浅谈汽车多媒体显示屏的人机布置设计

孙阳坤，冯庆，邓骏鸿，邱垂翔，汪孛

(广州汽车集团股份有限公司汽车工程研究院，广东广州 511434)

0 引言

多媒体显示屏是汽车内饰的重要组成部分，随着汽车科技的日新月异，显示屏的设计逐渐成为各汽车制造企业的设计亮点，也承载着越来越多的人机交互任务，使用方面不再仅局限于娱乐功能，逐步发展成为集影视音乐、电器控制、驾驶辅助、互联网+、导航救援甚至游戏娱乐等功能于一体，使用频率越来越高。

汽车多媒体显示屏在汽车静态及动态过程中均会使用，本文作者主要围绕如何使驾驶员及乘客能够更加便捷、舒适地观看和操作显示屏为主题，从以下方面展开研究。

1 人机视野

1.1 显示屏的位置及角度要求

显示屏的布置位置及角度应方便驾驶员及乘客观看，根据人体头部及眼部舒适转动角度范围，显示屏推荐布置在95%人群眼椭圆(95%人群按《SAE J826-2015 Devices for Use in Defining and Measuring Vehicle Seating Accommodation》[1]布置设计，眼椭圆制作见SAE J941-2010《Motor Vehicle Drivers’ Eye Locations》[2])中间眼点向下15°界面之上(眼睛上下舒适转动角度为±15°，见图1)，极限不可超过45°(头部上下舒适转动角度30°，眼睛上下舒适转动角度为15°)；显示屏屏幕法向应

尽可能与人眼观看屏幕的视野方向一致，建议不超过60°(头部水平舒适转动角度45°，眼睛水平舒适转动角度为15°，见图2)，其中图1及图2标准参见《SAE J 985-2009 Vision Factors Considerations in Rearview Mirror Design》[3]，如不能满足，应至少保证侧视方向上一致，侧视方向上此角度尽可能控制在±5°范围，见图3。图4为某A车型屏幕界面朝向驾驶员设计，评价视野极佳。

图1 人眼及头部上下转动范围

图2 人眼及头部水平转动范围

图3 显示屏位置及角度要求

图4 某视野极佳的A车型显示屏

1.2 显示屏的可视性要求

显示屏屏幕界面不应被任何零件遮挡，如方向盘、帽檐等，在设计布置时以95%人群眼椭圆极限眼点出发(最难满足的极限眼点)，投向可能遮挡的零件轮廓边缘，检查视野投向界面是否会遮挡显示屏显示区域。图5为某B车型在设计初期方向盘遮挡多媒体显示屏，最终设计需规避此种情况。

图5 某B车型多媒体显示屏被方向盘遮挡

2 人机操作

如显示屏为触摸控制屏，需考虑其人机操作便利性，不但需要能够触及到，而且需要舒适操作。

2.1 显示屏的操作伸及性

触摸显示屏的操作区域需满足伸及性要求，对于前排显示屏需布置在单指操作界面以内，单指操作界面做法参见《SAE J287-2016 Driver Hand Control Reach》[4]，如图6所示。

图6 驾驶员手伸及设计

对于后排显示屏，其界面需满足5%女性人体单指伸及界面，5%女性人体可参考GB 10000-1988《中国成年人人体尺寸》[5]，以肩点为圆心做690 mm球面，如图7所示。

图7 后排乘客伸及性要求

2.2 显示屏的操作便利性

显示屏的操作界面在操作过程中不应被任何零件遮挡，如方向盘、帽檐、风口等，如图8所示某C车型屏幕太深导致周圈饰件遮挡手指操作。可通过Ramsis软件进行屏幕操作区域的操作遮挡分析，将驾驶员H点、脚部、左手、视野、靠背角等约束至设计状态，再分析右手操作显示屏过程中是否会被遮挡。

图8 某C车型显示屏太深影响手指操作(一)

对于屏幕周圈有饰件造成台阶的情况(见图9)，显示屏上的虚拟按键，其按键图标中心距离台阶边缘H应至少15 mm，台阶深度L应控制在45 mm以内，保留5%女性人体手指操作空间，避免造成对操作屏幕的影响。

图9 某C车型显示屏太深影响手指操作(二)

3 反光眩目

3.1 显示屏反光问题

显示屏在使用过程中，来自各个透明区的光线经屏幕表面反射进入驾驶员或乘客的眼睛，从而在人眼观看屏幕时导致看不清或存在刺眼眩目情况。图10所示为天窗光线经显示屏反射进入人眼校核的光线路径，图11为某D车型侧窗光线在显示屏上反射行程“泛白”现象，可调整显示屏的角度来规避此问题，或者提高屏幕显示亮度、增加防眩膜等来弱化反光问题。

图10 外部光源反射校核

图11 某D车型侧窗光线导致泛白

3.2 显示屏成像问题

在夜间行车过程中，显示屏会作为车内一个光源，光线由点亮后的显示屏发出经前挡风玻璃反射至人眼，造成显示屏在前挡风玻璃上成像。图12为显示屏光源在玻璃上成像校核的光线路径，成像位置不能在驾驶员前方视野的A、B区域内，A、B区制作参见GB 11555-2009《汽车风窗玻璃除霜和除雾系统的性能和试验方法》[6]，否则会对驾驶安全造成影响。图13所示某E车型屏幕倒影已进入B区，可考虑增加帽檐、调整角度等方式规避此类问题。

图12 显示屏光源在玻璃上倒影校核

图13 某E车型倒影成像

4 界面设计

当下为更能体现汽车设计的科技感、简约风、集成化，越来越多的汽车产品趋于将汽车诸多的设置功能、操作控制、显示信息等集成至多媒体显示屏中，因此合理安排显示屏的信息显示显得尤为重要。

为最大限度减少驾驶员驾驶过程中的分心情况，避免分散开车注意力，应尽可能缩短驾驶员眼睛扫过屏幕上的时间。从人机角度考虑，屏幕操作应尽可能使用物理按键，更加直接高效，此处只讨论显示屏上的虚拟按键图标。显示屏界面设计应遵从以下原则：

(1)依据信息的重要程度安排显示的顺序及层级；

(2)显示屏界面设计应尽可能简洁、清晰，易于识别理解，提高人机交互效率；

(3)显示屏反应迅速，驾驶员能够快速控制交互过程中的开启与关闭。

4.1 界面字符及图标设计

汽车中字符及图标需满足GB 4094-2016《汽车操纵件、指示器及信号装置的标志》[7]要求。

4.1.1 尺寸设计

对于显示屏中的文字，从使用角度考虑应尽可能大以便于认读，字符高度可按以下公式近似计算得到，如图14所示：

H=L×θ/3 600

式中：H为字符高度，mm；L为眼点至屏幕距离，mm；θ为人眼的最小视角，一般为30′。

对于显示屏中的图标，需充分考虑使用者识别及操作便利性，图标应尽可能大，推荐图标高度不小于15 mm×15 mm，极限不小于10 mm，如图15所示。

图14 字符设计高度

图15 图标设计高度

4.1.2 图标设计应简洁易懂

图标设计应尽可能简洁明了，最好为大众所熟知。图标应尽可能采用常用图标，减少重新设计情况，如图16所示均为常用图标，如“主页”“查找”“信息”“放大”等。如必须重新设计图标，最直接检验办法为：找初次见到图标人员进行评价，如在5 s内能辨认出图标含义，则定义成功，否则会令使用者费解，需继续修正。

图16 常用图标示例

4.1.3 图标设计颜色、风格应尽可能一致

图标设计应在视觉上统一，图标之间除了内容不同外，图标的颜色、风格应尽可能相同，甚至处于同一层级上的图标尺寸应尽可能相同。如图16与图17为两种不同风格图标，需系统化考虑。

图17 相同类型风格图标

4.2 界面层级设计

优先考虑与驾驶相关的信息显示，如除霜、除雾、导航、倒车影像等放在屏幕最容易观察及最容易操作位置，优先在常显第一层界面显示；其次考虑比较常用且驾驶过程中使用较少的显示信息，如空调、音量、音乐、电话，电台等，可放置在第一或第二层级；最后考虑与驾驶非相关且使用频率相对较低的显示信息，如设置参数、上网、游戏等，可考虑安排在第二或第三层级进行控制。如图18所示为某F车型显示屏一级界面，图19为“主页”二级界面。

图18 某F车型第一级界面

图19 某F车型主页第二级界面

声音交互作为整车人机交互的重要组成部分之一，其快速直接的优点更易被用户所接受，因此可将显示屏的重要常用操作功能采用声音控制，如语音助手，用户说出特有词汇激活系统；语音控制的词汇应尽可能简短，减少驾驶员的视觉或手动动作，使驾驶员更加专注于道路。

除以上两种交互方式外，还可通过肢体控制。肢体手势控制应确保手势操作简单、常用、系统识别度高，确保驾驶员在一手操作方向盘、一手进行手势操作时，不至于使注意力偏离道路。

5 其他要求

多媒体显示屏的设计需满足GB 11552-2009《乘用车内部凸出物》的要求：如主机厂选择静态头碰(标准中附录C)方式，只需满足突出高度及倒角要求；如主机厂选择动态头碰(标准中附录B)，则需考虑显示屏的位置是否会与假人头部接触。

6 结束语

讲述了在汽车多媒体显示屏开发过程中需考虑的人机设计因素，从显示屏的位置、角度、眩目、屏幕界面设计等方面总结设计原则，为汽车设计者们提供相关设计参考。在开发过程中，也需设计人员从工程、造型、人机等诸多方面进行考量，多角度考虑问题，权衡利弊，才能设计出更加优秀的产品。