基于多模态交互的智能座舱唱歌系统研究

摘要：目的以汽车智能座舱唱歌娱乐系统为研究对象，结合多模态交互设计方法，提供一个以用户体验为中心的设计框架，以实现在汽车智能座舱中进行唱歌娱乐时的安全、高效和舒适的人机交互设计。方法本研究基于用户的汽车出行生活调研，结合情境感知技术，提出了基于多模态交互的车载信息娱乐系统的设计模型。结果多模态交互方式的融合使得人车交互更加自然和轻松，并赋予智能座舱乘客情感化的使用场景。研究结果表明，多模态交互设计对于提升用户体验、辅助驾驶、增加竞争力以及智能座舱产品平台的开放性和可扩展性具有重要意义。结论欢唱娱乐功能已经成为智能座舱产品中不可或缺的一部分，对智能座舱产品的设计具有重要意义。

关键词：智能座舱多模态交互欢唱娱乐情感化体验界面设计

中图分类号：U463.6

ResearchonIntelligentCockpitSingingSystemBasedonMultimodalInteraction

LIHaipengZHAOFang

KedeCollegeofCapitalNormalUniversity，Beijing，102602China

Abstract：Objective：Takingthecarintelligentcockpitsingingandentertainmentsystemastheresearchobject，combinedwithmultimodalinteractiondesignmethods，auserexperiencecentereddesignframeworkisprovidedtoachievesafe，efficient，andcomfortablehuman-machineinteractiondesignduringsingingandentertainmentinthecarintelligentcockpit.Methods：Basedonuserresearchoncartravellifestylesandleveragingcontext-awarenesstechnology，adesignmodelforthemulti-modalinteraction-basedin-carinformationandentertainmentsystemisproposed.Results：Theintegrationofmulti-modalinteractionmethodsenhancesthenaturalandeffortlessinteractionbetweenusersandthevehicle，whilecreatingemotionallyengagingscenariosforintelligentcockpitpassengers.Theresearchfindingsdemonstratethesignificanceofmulti-modalinteractiondesigninimprovinguserexperience，assistingdriving，enhancingcompetitiveness，andenablingopen-endednessandscalabilityofintelligentcockpitproductplatforms.Conclusions：Thesingingandentertainmenthasbecomeanessentialcomponentofintelligentcockpitproducts，highlightingitsimportanceinthedesignofintelligentcockpitproducts.

KeyWords：IntelligentCockpit;Multi-modalinteraction;Singingandentertainment;Emotionalexperience;Interfacedesign

随着车联网和人工智能技术的不断发展，汽车逐渐成为用户生活中的一个终端，智能座舱的空间定位正在从“智能驾驶舱”转变为“智能座舱”，这一转变推动了人与车之间交互方式的发展。对于智能座舱欢唱娱乐功能，多模态交互方式赋予乘客情感化的沉浸式用车体验，为用户创造了极致的娱乐使用场景。通过多模态交互方式，乘客可以轻松地选择歌曲、调整音量，并与乘车伙伴一同欢唱，这为乘车过程增添了乐趣和互动体验。用户、场景和智能座舱之间的有效信息交互是智能座舱唱歌娱乐系统交互设计的关键。多模态交互场景下的“智能座舱”通过车载相应信息采集设备（如触控屏、各类传感器、摄像头等）获取用户的交互信息。直观、易用的界面，结合香薰、体感交互方式，并提供个性化的音乐推荐和合理的欢唱场景选择，实时控制反馈以满足用户需求和应对环境改变[1]。因此，在设计智能座舱欢唱娱乐产品时，如何将多模态交互方式与情感化体验相结合，为乘客提供愉悦和沉浸式的使用体验，通过多模态交互体验设计增进用户对智能座舱欢唱娱乐产品的心理依托与情感共鸣。成为提升用户体验和用户满意度的关键。

1汽车智能座舱唱歌用户场景

智能座舱中的欢唱娱乐功能已经成为车机系统中重要的组成部分。本研究界定的智能座舱为：在未来L4级自动驾驶级别中，其汽车内部空间通过附加各种智能化手段，主动地满足不同用户在车内的多样化需求，提升车内空间的可用性和智能化水平[2]。因此，作为一种娱乐场景，汽车智能座舱的唱歌娱乐方式为驾驶员和乘客在驾驶或乘坐汽车时提供了娱乐体验。智能座舱的用户在社会角色和出行类型方面有所不同（见表1），出行的目的也会对用户所处的使用场景产生影响。

• 全家出行亲子互动

座舱唱歌系统成为家庭娱乐的一部分。家长和孩子们可以一起唱儿歌或流行歌曲，增进家庭成员之间的互动和沟通。同时，在长途旅行中，座舱唱歌系统能够为孩子们提供更好的旅途体验。

• 长途自驾

在长途自驾场景中车载唱歌系统为驾驶者和乘客提供娱乐功能，成为放松缓解压力的有力工具。通过唱歌来减轻精神压力，提高心理健康水平。多模态交互方式让驾驶者和乘客可以随心所欲地选择歌曲，与车载音响系统完美融合，享受高品质的音乐体验，使长途驾驶过程增添更多乐趣，更加愉悦地完成旅途。

• 泊车/充电

车载唱歌系统可能并不直接与泊车或充电功能相关，而是作为娱乐选项提供给用户。当车辆进行泊车或充电时，乘客可以通过多模态交互方式继续使用唱歌功能，使等待时间更加愉快。

• 练唱K歌

通过多模态交互方式，用户可以选择自己喜欢的歌曲，配合外置话筒进行演唱，营造出一个沉浸式的K歌环境，提供专业KTV房间类似的体验。

• 回家停车后

车载唱歌系统在回家停车后的场景可能并不直接参与停车操作，而是为乘客提供欢唱娱乐功能，让他们在车辆停车后继续享受唱歌的乐趣。

总体来说，车载唱歌系统多模态交互是指结合不同的媒介和手段，将多种表征方式进行自然且有效的组合，以更丰富的形式调动人的多感知觉通道（视觉、听觉、触觉、味觉、嗅觉等），如通过图像、表情、声音、符号、动作等多种形式进行信息交互[3]。为全家出行提供了欢唱娱乐的机会，让出行更加愉快、有趣。在这个亲子互动的场景中，唱歌不仅成为了一种娱乐方式，也可以增进家庭成员之间的情感交流和互动。在长途自驾过程中，唱歌场景成为了放松和缓解压力的工具，为乘车人员提供了沉浸式的娱乐体验，使整个旅程更加愉悦。在回家停车后的唱歌场景中，乘客可以继续享受欢唱娱乐，车内空间密闭，不会产生扰民的声音，这让喜欢唱歌的用户体验变得更加丰富和有意义。因此，唱歌场景不仅为智能座舱增色不少，更赋予了乘车者在社交属性上更多的可能性。

• 多模态交互座舱唱歌系统体验特征

情境感知技术在多模态交互设计中为车载唱歌系统的体验设计提供了关键支持。它有助于系统更全面地理解和响应用户需求，以提供更丰富、更符合用户期望的音乐体验。在基于多模态交互设计的座舱唱歌系统中，用户与车辆之间的互动已经发展至触摸、语音和手势等多种方式，同时整合了视觉、听觉和体感等多种感知通道，以提供更多层次的感官沉浸。用户可以通过触摸屏幕浏览歌曲、透过听觉感受音乐、通过显示屏上的歌词与音乐互动，甚至通过智能灯光增强整体体验。在进行座舱唱歌系统体验特征分析时，我们需要全面考虑视觉、语音、触觉等多模态交互方式，以充分满足用户的感知需求，见图1。

多模态交互体验中，情境感知技术使用户可以选择最自然和便捷的方式与系统进行交互，从而提升操作的流畅性和便捷性。通过颜色、画面和触感反馈模式等功能，情境感知技术为用户提供更加舒适和亲和的体验，增强用户对系统的喜爱程度和积极性。智能推荐也是另一个重要的优化方面，情境感知技术通过分析用户的音乐偏好和历史记录，能够提供个性化的音乐推荐，进一步增加用户的参与感和满足感。通过将情境感知技术融入多模态交互体验中，座舱唱歌系统能够提供更加舒适、便捷和个性化的用户体验，让用户更愿意与系统进行互动，并享受到更丰富和满意的音乐娱乐体验。

• 视觉体验特征

数字界面的设计需要与汽车内部氛围相结合，配合车内音响等设备，提供更加舒适、和谐的驾乘环境和情境背景，有效提高乘客对情境的感知。

• 语音体验特征

语音识别和语音合成技术，实现智能点歌功能，使用户能够通过语音指令快速选择和播放喜欢的歌曲，提高交互的便捷性和自然度。座舱唱歌系统配备自然语言处理和人工智能技术，这样可以识别用户要唱的歌曲并根据唱歌质量和演唱积极性等参数反馈提示，提供更智能化的交互体验，让用户能够以简单的交互方式来实现唱歌的操作。用户更易于理解和掌握歌曲的演唱技巧。

• 触觉体验特征

通过触摸屏幕、物理按钮或触觉反馈识别技术，提供用户与系统的触觉交互体验。例如：通过触摸屏幕进行歌曲选择或音量调节，或通过震动反馈传达操作的确认和反馈信息。

• 情境感知特征

情境感知技术不仅可以分析用户的情感状态，还可以根据这些情感状态来提供更符合用户需求的音乐体验。例如：系统可以通过声音分析来检测用户的情感，如是否愉快、沮丧或紧张。基于这些情感分析，系统可以自动选择适合用户情感状态的歌曲或音乐播放列表，并利用光线、氛围灯光、音效、震动等多种方式来营造出符合不同情境的音乐娱乐体验，从而提供更加愉悦和情感化的用户体验。

• 安全性考虑

座舱唱歌系统在设计时应该考虑到驾驶安全。用户在驾驶过程中使用系统时，界面和交互方式应简单明了，避免分散驾驶员过多的注意力。同时，可以通过语音命令等方式实现更便捷的操作，以减少驾驶员的干扰。

基于多模态交互设计，情境感知技术被巧妙地融入座舱唱歌系统，从而使与用户的互动更加自然而直观，人车交互变得更加轻松和流畅。通过语音命令、触摸屏幕或手势控制等方式，用户可以轻松选择歌曲、调整音量或切换界面，而无须散过多的注意力。同时，系统的界面设计与所处情境相结合，兼顾了车内的氛围和当前的交通情况等实际应用场景，使用户更好地感知和理解周围环境。这样的智能设计不仅增强了用户对座舱唱歌系统的感知度，也显著提升了整体的用户体验。

• 用户体验分析

汽车智能座舱唱歌系统，考虑用户在感官、心理和情感三方面的体验，提升使用沉浸感[4]。在这个场景中，车辆智能座舱可以变身为一个私人音乐工作室，为用户提供与专业KTV房间相似的沉浸式唱歌体验。用户通过车内中控屏上的卡拉OK软件选择自己喜欢的歌曲，并连接外置的话筒进行歌唱。配合车内的摄像头、氛围灯和音响设备，打造一个沉浸式的唱歌环境。

• 感官交互体验

系统提供更具包容性的音频环境，以便用户更好地探索唱歌的世界。通过高清触摸屏显示精美的界面、清晰的歌曲列表和歌词，视觉上的吸引力和美感得以提升。音质优秀且逼真的音乐播放效果，以及通过智能音效技术调整的声音效果，为用户带来愉悦的听觉体验。此外，通过巧妙的车内氛围调节功能，如氛围灯光和空气清新器，为用户创造舒适且愉悦的嗅觉体验。

• 用户心理体验

唱歌作为一种富有感染力的情绪表达方式，通过优化音效、灵活性等方面提升用户体验，使得用户在唱歌过程中感到更加愉悦和放松，达到放松和娱乐的效果。在设计界面和交互时，简洁直观的界面设计和流畅的操作，降低用户的认知负荷，使用户能够在驾驶过程中轻松享受音乐娱乐。

• 用户情感体验

情感体验包括所有的情感反应和享乐方面，例如安全感、吸引力、趣味性、舒适度。态度是指人对特定对象的稳定心理倾向，包括用户参与感（如个人偏好、满意度、信任）[5]。通过融合多种感知通道和交互方式，如视觉、听觉、触觉等，用户在唱歌时能够感受到更加沉浸式的体验。座椅和方向盘可能通过振动、加热等方式提供触觉反馈，增强用户的感官体验。这些多模态设计元素相互结合，让用户在唱歌时感受到更加真实、舒适和愉悦的情感体验。

汽车智能座舱唱歌系统通过多模态设计，提供了在感官、心理和情感三方面的丰富体验。在感官方面，系统通过高品质音响和视觉展示，确保音乐播放效果清晰，同时展示歌曲MV或歌词，增加视觉体验。在心理方面，系统为用户提供愉悦的听觉体验，通过智能音效技术调整声音效果，使音乐更加逼真和身临其境。此外，车内氛围调节功能如氛围灯光、空气清新器等，为用户提供舒适和愉悦的嗅觉体验。在情感方面，系统通过欢唱娱乐功能，打造沉浸式的K歌空间，让用户在车内尽情释放情感，增进家庭和情侣之间的互动和关系。整体多模态设计为用户创造了更加丰富、舒适和愉悦的用车体验。

• 智能座舱唱歌界面设计逻辑

在智能座舱中，采用了多模态交互设计，旨在创造出一种更加沉浸式的用户体验。通过融合视觉、听觉、触觉等多种感知通道和交互方式（见图3）。例如语音识别、手势控制和触摸屏，用户可以与车载系统进行更直观、更自然的互动。这种设计不仅结合了视觉、听觉、触觉等多种感官，还借助了情境感知技术，使系统能够根据用户所处情境智能调整显示内容和交互方式。视觉方面，采用了高清触摸屏和车载显示器，提供丰富的视觉内容和信息展示。在听觉方面，配备了高品质的音响系统，以及车内环绕音响系统，让用户能够享受身临其境的音频体验。同时，座椅和方向盘也通过振动、加热等方式提供触觉反馈，增强用户的沉浸感。最重要的是，还利用体感交互技术，通过传感器感知用户的动作和姿态，并将其转化为系统可识别的信号，进一步提升了用户的互动体验。

汽车智能座舱唱歌系统采用多种策略来增强用户的沉浸感，以提供更丰富、更愉悦的音乐娱乐体验。雷石KTV车载唱歌娱乐系统在此方面是一个成功的实践，该系统充分利用了语音识别和语音合成技术，使唱歌娱乐更加便捷和智能化。在操作性能、媒体功能支持、视听效果和后台管理等方面进行了创新设计，旨在提供更好的音乐娱乐体验。此外，借助车载多模态交互沉浸式，用户能够更自然、更便捷地与智能座舱互动，享受更加丰富、更加沉浸式的使用体验。

• 增强欢唱体验的沉浸感

直观、易于使用的界面布局，使用户可以轻松地浏览和选择娱乐内容。可以采用分屏布局，将不同的功能模块分配到不同的区域，如歌曲选择、歌词显示和设置选项等。为了增加用户的沉浸感，座舱唱歌系统在用户唱歌时，提供与歌曲吻合的背景音效，如鼓点、音效、和声等，这样可以增强用户的沉浸感，让用户感受到更真实的演唱体验。

• 提供个性化推荐

座舱唱歌系统可以提供个性化推荐，根据用户的唱歌历史、喜欢的歌曲类型、歌曲频率等因素，为用户推荐更符合其口味的歌曲，这样可以提高用户的使用满意度和沉浸感。

• 提高可访问性

考虑到驾驶员和乘客的不同需求，确保界面设计符合无障碍原则。例如：增加字体大小选择和语音辅助功能，以帮助视力有障碍的用户。同时，确保界面布局合理，按钮和控件的大小足够大，以便驾驶员可以轻松操作。

• 情景模式配合

智能座舱系统可以根据不同的驾驶情景或车内氛围提供相应的音乐推荐。例如：在城市行驶时可以提供轻快愉悦的音乐，而在高速公路行驶时可以提供节奏感强的音乐，以增强驾驶体验。

• 提供社交分享功能

座舱唱歌系统可以提供社交分享功能，比较容易让人关注到的是网络社交入口的接入[6]，用户可以录制自己的歌声或视频，在社交平台上分享给朋友，这样可以让用户更好地与朋友分享音乐、交流心情，提升用户的沉浸感。

• 结语

车辆作为智能座舱的载体，在万物互联的趋势下成为人们生活中的一个终端。车载计算的数据处理能力和多模态交互技术不断发展，智能座舱欢唱系统将更灵活、智能地满足用户需求，提供更丰富的音乐娱乐体验，推动智能座舱的发展，为乘车者带来更愉悦和丰富的汽车出行体验。欢唱娱乐功能为座舱增添趣味性和互动性，通过放松心情、缓解疲劳、增进驾驶员和乘客之间的交流，营造愉快的出行氛围。在智能座舱产品的设计与开发中，重视欢唱娱乐功能的整合和创新至关重要。提供多样歌曲选择、个性化推荐、音效增强、虚拟舞台效果和社交分享等功能，将增强智能座舱产品的吸引力和市场竞争力，满足用户对智能座舱娱乐功能的需求。因此，对智能座舱产品设计与开发来说，注重欢唱娱乐功能的创新和整合至关重要，以提升用户体验并满足市场需求，推动智能座舱领域的发展。

参考文献

[1]马晓娜，张雨欣，于茜.基于多模态信息交互的智能家居设计研究[J].包装工程，2022，43（16）：59-67，115.

[2]刘键，鲁艺，许泽君，等.智能座舱睡眠舒适度的实证研究[J].包装工程，2020，40（22）：66-71，82.

[3]陈昕，朱宣霖.基于多模态交互的智能车载助手设计研究[J].艺术与设计：理论版，2023（8）：109-112.

[4]吴剑斌，张竞元，张凌浩.基于情境感知的车载信息娱乐系统交互设计研究[J].包装工程，2018（16）：189-196，190

[5]谭浩，唐诗妍.智能汽车交互界面用户体验评估方法体系综述[J].包装工程，2023，44（6）：12-24.

[6]柴秋霞，刘毅刚.从设计策略的角度解构多人在线竞技游戏的沉浸体验[J].艺术设计研究，2021（1）：56-60.