導(dǎo)讀：繼之前我們介紹智能座艙系列文五：它的3種交互方式之隱式交互，今天分享下顯式交互，顧名思義就是駕駛員和乘客主動(dòng)發(fā)起與汽車進(jìn)行互動(dòng)的方式。
與隱式交互相比，駕駛員和乘客等用戶可以通過對(duì)話、主動(dòng)執(zhí)行任務(wù)、手勢(shì)等方式與智能車輛助手進(jìn)行顯式交互。智能座艙在主動(dòng)與用戶互動(dòng)的同時(shí)，還需要考慮各種文化和地理因素。例如，不同的手勢(shì)在意大利或日本可能意味著不同的東西。此外，通過分析用戶的情緒，智能座艙可以適當(dāng)?shù)卣{(diào)整其交互方式，從而產(chǎn)生更多的移情交互。
總的來講顯式交互其主要包括以下四個(gè)方面：
1、基于語音的交互
2、基于顯示屏的交互
3、基于觸覺的交互
4、多模式混合界面交互
基于篇幅我們把顯式交互劃分為兩部分，本文主要是分享語音以及顯示交互
一、基于語音的交互
語音用戶界面 (VUI) 可以通過允許駕駛員與車輛進(jìn)行交互而大大減少駕駛員的分心，而無需將視線從道路上移開或?qū)⑹謴姆较虮P上移開，并減少視覺認(rèn)知負(fù)荷。
當(dāng)前語音交互分主機(jī)廠自己的，還有集成第三方助手當(dāng)前主機(jī)廠自己的語音助手如我們之前介紹蔚來的Nomi,小鵬的小P(小鵬的自動(dòng)駕駛XPILOT以及智能座艙Xmart OS) 還有寶馬的，帶有“嘿，寶馬！”的 BMW 智能個(gè)人助理。奔馳的MBUX語音助手，當(dāng)然還有Nvidia英偉達(dá)的 AI 智能汽車信仰中介紹的Drive concierge等。
集成的第三方助手，例如國內(nèi)的天貓精靈，百度的小度等，例如國外的 Amazon Alexa 和 Apple CarPlay。
數(shù)字語音助手 (VA) 需要理解以自然方式提供的命令，而不依賴于需要對(duì)用戶進(jìn)行事先培訓(xùn)的預(yù)定義關(guān)鍵詞。車載功能，如信息娛樂、氣候控制、通話或發(fā)送短信等通信、車輛狀態(tài)（如剩余燃料），甚至通過與其他語音助手同步提供車外幫助。導(dǎo)航是最常用的 智能語音任務(wù)之一，其中駕駛員可以在旅途中請(qǐng)求導(dǎo)航方向，而無需在觸摸屏控制臺(tái)上鍵入內(nèi)容，也無需在安全關(guān)鍵駕駛條件下查看顯示路線。在長(zhǎng)途駕駛中，尤其是在夜間，眾所周知，與前排座位上的同伴交談?dòng)兄诒３竹{駛員的警覺和清醒。
然而，增加駕駛員認(rèn)知負(fù)荷的對(duì)話（例如手機(jī)對(duì)話）可能不利于駕駛員的警覺性。此外，被動(dòng)傾聽可能不如主動(dòng)參與對(duì)話有效。因此，已經(jīng)進(jìn)行了研究，其中駕駛員和 VA 進(jìn)行隨意的對(duì)話，而不是語音命令的信息收集序列，并且已經(jīng)表明它可以有效地防止駕駛員分心。研究表明，與 VA 進(jìn)行短暫的間歇性對(duì)話有助于提高駕駛員的警覺性。此外，已經(jīng)進(jìn)行了基于駕駛模擬器的研究，以表明 VA 應(yīng)該提供自信的聲音來吸引駕駛員的注意力。Large 等人的工作提供了設(shè)計(jì)對(duì)話 VA 以使駕駛員參與自然對(duì)話的指南。
語音助手還可以幫助提醒駕駛員注意迎面而來的緊急車輛。警報(bào)器是由警車、救護(hù)車和消防車等緊急車輛發(fā)出的獨(dú)特聲音。緊急車輛發(fā)出警報(bào)聲，提醒其他車輛和行人讓路。由于現(xiàn)代汽車的駕駛員分心或隔音，駕駛員可能不知道迎面而來的緊急車輛。基于聲學(xué)的緊急車輛檢測(cè)方法并為駕駛員提供聲學(xué)和/或視覺警報(bào)是解決問題的一種方法。Meucci 等人在工作中開發(fā)了一種通過基于信號(hào)處理的音高檢測(cè)算法的初始實(shí)時(shí)警笛檢測(cè)系統(tǒng)。先前關(guān)于警報(bào)器檢測(cè)的工作已擴(kuò)展到聲源定位，并向靠近聲源的駕駛員提供警報(bào)。提出了一種基于 CNN 的集成模型，用于將交通聲景分類為噪聲、警笛聲和其他車輛聲音。該方法展示了 96% 的準(zhǔn)確度，即使是短 0.25 秒的樣本也能正確分類緊急警報(bào)器。
人車交互的一大挑戰(zhàn)是從 3 級(jí)駕駛到手動(dòng)控制的 TOR（響應(yīng)時(shí)間），考慮到駕駛員的情境意識(shí)和分心程度，其中語音助手可能很有用。已經(jīng)對(duì)駕駛員在有和沒有 語音的情況下發(fā)出 TOR 后進(jìn)行控制所花費(fèi)的時(shí)間進(jìn)行了研究。語音 提供了關(guān)于交通狀況、信息娛樂建議和日歷事件提醒的對(duì)話式討論。這些研究是在駕駛模擬器中進(jìn)行的，結(jié)果表明 語音幫助及時(shí)接管了 39%。因此，其他研究也評(píng)估了在 3 級(jí)自動(dòng)駕駛期間使用對(duì)話式語音進(jìn)行接管請(qǐng)求。該研究表明，基于倒計(jì)時(shí)的簡(jiǎn)單界面在可用性和感知接受度方面排名最高，但參與度最低，他們提出了 TOR 基于對(duì)話的交互設(shè)計(jì)指南。
但語音交互由于其順序性和時(shí)間性而存在固有問題。輪流或者打斷問題很常見，其中用戶不確定語音助手是否正在傾聽或準(zhǔn)備響應(yīng)。用戶還需要依賴本質(zhì)上是短暫的短期記憶。當(dāng)駕駛員需要在主要任務(wù)和三級(jí)任務(wù)之間執(zhí)行多項(xiàng)任務(wù)時(shí)，這種對(duì)短期記憶的依賴可能會(huì)在駕駛?cè)蝿?wù)期間產(chǎn)生問題。此外，用戶抱怨在訪問特定菜單等語音交互過程中缺乏控制。這激發(fā)了 下一節(jié)中討論的多模式交互的使用。
二、基于顯示的交互
我們?cè)谥暗?a href="http://www.mgsoxford.com/newsshow-850.html" target="_blank">智能座艙系列文二- 它背后的5種交互技術(shù)之視覺。文中提到當(dāng)前大屏?xí)r代，所以顯示交互例如HMI都非常重要，當(dāng)前顯示輸入可以是傳統(tǒng)的基于按鈕和旋鈕、基于觸摸屏的交互、語音交互或基于手勢(shì)的交互。當(dāng)前車載顯示主要分三種：
1、普通屏幕顯示
2、3D屏幕顯示
3、AR 抬頭顯示
普通屏幕顯示目前已經(jīng)普及，目前HUD，特別是AR-HUD 和 HMD是發(fā)展的方向和重點(diǎn)，將信息豐富的虛擬元素與真實(shí)場(chǎng)景融合在一起，防止駕駛員將視線從道路上移開。HUD 通常用于高速駕駛，因此駕駛員在通過交通時(shí)無需將視線從道路上移開。正如人們想象的那樣，對(duì)于 HUD 和 HMD 來說，將對(duì)象或線索固定到現(xiàn)實(shí)世界場(chǎng)景中，頭部姿勢(shì)跟蹤和注冊(cè)是必要的。配準(zhǔn)方法能夠以精確的方式將虛擬對(duì)象/文本固定到真實(shí)世界的場(chǎng)景中。以下是必要的而且是難點(diǎn)：
1）車輛的絕對(duì)位置以及姿態(tài)
2）頭部和眼睛相對(duì)于車輛坐標(biāo)系的相對(duì)位置和方向
3）識(shí)別和跟蹤車輛外部的物體（例如車輛）
我們?cè)谥疤峁┝岁P(guān)于頭部姿勢(shì)估計(jì)的詳細(xì)描述 。配準(zhǔn)算法需要是實(shí)時(shí)的，以防止視覺延遲問題，適應(yīng)車輛振動(dòng)、快速的頭部或眼睛運(yùn)動(dòng)以及來自真實(shí)場(chǎng)景的遮擋。提出了一種實(shí)時(shí)配準(zhǔn)算法，AR HUD 應(yīng)用的平均配準(zhǔn)時(shí)間為 0.0781 秒，從而避免了視覺延遲問題。車輛振動(dòng)可能會(huì)導(dǎo)致注冊(cè)問題，并提出了一種在大振動(dòng)期間從 HUD 隱藏虛擬對(duì)象的方法。Jiang 等人的工作對(duì)基于 AR 的系統(tǒng)的注冊(cè)方法進(jìn)行了全面審查。AR HUD 還提出了獨(dú)特的照明和色彩混合挑戰(zhàn)。
與汽車應(yīng)用一樣，在白天和夜間駕駛期間，環(huán)境光的變化很大，需要在 AR HUD 中進(jìn)行補(bǔ)償才能讓駕駛員看到。為了解決這個(gè)問題，設(shè)計(jì)了一種主動(dòng)策略，該策略對(duì)背景場(chǎng)景和環(huán)境光進(jìn)行采樣，以自適應(yīng)地調(diào)整顯示的 AR 圖像的亮度和顏色。此外，在設(shè)計(jì)顯示元素時(shí)，雜波起著至關(guān)重要的作用，如果設(shè)計(jì)不當(dāng)，可能會(huì)對(duì)可用性產(chǎn)生負(fù)面影響。此外，HUD 中的意外遮擋可能會(huì)導(dǎo)致事故，其中虛擬對(duì)象直接放置在駕駛員的視線中并遮擋了前方的真實(shí)場(chǎng)景。因此，強(qiáng)大的配準(zhǔn)算法對(duì)于部署沉浸式和信息豐富的 HUD/HMD 是必要的。
3D顯示器可用于提供被動(dòng) 3D 格式的顯示信息?？梢酝ㄟ^自動(dòng)立體顯示器提供警報(bào)和其他必要信息，因?yàn)橐阎?3D 信息可以更快地吸引人類注意力。例如，已經(jīng)進(jìn)行了研究以調(diào)查汽車儀表板中自動(dòng)立體顯示器的使用，并發(fā)現(xiàn)用戶在使用類 3D 顯示器的次要任務(wù)中表現(xiàn)更好。這些研究為將 S3D 顯示器整合到車輛中提供了指導(dǎo)。還有一個(gè)權(quán)衡，因?yàn)閺?fù)雜的顯示器對(duì)駕駛員來說更具吸引力和身臨其境，但會(huì)增加對(duì)主要任務(wù)的分心。因此，在結(jié)合3D顯示器時(shí)需要考慮適當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)。
作者：Vehicle Pirate Jack
