启飞汽车

摘要

    本文从汽车内饰设计的构成入手, 分析了汽车内饰设计中设计理念、总布置、硬件样式设计、色彩材质和人机交互这五个层级的特点及之间的联系。通过对自动驾驶技术发展状况及其分类方法的调研和分析, 阐释了自动驾驶技术对汽车内饰设计、用户出行方式和交通体系的影响。

一、汽车内饰设计构成

1. 汽车内饰设计现状综述

    汽车内饰是汽车设计最重要的组成部分之一, 从设计对象来考量, 汽车装饰设计可以分为外饰设计和内饰设计两大部分, 外饰设计强调雕塑感、整体感、速度感等, 内饰设计强调情感化、品质感、使用体验等。汽车内饰是一个复杂的环境, 集成了驾驶、乘坐、娱乐、储物等各种各样的功能, 交叉了机械工程、电子电器、人机工学、信息交互等学科。相较于外饰设计涵盖多种材料的配合、人机的配合、不同功能的配合, 汽车内饰是用户和汽车产生互动的环境。
    近年来, 汽车内饰设计越来越受到重视。一方面, 汽车内饰日益受到消费者的关注, 汽车购买行为研究显示, 内饰是影响购买决策的重要因素之一。汽车外饰偏重于造型, 给用户留下的是视觉上的印象, 影响购买结果的作用强烈但是短暂;内饰则在用户长时间的使用和互动的过程中留下深刻的使用体验和心理感受, 是持续的作用。另一方面, 自动驾驶技术、人机交互技术和新材料的不断发展, 给汽车内饰设计开辟了全新的空间, 人们有了更多的选择和改变的可能性。

2. 汽车内饰设计构成

    汽车内饰设计可以分解为五个层面, 分别是设计理念 (Design Concept) 、总布置 (Package) 、硬件样式设计 (Hardware Design) 、色彩材质设计 (CMF) 和人机交互设计 (HMI) , 如图1。总布置是汽车研发的大框架, 决定着汽车各大功能块的具体位置, 也是内饰设计的基础, 座椅、仪表台、中央控制台、门板等的位置都是由总布置来决定的。硬件样式设计是指座椅、仪表台、中央控制台、门板等部件的具体造型及其各部分之间的配合, 它是内饰设计的重点部分, 奠定了汽车内饰的基本格调和物理尺寸, 并涉及人机工程学, 关系到人在车内的舒适度。色彩材质设计的目标是通过赋予汽车内饰硬件不同的表面材质、纹理和色彩等, 来营造不同的视觉感受、触觉感受和心理感受, 和总布置、硬件样式设计相比, 更加感性, 是保证内饰设计整体品质感的关键一步。随着汽车信息化和智能化的发展, 人机交互设计变得越来越重要, 包括自动驾驶技术在内的信息技术正在逐步改变人在车内的需求和活动方式, 人和车、人和人、车和车之间的信息流通变得日益频繁和必要。设计理念是关于汽车内饰的一个故事或概念, 赋予汽车内饰灵魂, 帮助用户更好地理解内饰设计, 从感性的角度提升用户对汽车内饰的好感度, 使用户更加容易接受和欣赏内饰设计。

 
 
表1
 
 

二、自动驾驶技术概览

    汽车的内燃机平台技术已高度成熟, 新能源革命亦日益临近, 智能化技术或将改变交通体系的格局。在从功能汽车 (Featured Car) 向智能汽车 (Smart Car) 的转变过程中, 内在动力是智能汽车对非结构化环境适应性的提高, 其中自动驾驶是智能汽车时代标志性的技术。自动驾驶技术给未来交通带来的可能性引起了科技产业的关注, 以美国谷歌公司为代表的互联网公司率先开始了自动驾驶技术研究。2009年, 谷歌在其总部所在的山景城开始驾驶试验。到2016年7月为止, 谷歌共试验了289万公里, 总计发生事故13起, 主要为后车追尾事故 (谷歌无责) , 无人员伤亡记录。2018年3月中旬, 美国亚利桑那州发生了首起自动驾驶汽车致死的案件, Uber公司的自动驾驶测试车在公路上将一位横穿马路但未走人行横道的中年妇女撞伤, 伤者在被送往医院后死亡。目前, 对自动驾驶技术分级的方法认可度较高的是由国际自动机工程师学会 (SAE International) 提出来的, 该分类方法也被美国交通运输部 (DOT) 公布的首个关于自动驾驶的政策文件《联邦自动驾驶汽车政策》 (Federal Automated Vehicles Policy) 所采用, 该方法将汽车自动驾驶技术发展阶段划分为六个层级, 如表1。从L0到L5:L0代表没有自动驾驶的成分;L1表示拥有驾驶辅助技术, 如自适应巡航功能等;L2表示有一定自动驾驶功能, 目前特斯拉和谷歌的自动驾驶技术都集中在这一阶段;L3表示有条件的自动驾驶功能;L4表示有高度的自动驾驶功能;L5则表示拥有完全的自动驾驶能力。其中L0到L2阶段由人来监控路况, 其余的阶段则由自动驾驶系统来监视路况, 被称为高度自动化车辆 (Highly Automated Vehicle, HAV) , 因此从L2到L3是质变的过程, 路况监控者由人变为系统。目前我国还没有出台针对自动驾驶的相关法律法规, 由于智能汽车众多技术标准尚未明确, 欧美国家出台的法规也不得不采用弹性的概念和规定, 其中德国于2017年5月通过了首部针对自动驾驶汽车的法案, 该法案明确允许“按规定使用”自动驾驶功能。
    在国际自动机工程师学会 (SAE International) 提出的五级分类法的基础上, 根据自动驾驶技术对内饰设计的影响程度归纳为三个层级:人工驾驶时期、轻人工时期和自动驾驶时期。人工驾驶时期对应L0至L2阶段, 自动驾驶技术不会影响汽车内饰的设计;轻人工时期对应L3和L4阶段, 驾驶员和自动驾驶系统共同操控车辆, 并且人工干预的成分会越来越少, 只需处理一些特殊情况, 汽车内饰会随着驾驶频率的下降而发生改变;自动驾驶时期对应L5阶段, 即完全自动驾驶, 汽车内饰的格局会因“驾驶”主题的消失发生根本性的改变。

三、自动驾驶对汽车内饰设计发展的影响

1. 以人为中心的内饰设计

    汽车内饰设计由人体生理尺度、使用需求和客观存在三大因素决定, 见图2。首先, 汽车是为人而设计的, 汽车是为数不多的需要用户进入其内部并进行复杂活动的工业产品, 也是民用工业产品里体量最大的, 因此它的设计与人的生理尺度息息相关;其次, 人具有丰富的内心活动和需求层次, 不同文化背景的人有着不同的审美需求, 不同的内心活动对应不同的出行需求, 汽车的开发周期通常在两三年, 如何预判并尽量满足用户未来的需求是内饰设计的重要工作内容。汽车内饰设计既受到客观因素的制约, 也从中得到启示。客观存在是指整个交通体系, 包括道路资源、交通规划、生产成本、技术和消费能力等, 这一系列客观因素随社会发展不断变化。
    以乘用车的宽度为例, 无论汽车的定位如何变化, 以及外形高度和长度如何变化, 绝大部分的乘用车的宽度都会在1750毫米左右, 误差在150毫米, 这个范围是以上三大因素综合决定的。一方面, 汽车开发时需要考虑人机工程学中第5百分位到第95百分位尺寸区间的用户, 这个区间已经覆盖了绝大部分的人群, 在此基础上再进行一系列实验, 结合用户的使用需求和车辆的工程结构, 可以得出适合两人并排乘坐时所需的最小尺寸, 它决定了车辆宽度的下限;另一方面, 有限的道路资源和必要的成本计算等现实因素限制车辆变得过宽, 这些因素共同设置了车辆宽度的上限。
 

 
3.沃尔沃2017款XC90内饰顶视图 (左) 和大众2018年概念车ID_Vizzion_Conce (右)
 
4.奔驰2015年概念车F015 (左) 和宝马2016年概念车Vision Next 100 (右)
 

    总之, 无论技术如何发展, 交通体系如何变化, 人都是整个系统的中心和出发点, 满足人的出行需求是整个系统存在的意义。

2. 汽车内饰五要素分析

    (1)自动驾驶技术作为原动力, 推动了汽车内饰的设计概念从“驾驶”主题向“场景式”主题转化。在汽车发展的一百多年时间里, “驾驶”成为汽车关键词, 它表征了人和车的主要互动关系, 这种关系奠定了汽车内饰的基本形态和制式。从“驾驶”这个主题出发, 以往的内饰概念大都是运动、速度、激情、驾驶乐趣、驾驭等等, 这类概念强调驾驶员对车辆的操控, 从而衍生出包裹式座椅、赛车风格、战斗机驾驶舱风格、环抱式内饰等硬件样式设计。
    自动驾驶技术正在逐步消解“驾驶”这种最基本的人车互动关系, 驾驶员也会逐渐丧失对车辆的控制权, 直至驾驶员这个角色消失。引领未来汽车内饰设计发展的将是“场景式”的主题, 这类概念将回应以下这种关切:人们如何更高效或更有意义地度过自动行驶的时间。未来汽车内饰的设计概念将与用户的生活方式紧密联系起来, 生活方式和出行需求的多样性决定了汽车内饰设计“场景式”主题的多元性。所谓场景式内饰, 是指未来汽车内饰作为一个移动空间, 将成为人们生活场景的延伸和补充, 客厅、卧室、办公室、健身房或餐厅等室内空间对应人们不同的生活场景, 这些场景是人们生活方式的具体化, 汽车内饰不仅在人的行为逻辑上会和上述室内空间产生衔接, 而且在物理空间上也可能相互融合。例如, 汽车内饰可以是客厅的场景化, 功能上满足用户在客厅中大部分的需求, 用户在车内可以延续原本在客厅的活动, 回到住所时车内的座椅可以作为沙发的一部分进入客厅, 实现无缝衔接。当用户在室内空间的活动被移植到移动空间来的时候, 场景式的设计概念将是汽车内饰的必然选择, 不同的场景式主题反映了用户不同的生活方式和出行需求。
    (2)自动驾驶为汽车内饰的硬件样式设计提供了新的方向和思路。从宏观来讲, 自动驾驶将改变传统汽车内饰设计是以驾驶员为中心的格局, 如图3左所示, 在沃尔沃XC90内饰的顶视图中, 内饰的功能和设计细节都环绕在驾驶员周边, 设计重点和视觉中心都集中在标红区域, 而自动驾驶取消了驾驶员的角色, 使内饰变得更加均衡。根据设计概念的不同, 或简洁或复杂, 如图3右所示, 是2018年大众推出的概念车ID_Vizzion_Conce, 强调汽车内饰的整洁。谢佳伟等对电动汽车内饰设计风格进行了分析归纳, 认为目前存在“有机造型”和“有机解构造型”两种风格。有机造型风格主要体现为柔美圆润的有机自然形态, 有机解构造型风格主要体现为复杂结构的片体式错层形态。Helmut Leder等通过用户研究的手段也证实用户对有机和曲线风格的内饰更感兴趣。进入自动驾驶时期, 内饰设计依然会以“有机”“参数化”等作为关键词。微观来看, 自动驾驶技术对内饰的影响是渐变式的, 在轻人工时期, 随着驾驶频率的下降, 变化首先体现在操纵硬件的退化。例如方向盘, 随着使用频率的不断降低, 为了留出更多车内空间, 其尺寸会慢慢变小, 而且在自动驾驶模式下会折叠隐藏, 如奔驰公司2015年发布的概念车F015和宝马公司2016年发布的Vision Next 100概念车, 见图4。通过线控技术, 方向盘或操纵杆可以放置在驾驶室的任何位置, 也摆脱了方向盘支柱带来的不便和束缚。
    自动驾驶宏观上打破了以驾驶员为中心的内饰设计格局, 开创了多元化的内饰硬件设计风格, 在微观上降低了操纵硬件的使用率, 进而改变了其形态和布局。
    (3)自动驾驶技术使总布置多元化。总布置形式将从以驾驶员为中心的一元结构逐渐转化为以用户需求为中心的多元结构。自动驾驶技术的发展是逐渐解放汽车驾驶员的过程, 也是传统内饰布置形式逐渐瓦解的过程。驾驶员在传统汽车中承担着操控汽车的责任, 关系着车上乘客的生命安危, 因此也受到诸多限制和保障, 如严格限制驾驶员饮酒, 限制固定的座位操控汽车, 保障驾驶员足够的视野范围和操作空间等。因此, 传统的内饰布置是围绕固定的驾驶员位置展开的。但随着自动驾驶的来临, 驾驶员逐步丧失对车辆的控制权, 对驾驶员相应的限制或保障也越来越少。随着对驾驶员的空间和视野等因素的突破, 汽车布置形式也产生了更多的灵活性和多样性。如图5展示了不同的座位布置的可能性, 图6是雷诺汽车2018年在日内瓦车展亮相的概念车EZ-GO-Concept。根据不同的用户需求, 车辆的内饰布置会呈现高度的多样性, 同一辆车的布置形式也可能因需求而变化。
 

 
6.雷诺2018年概念车EZ-GO_Concept
 
7.车身和车盖 (上) , 典型的上下分层的内饰色彩材质设计 (下)

8.人、车和道路系统的信息交互

    (4)自动驾驶丰富了色彩材质设计的思路。传统的外饰设计横向将汽车分为上下两部分:车体 (body) 和车盖 (Green House或Day Light Opening, 简称DLO) , 如图7上标红区域即车盖部分。一方面为了呼应外饰上下分层的形式, 另一方面考虑到生产和装配工艺, 内饰的色彩材质通常也会采用上下分层的逻辑来设计。内饰的A柱、B柱、C柱和顶棚的颜色和材质是一致的, 仪表台和门板的色彩材质是一致的, 如图7下。随着自动驾驶技术的不断成熟, 对视野的硬性要求逐渐降低, 车体和车盖的交界面也没有必要近似平面, 车盖的构成也可能不同于目前A柱 (B柱) 、C柱和车窗的组合, 相应的色彩材质搭配方式也将更加多样化。
    另外, 由于驾驶员需要操控车辆, 出于安全考虑, 内饰色彩材质应尽量避免分散注意力的设计, 如过分刺激的颜色、强烈的对比、指向性强的线条元素等, 这些可能加剧驾驶员冲动的情绪, 而过多的暖色、柔软的材料、缠绕的线条灯元素会使驾驶员更加困倦。自动驾驶技术取消了驾驶的行为, 上述的限制也将消失, 为色彩材质设计提供更大的发挥空间。
    (5)自动驾驶和其他信息技术共同扩展了人车交互概念的外延。自动驾驶技术使用户在车内的活动从以驾驶为中心的一元结构扩展到了以用户需求为中心的多元结构, 活动内涵的变化导致人车交互内涵的变化。传统的人车交互是以驾驶员和外界的信息交流为主体的, 包含路况信息输入、车辆信息输出两个方面。按照人的感官可以分为视觉、听觉和肢体控制三大类:由各种车灯、四周车窗、车内外后视镜、中控显示屏等要素组成的视觉交互系统, 由汽车喇叭、语音提示、倒车雷达、语音识别等要素组成的听觉交互系统, 包含方向盘、脚踏板、档把、各种按键旋钮触控屏等在内的肢体交互系统。
    人的感官并没有随着技术的发展产生变化, 依然以视觉、听觉和肢体控制为交互基础, 自动驾驶使人和道路体系之间的信息交流大大减少, 但是人和车、人和人、车和车之间的信息流通将更加频繁, 见图8。人车交互的目标是, 在车辆自动行驶的过程中, 如何使用户更加生活化地休闲或更加高效地工作。随着虚拟现实等技术的发展, 车内用户在远程通讯过程中可以获得包括触觉在内的多感官交互体验, 汽车内饰设计的方法也会更加多样化, 提升设计的效率。在车内用户间的交流、不同车辆内用户的交流、车辆之间的互动等维度上, 自动驾驶技术将推动建立一个立体的多媒介的人车交互模式。

结语

    内燃机汽车对人类的交通方式产生了深远的影响, 也彻底改变了城市面貌, 同时也伴生了城市规模庞大、交通形态复杂、拥堵等问题。自动驾驶技术连同其他信息技术不仅会重塑汽车本身的形态, 对积弊已久的城市交通问题更是一剂良药。一方面, 它从车联网的角度推动交通体系向更高效、更智能的方向发展, 提高出行效率, 提升出行体验;另一方面, 场景式的内饰设计概念也拓展了商业模式的创新空间, 模块化、个性化定制、租赁或共享等商业模式也能有效地优化城市交通。自动驾驶技术使用户在出行过程中获得越来越多的自由, 人们对汽车的关注点不再是“驾驭”, 而是如何更好地利用这个“移动空间”。
 
 
作者：郝瑞敏  来源：装饰
 

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