。?以上是图标大小研究的例子，其他元素特征也采用了相似研究范式进行实验测试，后附结果摘要。实际实验设计细节和更多发现，以百度Apollo No. wz0060020192097 基金相关学术论文为准。△图3?图标实验材料示意△图4?不同图标大小的主观合适度评分△图5?不同图标大小的可用性&工作负荷评分?△图6?不同图标大小的任务响应时长△表2?系列实验结果摘要「?04?效果检验：实际产品的实路验证?」?在前面的模拟驾舱实验中，我们使用的是简化、元素化的测试材料，如果实际产品界面满足上面的阈值要求，是否信息呈现效率过低？为了让我们自己对实际应用更有把握，在进行了实验室的模拟实验之后，我们还进行了实车、实路、实际产品的验证。邀请不同身高组的私家车车主在城市次要道路（每公里相遇车辆26台左右）30 km/h进行驾驶，在保证安全驾驶的情况下，进行车机的使用测试。光照条件覆盖夜间道路、阴天光照和晴天光照。?通过实车验证，我们发现大部分规则可以通用，且用户对按照实验结果调整过的产品界面评价更好。也有部分规则需要按实际产品硬件特性再进行微调。比如视距变化较大时，文字图标大小需要通过视野弧分规则转化。当使用镜面材质屏幕时，黑白对比度要求会受光照条件影响。实验室模拟驾舱实验和实车实路的现场实验结合，让我们对研究成果有更全面的认知，也让我们更有信心将稳定成果进行推广。△图7 视距变化大时的视野弧分转化△图8?需要调整的镜面材质黑白对比度?「?05 成果应用：行业白皮书&车企服务?」作为百度智能驾驶体验设计中心的基础研究，此次研究成果主要应用于2个方向——百度车载小程序白皮书和车企客户服务。1.百度车载小程序白皮书的设计规范白皮书的设计规范部分系统地介绍了以实证研究为支撑的车载设计视觉元素基础要求，消弭PC端、手机端标准移植带来的视觉元素可用性问题，补充中文元素的研究依据。作为公开免费资料与业界共享，希望车载生态应用更好地为车载而设计。说明：《百度车载小程序白皮书》可在公众号中回复【白皮书】即可获取△图9 百度车载小程序白皮书2.车企客户咨询在客户服务方向上，一方面基于现有研究成果的基础，根据车企客户的驾舱布局，提供设计规范交流和咨询服务。另一方面，沉淀的实验研究经验可应用于车企客户定制的前瞻基础专项实验研究，为创新设计提供实证检验，探索前沿交互方式。致力于提升To B的服务能力和意识，充分考虑客户的需求，提供灵活的专业服务。△图10?车企客户设计规范交流图例△图11?车企客户定制专项实验图例已公开论文获取????研究原文[1]?You F. et al. (2020) Icon Design Recommendations for Central Consoles of Intelligent Vehicles. In: Ahram T., Taiar R., Gremeaux-Bader V., Aminian K. (eds) Human Interaction, Emerging Technologies and Future Applications II. IHIET 2020. Advances in Intelligent Systems and Computing, vol 1152. Springer, Cham.?https://doi.org/10.1007/978-3-030-44267-5_43感兴趣的同学可以扫描下方二维码，获取原文下载地址。[2]?金鑫，李黎萍，杨逸凡，符梦婷，李雅茹，由芳.基于汽车人机界面评测的中控触屏按键研究.包装工程.?https://kns.cnki.net/kcms/detail/50.1094.TB.20200804.0920.002.html感兴趣的同学可以扫描下方二维码，获取原文下载地址。欢迎大家「长按」下方图片??，关注我们在公众号上的专业知识分享