從寶馬新5系的手勢控制,看人機交互難題

人工智能 人機交互 BMW 豪華車 汽車之家 2017-06-08

對全新一代寶馬新5系Li轎車(下文簡稱“新5系”)來說,用“全新科技”為自己背書非常重要:因為在此之前,奔馳新E系的上市獲得了非常積極的評價;在此之後,還有全新一代奧迪A6在伺機而動。

所以,如何讓自己在“運動和操控”之外還有更多的勝算,接招奔馳出招奧迪,“科技”自然是最佳的助攻,一方面繼奔馳之後做差異化,另一方面搶奧迪之前,在科技層面佔坑。

從寶馬新5系的手勢控制,看人機交互難題

即將在華晨寶馬新大東工廠量產的新5系Li轎車

不過,科技是一把雙刃劍,雖可以吸引眾人眼球,但也會帶來風險。在車雲菌看來,新5繫上搭載的“手勢控制系統”就是這麼一個“吃螃蟹”的技術。雖然領先他人一步率先搭載,但如果不能實現技術的進一步優化,也沒開發出可進一步擴展利用的領域,那麼單純一個“手勢控制系統”,很難對駕駛員在車內的人機交互需求起到改善作用。

工作原理:

在新5繫上,這套“手勢控制系統”通過中控臺上方的3D攝像頭髮出光線,根據光線發射與接受設備之間的時間差來分析出手勢的變化。最終得到的數據會傳遞給車載系統的控制單元,由控制單元調出與識別出的手勢相對應的功能,然後與系統中預設的6種手勢相匹配,下達相應的操作指令。

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新5系天窗前的兩個紅外線探頭(照明燈和SOS模塊之間的位置)

由於測算光線傳播的時間差需要精度極高的設備,所以這種技術對於硬件的要求非常高,眼下業內對這個技術稱之為“TOF”(Time of Flight,飛行時間)。此外,該技術還在系統內預留了一個讓用戶自定義的手勢控制動作,用戶可通過食指和中指空中點擊進行個性化手勢設定,例如“引導至家庭住址”、“開關靜音”、“最近使用的菜單”或“歷史通話”等。

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可以說,這種脫離了傳統物理按鍵的人機交互技術,確實能實現簡化車內設計、降低駕駛員操作難度的目的。但考慮到“手勢控制”並不是一個新技術(早在2015年初的CES展,大眾就曾在Golf R Touch概念車上展示過手勢控制的應用)。所以許久之後的今天,這個技術最終花落新5系,還是由於技術存在的若干爭議導致的。而且在新5繫上,依車雲菌的看法,圍繞這些爭議也需要進一步的技術演進來解決:

1、誤操作的概率

目前,除了寶馬採用紅外光技術來識別手勢之外(技術來自德爾福),業內還有利用毫米波雷達、結構光和圖像識別技術(雙攝像頭)等流派。不過,無論哪一種技術,都對駕駛員的手勢有限制要求——手指指令必須在一個特定的3D空間內操作。

如寶馬採用的技術,對手勢指令的要求是手勢必須在中央扶手、換擋桿到中控屏幕的縱向長度範圍內執行動作,同時寬度也要限制在腰部到肩部之間的位置。

與此同時,所有手勢還必須符合系統對動作標準的要求。譬如新5系對“接聽、拒聽電話、控制音量,或進行翻頁查詢交互界面信息、縮放地圖頁面”等控制命令分別對應“左右揮手、空中輕點、手指畫圈以及兩個手指的平行或斜向拖曳”等手勢。

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正由於要求比較多,所以可以說這套手勢控制系統並不是非常成熟,這一點你從新5系依然保留了可以對應同樣功能的物理按鈕便能判斷出來。在特定情況下,指令手勢難免會與一些自然手勢產生衝突:

比如駕駛者在車內,用手指向車外某一個方向,或者向車外某人揮手告別時,駕駛者的動作便存在誤觸發手勢控制系統的可能性。根據執筆菌一個同事對新7系手勢控制系統的使用感受,那套手勢控制系統對不同手勢指令的正確識別率也不同。

之前,奧迪為了避免這個問題,曾在自己的手勢控制系統中引入了一個“觸發機制”,就是把右手放在控制區內做一個下壓動作來激活手勢控制系統,不過這很明顯是一個冗餘設計,與其這樣激活手勢控制系統再操作,還不如直接操作機械按鈕來得方便。

所以,如何讓手勢控制系統“智能地”識別命令手勢,在準確率和過濾誤差的冗餘度方面做到均衡,是手勢控制系統能不能好用的關鍵,同時也是對眼下手勢識別技術的一大挑戰。

2、效率的相對性

在新5繫上,如果說你想操作音量控制功能,那你需要在指定位置用食指“畫圈”,順時針畫圈是放大音量,逆時針畫圈是減小音量,根據上文中那個同事的意見:這個功能比較好用,但需要先熟悉一下控制手勢的操作位置。

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但在執筆菌看來,類似音量操作這種功能,是沒必要通過手勢控制系統來實現的。

如果說把手勢控制系統和傳統中控臺的音量旋鈕相比,前者或許還有一定優勢(畢竟操作後者需要駕駛者分心,看一下旋鈕的準確位置)。但是當手勢控制系統和多功能方向盤上的音量調節按鍵比起來,前者幾乎可以說是在易用性上完敗——因為方向盤上的音量按鍵是一個2D平面操作,操作它甚至不需要駕駛員鬆開手或用眼睛看,但手勢控制系統是一個3D空間操作,還需要駕駛員關注手擺放的位置。所以說,用手勢控制系統來調整音量的這個功能,是個非常典型的“為了設計而設計”案例。

所以,現階段手勢控制系統還處於全新的發展階段,對指令方式和人機交互需求的理解非常膚淺。基於此,前端供應商在研發手勢控制系統的時候,不但要考慮到硬件性能和準確率等基本問題,也要和主機廠合作,探討相應功能在相應產品上是不是符合用戶使用情境,對現有的操作習慣是否會起到優化作用,並最終提高人機交互效率?如果不是,那單純為了宣傳技術噱頭而增加功能的行為,就是對消費者的錢包耍流氓。

3、對其它功能的替代性和補充性

在新5繫上,涉及人機交互的創新功能不單單體現在一套“手勢控制系統”上,其它像優化之後的觸摸屏、傳統i-Drive按鈕和新穎好玩的“自然語音識別系統”(相關文章請點擊《這臺寶馬318Li除了用上三缸1.5T,還能聽懂“人話”,你相信嗎?》)也都一併出現。這說明:在眼下諸多人機交互技術相對獨立、大家都不完全成熟的條件下,多技術融合搭配是提高用戶體驗和可靠性的主流辦法。

因此,如果能讓手勢控制系統和其它人機交互技術一起合作,無疑是一個互利互補的好事情。譬如,如果我們能把新5系的手勢控制系統和自然語音識別系統結合工作,無疑會大大提高操作的便利性和準確度。

同時,如果嘗試一些新穎的“懸空觸覺彈力回饋技術”來輔助手勢操作系統,會讓用戶操作起來的質感更好,同時也延續了自己的使用習慣。

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懸空觸覺彈力回饋技術

關於“懸空觸覺彈力回饋系統”:這套系統旨在讓你在空中做出觸控操作時,手可以感受到類似操控物理按鈕的觸覺反饋。這背後的技術原理是在觸控區設計一個超聲波發射設備,通過氣壓變化,在某個特定位置匯聚幾個聲波高壓點,追蹤手的位置憑空“捏”出一個虛擬的三維立體物件,它也可以是一個“旋鈕”或“按鍵”。

現實生活中,很多人也在不斷復現這個技術,譬如很多人在開快車時,喜歡五指併攏,把手伸到窗外,感受車速和手中“罩杯尺寸”之間的線性關係,就是一種同源的“技術”。

4、可延展性

對眼下新5系的手勢控制系統來說,使用反饋應當相對平淡,這主要是因為它的功能相對簡單直白。但隨著未來自動駕駛技術的普及,手勢控制系統或許會大大解放駕駛員的雙手,並在車內大肆釋放各種創造力:

譬如,在一輛自動駕駛的車裡,我們可以像鋼鐵俠在自己的實驗室裡那樣,通過手勢控制技術和VR技術,完成絕大多數和駕駛無關的事情;同時,眼下的一些手勢控制技術可以實現對空間物體的高精度定位和掃描,所以對未來的汽車來說,利用此項技術可以輕易識別人的長相,判斷出是否是自己的車主,這對駕駛員就意味著可以拋棄物理鑰匙,直接刷臉開車了。

從寶馬新5系的手勢控制,看人機交互難題

車雲小結:

無論是新5系還是任何緊隨其後,在其它車型上出現的手勢控制系統,受眼下的技術制約,它們在未來一段時間內都不會具有對人機交互樣態的實質性顛覆能力。但是隨著自動駕駛等技術的逐漸實現,手勢控制系統作為核心系統的支撐技術,對擴展人機交互應用的意義無比重大。

所以,如果能繼續探索並優化現有的人機交互技術和應用理論,明確手勢控制系統的行業技術標準,使其逐步能實現智能學習、對其它功能的融合、並拓展出全新的應用領域,未來我們和汽車溝通的主要媒介,或許已經誕生在眼下。

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