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作者:徐業良(2013-01-31);推薦:徐業良(2013-02-10)
附註:本文發表於汽車購買指南雜誌,2013年三月號,史丹福專欄。

汽車儀表板的虛擬化革命

在學校裡教大三機械設計課程,有一個單元是「人因工程設計」。想一想日常生活中使用不同產品的情境(如開車),使用者是由看、聽、觸摸等等方式來感知產品本身或週遭環境的狀況(如引擎轉速、車速、路面不平等等),使用者依據這些感官輸入做出決策,同時將用者的決策以施加力或扭力的方式輸出於機械或產品的零件上(如轉動方向盤、踩油門或踩剎車),產品則對使用者輸出控制做出反應,並且顯示新的輸出。人因工程設計上常常把使用者和產品之間的互動建立成為這樣一個「人機系統(human-machine system)」模型,在這整個人機系統當中,主要是依靠「人機界面(human-machine interface)」來做人和機械的溝通。

好吧,這裡不是在上徐教授的機械設計課,這個月史丹福專欄想討論的主題是汽車上最重要的人機界面-汽車儀表板。

人類感官包括視覺、聽覺、觸覺、嗅覺、和味覺,此外人體內耳前庭可感覺加速度與保持平衡。人體也有所謂「動覺(kinesthetic)」,或者稱作「肌肉感覺」,就是能夠感覺關節和肌肉運動,例如我們即使閉著眼睛、沒有視覺回饋,也能夠輕易地把左右手食指尖互相接觸。就開車而言,這幾種感覺之中除了味覺之外大概都得用上,然而駕駛人最重要的感官輸入應該還是視覺輸入。

視覺顯示最能夠迅速、有效地提供使用者大量資訊,不只是汽車,許多產品的操作上使用者都必須接收產品的視覺顯示(visual display),才能正確操作這項產品,也因此視覺顯示(如汽車儀表板)的設計其實非常重要。

機械或產品上常見的視覺顯示種類包括顯示燈、類比指針顯示、數位顯示、以及圖解顯示方式,不同的視覺顯示方式所能顯示的資訊不同,使用者接收資訊的效率也不同。這幾種視覺顯示方式您在汽車儀表板上都可以看得到,例如方向燈或各種警示燈常常用顯示燈呈現,顯示燈僅能顯示“ON-OFF”型態的資訊,需要配合顏色、燈號閃爍、聲音來提供各種不同程度的警示訊號;警示燈也常常搭配圖解顯示方式,用一個小圖讓駕駛人瞭解現在亮的燈號代表甚麼意思,許多車子儀表板上也會用一個汽車形狀的圖解顯示來表達各個位置的車門是否已經關妥。

傳統的汽車儀表板上如時速、引擎轉速、水溫、油量等等量化資訊,都是採用類比指針顯示,早期這些指針顯示錶也都採用機械式的感測、驅動指針顯示。1980年代後期到1990年代初期,許多汽車儀表板趕著數位科技起飛的潮流,改為完全以數字顯示,看起來非常有科技感,然而數位儀表板很快就褪流行了,現在絕大部分汽車儀表板的時速表、轉速表又都回復成為類比指針式。汽車儀表板指針、數字顯示設計上的轉變其實不完全是成本或科技的問題,主要反而人因工程設計上的考慮。

指針顯示和數字顯示之爭,手錶是另一個例子。比較指針式手錶和數字顯示手錶,類比指針顯示方式可以迅速提供使用者一個概略的量化數字(你瞄一眼指針式手錶就知道大概的時間),使用者卻不容易確認精確的數字資訊;相對的數位顯示方式可以提供精確的數字資訊,但使用者需要花比較多的時間讀取、闡釋資訊,且有時精確的數字資訊對使用者來說並不重要(你通常知道現在大約是十點十分就夠了,不一定要確定是十點九分還是十一分)。

在手錶時間顯示上,數字顯示方式顯然佔了上風,現在大概很少人使用指針顯示的手錶了。就汽車時速、引擎轉速、水溫、油量等等量化資訊來說,經過幾年測試,駕駛人似乎還是偏好指針顯示方式,主要原因也是闡釋數位資訊所需要的時間比較長,會讓駕駛人視線離開路面太久。時速表大概是您開車時最常盯著的一個表,駕駛人只要瞄一眼、「感受」到目前汽車時速處在一個「安全區」就好,並不需要特別確認目前時速是109公里還是111公里。水溫、油量等資訊更是如此,您大概不知道(也不需要知道)正常水溫應該是50度還是60度,您只要看到指針在安全區,知道水溫狀況OK就好。

當然除了人因工程上的考慮之外,使用指針顯示的儀表板也有整體設計和使用者習慣上的考量,指針顯示的儀表板常被認為比較典雅,甚至也有觀點認為,汽車加速時駕駛人看著時速表的指針快速上升,也能增加汽車的性能感和速度感。

您認為呢?

在寫這段文章時,我特別用「數字」顯示而不用「數位」顯示,主要的原因是不管顯示方式是指針還是數字,大部份汽車儀表板上的資訊都是由中控電腦整合的「數位資訊」,早已不是先前機械驅動、類比式的顯示表了。就像您的手錶即使是指針顯示,也多半是電池驅動的電子錶,而不是我小時候戴的那種需要每天上發條的機械式手錶。也因為如此,大部分汽車儀表板是採用指針顯示和數字顯示混搭的方式,有些比較適合以數字方式顯示的資訊(如汽車里程、耗油率等)還是使用數字顯示。

中控電腦整合數位資訊,也開展了所謂「虛擬儀錶(virtual instruments)」的概念,儀表板上的燈號、指針、數字都是接收中央電腦的數位資訊後,依照自己安排和呈現方式的喜好「畫」在儀表板上。LCD液晶螢幕是呈現虛擬儀錶最適合的介面,許多車廠如CadillacMercedesJaguarLand RoverInfiniti等等,和許多電動車、混合動力車,都已經積極往LCD汽車儀表板發展。

長期以來汽車儀表板設計上最主要的限制,就是儀表板空間就只有那麼大,需要顯示的資訊卻越來越多,每個駕駛人對各種資訊需求的程度又不一致,如何安排儀表板配置確實大費腦筋。一個明顯的例子是引擎轉速表,一般汽車儀表板的安排主體大多是時速、轉速兩個大圓表放在正中央,時速表當然非常重要,但是大部分汽車駕駛人好像不怎麼需要看轉速表(純電動車甚至沒有引擎轉速,而應該顯示電池效率),我能不能乾脆把轉速表取消,改放一些別的儀表呢?在美國開車,時速表都是顯示英哩,常常得在腦子裡快速心算,乘上1.6換算成公里,我能不能直接讓時速表改為顯示公里呢?自己年紀真的大了,儀表板上字體能不能放大一些,讓我的眼睛不那麼吃力呢?

LCD汽車儀表板,這些願望都可以實現。

LCD液晶螢幕其實早已占領了許多汽車中控台的顯示區域,駕駛人可以在音響、導航、空調等等不同功能之間切換螢幕顯示資訊。您方向盤下方的儀表板改用LCD的話,您也會得到完全個人化、可以自由配置(configurable)的儀表板,您可以自行把指針顯示改成數字顯示、把英哩改成公里、把儀表板上顯示字體加大,有需要時您還可以把轉速表的區域換成導航地圖、電台或歌曲資訊、倒車影像、來電顯示之類,原本得轉頭到中央面板LCD上才看得到的資訊。

LCD汽車儀表板的時代其實並不太遠,目前已經有少數高檔車配備LCD儀表板,許多平價一些的車款也採用混搭的方式,在儀表板上鑲嵌幾個小型的LCD顯示幕,也有些車款已可讓駕駛人自行設定部分資訊。有些更「激進」的想法,甚至嘗試直接將您的iPad接在車上當成儀表板,不同的App可以提供不同儀表板功能和顯示方式,自由度就更大了。不過直覺想起來,用iPadApp當汽車儀表板還是危險了一些。

智慧型手機或平板電腦有很明顯的個人化特性,我和太太用的是同型號的hTC手機,外觀也許相同,但是整個手機顯示的設定一打開來,就明顯感覺兩個人截然不同的個性。

目前來說,所有的汽車還是「標準化」的方式,同樣的車款不管是外觀、內裝都完全一樣。不久的將來汽車都搭配了可自行設定的LCD汽車儀表板,車主也可以像設定手機一樣,展現您獨特的個人化特性呢!

史丹福專欄,祝您新春如意!