hmi车技1

╰+攻爆jí腚メ 2022-11-05 13:52 105阅读 0赞

\-本篇文章首发于站酷，大约8500字，阅读时间大约十五分钟，请知悉。

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\*\*-对自己说的话：\*\*不管工作有多忙，都要想办法挤时间留给自己，做一些工作以外同时也能提升自己能力的事情。

作为设计师，就要学会分享，不止为了自己，也是为了整个设计行业。今年换了新工作，新的机会，新的挑战，也是一直很忙，要熟悉新的业务、新的同事，工作期间多条业务线并行，有压力也有收获。年终了，还是想停下脚步，写一写自己的东西，回想自己一路走来，确实付出了很多，从刚开始转行连PS都不会用，到后来做视觉设计、UI设计，到现在的交互设计，不停的去打破自己的能力壁垒。一路上也结识了很多超级棒的设计师朋友，亦师亦友。

回归正题，看到今年新势力造车的股票（小鹏、蔚来、特斯拉等）都是一路飚红，可见资本市场都看好这块肥肉。因为自己现在在一家车联网公司任职交互设计师，结合最近做过的项目，从以下几个方面介绍，让大家都熟悉车联网和HMI设计师。

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\***-关于HMI设计师\***

\***-智能汽车的类型\***

\***-整车的生产流程\***

\***-车机的通讯\***

\***-座舱显示屏\***

\***-何为智能座舱\***

\***-HMI设计原则\***

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# **关于HMI设计师** #

HMI即Human Machine Interface，是指人机交互界面，从广义上讲，从事所有和机器（包括智能手机）交互相关工作的设计师，都可以称为HMI设计师。在移动互联网中，被定义成了UI/UE设计师，而车载HMI设计师，则是研究人和车之间的交互行为，包括但不限于仪表、中控、HUD，作为车载HMI设计师，不能只研究汽车内的某几块屏幕，而是需要更全面的从整车角度去分析用户行为。

在手机上，只有有限的几个功能需要硬件来实现，大多功能都集成在互联网终端，而汽车是一个非常复杂的系统，屏幕能解决的功能只是很小一部分，至少从现在汽车行业的发展来看大多是这样的。随着新势力造车的崛起，各大车企都在尝试新的人车交互方式，把尽可能的功能集成在一个屏幕里，使车辆变得更智能，特斯拉就是很典型的一个例子。于此同时，智能汽车行业，也需要越来越多专业的HMI设计师，来提升汽车的用户体验。

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# **智能汽车的类型** #

现在的智能汽车主要分类两大类，一个是传统的燃油车，一个是新能源车。这里主要讲一下新能源汽车，汽车智能化的变革主要还是体现在新能源汽车上。

### **新能源汽车主要分为：** ###

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**HEV（油电混合）车型**

例如：凯迪拉克XT5混动、凯美瑞双擎、雅阁锐混动等，是指在传统燃油车上增加一套电池电机。一般情况，电池容量较小，电机功率也较小，在起步和加速时会辅助燃油发动机驱动，不支持充电，仅靠发动机以及能量回收系统进行反向充电，更像是一台油耗较低的燃油车。

![img][img 1]

凯美瑞双擎

**EV（纯电）车型**

例如：最典型的就是特斯拉了。支持充电，动力系统仅由电池、电机、电控系统组成，没有了传统燃油车的发动机和变速箱，但是动力很强，加速也很快，号称起步比法拉利还快。不过车主需要远距离用车，得关注一下续航里程了，半路没电了那就很尴尬。

**（作为老司机的我，个人还是喜欢传统燃油车，能带来一定的驾驶乐趣，而纯电的汽车虽然要比传统燃油车更智能，却是更注重乘车人的体验，少了驾驶的乐趣。）**

![img][img 2]

特斯拉Model3

**PHEV（插电式油电混合）车型**

例如：宾利添越PHEV、荣威eRX5、宝马530Le等，既具备传统燃油车的发动机、变速箱，也具备纯电车型的电池电机系统。可支持充电。可以混合驱动，也可以单动力驱动，相比传统燃油车，油耗也是相当低的，在市里代步，纯电系统驱动就够用。（对于上下班用车的人群，那简直是太棒了。）

![img][img 3]

宾利添越

当然，随着全球能源问题、气候环境的影响，会出现更多的新能源车，比如：太阳能，氢能源等，这是人类社会发展的必然需求，新能源汽车的发展也必定是个很漫长的过程。

# **整车的生产流程** #

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移动互联网发展那么多年了，好像在汽车制造业，并没有沾上多大福利。要说福利，这几年慢慢崛起的新能源汽车，正在打破传统造车行业，和移动互联网结合了起来。就我最近负责的项目而言，移动端支持预约时间，对汽车进行定时充电，还能实时关注车子的各种电量、能耗信息；还有系统升级，也不需要跑到4S店去升级，过于麻烦，直接手机设置，云端升级就行了，相当方便；于此同时，车主们也都有了一个云平台，有运营部门接入进来，打造车主们的各种专属活动。让车主们除了体验驾驶乐趣以外，能够享受更多关于车的体验。

我们先来看一下整车的生产流程，作为公司专属的HMI设计师，必然需要知道整车的生产流程，一辆车从概念设计到真正量产，需要大概3年的时间。严格上来说，HMI设计师是需要全程参与其中的，后续在用户使用车辆的过程中，还需要及时获知车主的反馈，不停的优化体验。

### **汽车生产开发流程：** ###

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1.PV（项目立项） 2.PPS（初版目标描述） 3.TA（目标确认） 4.CC（概念确认） 5.FC（功能确认） 6.PTO（生产线确认样车） 7.PVS（批量试制） 8.OS（批量总验证） 9.SOP（批量生产）

![img][img 4]

**整体看来，主要分为五个阶段：**

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1.项目立项：通过市场调研和用户需求分析，设立项目

2.初版目标确认：得到分析数据，将数据转化为设计目标，得出概念设计

3.概念确认：各部门统一意见，接受了具体功能的定义，确认概念设计，出具体设计流程

4.功能确认和生产线确认样车：系统和零部件台架验证及系统和零部件的优化

5.冻结：首先样车确定后，开始生产批量试制，来提供特定评价用车和培训用车以及进一步的分析和质保路试；然后生产批量试制流程冻结后，会进行批量生产前总演习，全面验证批产；最后所有流程环节都验证成功冻结后，开始投入批量生产

从现有的生产流程看，HMI设计占比不是很重，这是因为HMI相关的工作都分散在了各部门，没有一个专门的部门去把控整个HMI的体验设计，还一个原因就是车载系统的更新很慢，从整车落地后，在车主使用过程中，几年内基本就是一个大版本（能满足一些基础功能），用户也没有养成及时更新车载系统的习惯。

随着汽车越来越智能化，服务模式、运营方向的变化，相关车企的工作流程、部门结构也同时发生了变化。像以前，车企是没有UED部门的，因为HMI功能相对简单，大多都是由供应商统一设计开发。这样一来，导致市面上的HMI都雷同。为了提升竞争力，领头的车企开始组织自己的HMI设计团队，同互联网公司一样，便有了UED部门。能够结合自家车型，专业打造属于自家的体验设计，从交互到视觉。

# **车机的通讯** #

我们使用手机app，通过手机和服务器通讯，实现数据的显示、下载更新等功能，通讯比较单一。而汽车的通讯比手机复杂的多，涉及到汽车的电子电气架构，一辆车存在多个单独处理的系统，分为几大域：动力域、车身域、底盘域、人机交互域、自动驾驶域。如下图：

![img][img 5]

以上涉及到的专业词，有兴趣了解同学可以去深入了解一下，这里不做过多解释

车机的通讯离不开T-BOX，T-BOX作为无线网关，4G无线通讯、GPS卫星定位和CAN通讯等功能，为整车提供远程通讯接口，提供包括行车数据采集、行驶轨迹记录、车辆故障监控、车辆远程查询和控制、驾驶行为分析、4G无线热点分享等服务。T-BOX有各种各样的接口与总线相连，不仅包括传统的控制器局域网CAN、局域互联网络LIN以及调试接口RS232/RS485/USB2.0等，还包括了汽车总线车载以太网。

当我们用手机App发送控制命令时，TSP会发出请求指令到T-BOX，车辆在获取到控制命令后，通过CAN总线发送控制报文并实现对车辆的控制，最后反馈结果到我们的手机APP上。

稍微延展说一下，T-BOX作为一个车机通讯的中枢，那么用户发送的控制指令到底是如何实现的呢？这里不得不说一下ECU，如今市面上的绝大多数汽车，都存在数十个ECU，用来实现不同的控制指令。传统汽车都采用E/E电子电气架构（总线+分散控制），最初的时候，汽车的功能比较简单，ECU的数量相对也很少，需要几个ECU就能完成整车的控制，随着汽车电子化程度增加，ECU的数量也是不停的在增加，现在市面上一些豪车的ECU数量都破百了。由于不同的ECU由不同的供应商提供，导致汽车无法统一维护和升级，特斯拉的出现，打破了这一现象，把ECU集成了，统一OTA，定义了智能车联的场景，能够做到车辆系统升级和手机系统升级一样方便。特斯拉的这波操作也是拉了一波仇恨，这样一搞，很多供应商都没肉吃了，新势力造车越来越多，整个车联生态都在进行前所未有的变革。

\***名词解释：\***

*T-BOX（Telematics Box），车载通信模组*

\*TSP（Telematics Service Provider），内容服务提供者  
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*CAN（Controller Area Network），控制器局域网*

*LIN （Local Interconnect Network），局域互联网络*

*ECU（Electronic Control Unit）电子控制单元*

*OTA（Over The Air），空中下载*

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# **座舱显示屏** #

车的定位不同，所需要的显示屏也不同，数量也不一样，一些传统汽车，甚至连一个屏都没有，纯机械操作。随着智能汽车的发展，座舱承载的屏幕也越来越多。

一般情况座舱的显示屏包括：仪表屏、中控屏、下控屏、HUD（虚拟屏）、副驾屏、头枕屏等。

座舱最主要的屏幕（也是大多汽车必备的屏幕），那就是仪表屏和中控屏了。对于屏幕的尺寸，市面上有很多种，8英寸、10.25英寸、12.3英寸、14.6英寸、15.6英寸等等，每家车企都有自己的规范，从整个行业看来，目前12.3英寸这个尺寸应用的相对比较多。我们公司的汽车大多搭载的屏幕也是12.3英寸，大一点的中控屏也会用到14.6英寸（超级大，就像一个ipad，看过特斯拉中控屏的应该都知道）。

对于设计师最关注的当然是设计尺寸，每次苹果发布新款手机，设计师们最头疼的就是出现新的屏幕分辨率，因为会导致适配标准会变，得重新计算适配的尺寸。然而座舱的显示屏一般都会根据自家车型的屏幕去定规范，不一定需要和行业统一，比如：12.3英寸的屏幕用1920*720px的尺寸设计，14.6英寸屏幕用1920*1080px的尺寸设计。

有些座舱显示屏应用超宽一体屏，比如：奔驰，一块屏幕分割为两个规范屏幕，一半用于仪表，一半用于中控。还有比如特斯拉，就一块大屏幕，搭载座舱所有的功能，包括仪表的功能。

![img][img 6]

仪表中控一体屏

***（Tips：车辆量产之前都要确定标准屏，由于不同批次、不同生产环境生产出来的屏幕显示效果会有一点差异，这时候需要UI设计师对比设计稿，看看屏幕的色彩还原度，必要时候还得去屏幕厂商去选更多的样品进行筛选标准屏，座舱对屏幕的要求和手机不一样，还要考虑撞击是否易碎等安全问题，大多情况座舱屏幕的色彩还原度达不到手机的标准。）***

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# **何为智能座舱** #

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我在前面的文章中，有提过智能家电，在这个万物互联的时代，肯定也离不开车子。何为智能座舱？大数据分析？人工智能？座舱智能化远远不止这些。

作为HMI设计师，更多的关注应该在座舱，车子造型、车子结构等就由那些已经沉淀几十年上百年的车企去考虑就行了。当然也不是不管，至少安全方面都是要考虑的。简单举个例子：如果车子行驶过程中，屏幕突然蹦出一个弹窗或者其他干扰信息，影响到用户看导航，会存在一定安全隐患，也很有可能转错弯导致用户违章等情况。虽然可能是小概率事件，作为车载HMI设计师，考虑的就是这些小概率事件，事情的发生只有0和1的区别。这和app端的UI/UE设计师是有本质区别的，app端不需要考虑安全问题。

现在的汽车，绝大多数场景需要用户主动去识别或者主动交互才能感知，智能汽车就需要提前预判场景需求。以前汽车主要解决的问题是用户出行需求，随着汽车高度智能化，要解决用户的各种使用场景，还有譬如情感化需求、娱乐化需求等更多附加的需求。

这里主要从地图、语音、媒体、场景、升级等方面简单举几个场景阐述一下智能座舱，更多深入的分析，可以看后续输出的文章。

### **地图** ###

现在车载地图，大多数的功能还只是地图，从A到B的导航。地图智能化是智能座舱必需要的能力之一。

比如：纯电汽车在高速行驶过程中，电池快没电了，传统做法只有简单的低电量提示或者报警，而智能汽车要解决用户用电的场景需求，当快没电了，地图就会在满足场景条件触发时，提前显示最近充电站，让车主优先导航过去。

比如：车主快到目的地了，根据大数据和车主的行为分析，推荐就近的停车场，并且能满足抬杆就进、抬杆就走的用车场景，当然这里肯定需要结合停车场的业务。

![img][img 7]

### **语音** ###

智能语音的出现，让用户在用车过程中，多了一种人机交互方式，更是解放了双手，减少了用户在开车过程中用手操作的频次，降低发生交通事故的风险。对智能语音感兴趣的可以看前面的文章——**《苏宁易购 I 小Biu智能语音项目总结》**。

最近看到一词，叫“孤独经济”，联想到智能语音，何尝不是应用“孤独经济”的一种，现在的智能语音，越来越人性化，就像一个小助理。现在的社会越来越多元化，然而人却越来越孤独。

### **媒体** ###

以前车上的媒体，也就只有收音机和磁带/CD等，随着互联网的发展，车载媒体也越来越多，你可以在车上看爱奇艺、刷抖音，甚至还能K歌。现在好多新势力造车，都在车上配备了麦克风，汽车就是一间移动KTV，多人出行的时候，也增加了旅程的乐趣。

### **场景** ###

场景这个词经常听到，可是运用到车上却很少，前面说的地图、语音、媒体，可以说是智能汽车的基础配置，真正的智能化，还得说说场景。也是汽车智能化需要一直探索的路。

比如：在寒冷的冬天，传统的汽车，需要车主上车后，主动开启空调、座椅加热等一系列操作，太麻烦了。这几天温度骤降，我深有体会。而智能汽车就需要感知天气提前预判，在车子出发前就需要车主确认是否提前开启空调和座椅加热。

还有比如：在高速上检测到车主疲劳驾驶，就要提示用户休息或者减速；车内空气不新鲜，主动触发通风或者负氧离子等等。这些场景只是一小部分，作为HMI设计师，结合车生态，要挖掘更多的用车场景需求。

### **升级** ###

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以前车辆升级，用户都需要跑到4S店，需要有专业人士进行操作，而且更新的大多也是硬件设备程序，随着汽车越来越智能化，用户在家里就可以云端升级。以前售后的定义，也往往只是针对车，没有很针对用户。车辆FOTA解决了这个问题，直接服务于用户。随着应用越来越多，内容越来越多，用户也能在车上体验更多互联网的红利。

其实，从我自己用车感受来讲，还是有点抵触车辆升级的，我长时间用车习惯了，车辆状况一直很好，会对车子存在依赖感和信任感，整车升级是个大事情，不像手机升级那么轻松，会有点担忧。不知道你们对车辆升级有什么感受。这或许也是智能汽车需求解决的问题，怎么建立车和用户之间的信任和安全感。

# **HMI设计原则** #

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### **信息获取效率** ###

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有关研究表明，人一天接受的外部信息，视觉占比83%，听觉占比11%。同样，现在的智能汽车，信息呈现的方式，主要也还是视觉为主，听觉为辅。在还没有完全实现自动驾驶前，信息呈现层级保持不变。在使用车过程，何种感官使用效率最高，需要分析用车场景。

比如用户在开车过程中，视觉焦点肯定是一直在关注路况，此时用户在屏幕上停留的时间很短暂。要是驾车过程中还需要不停看地图，此时就需要让司机快速获取想要的路况信息，展示的元素能简则简，对于重要信息还要增强视觉焦点。

在车辆行驶过程中，对于司机来说，听觉辅助也是很有必要考虑的场景，通过语音反馈司机需要获取的信息，能让司机尽量保持视觉焦点在路况上。多场景的融合考虑信息获取的效率，能减少在开车过程中的安全隐患。

当然，等哪天真正实现全自动驾驶，司机也是乘客之一，司机的视觉焦点可以长时间停留在屏幕上时，可以考虑沉浸式体验了。

### **注意力管理** ###

注意力是心理活动对一定对象的指向和集中，是伴随着感知觉、记忆、思维、想象等心理过程的一种共同的心理特征。指向型是指心理活动有选择的反映一些现象而离开其余对象。集中型是指心理活动停留在被选择对象上的强度或紧张。

由于注意，人们才能集中精力去清晰地感知一定的事物，深入地思考一定的问题，而不被其他事物所干扰；没有注意，人们的各种智力因素，观察、记忆、想象和思维等将得不到一定的支持而失去控制。

用户的注意力管理对减少由注意力分散导致的交通事故十分必要，据统计，车载系统的单次操作行为不能超过3秒。开车过程中，必要操作需要遵循3秒原则，用户必须在第1秒内找到应用场景的重点信息与功能入口，然后第2秒进行交互动作，最后第3秒得到想要的信息结果。准确把握每个过程中的时间，排除多余元素干扰，避免分散注意力。

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也需要提供一定的生理检测机制和强化提醒机制，用户开车过程中，当检测到打瞌睡、疲劳驾驶等情况，需要实时提醒用户，比如用气味刺激或者有些智能座椅自带的提醒功能。

### **用户行为分析** ###

研究车主的行为，就需要我们了解车主的驾驶意图，有数据表明：人类的乐趣是来源于成功的征服一个个具有挑战性的任务，这就意味着触及危险边界的行为会让驾驶者感觉到愉快。而车辆主动安全系统的介入可能会导致驾驶时乐趣的减少。所以能够平衡驾驶乐趣和驾驶安全，才能设计出更符合用户的各种交互场景。

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### **视觉设计** ###

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与移动端的视觉显示不同，HMI设计师需要注意除了基础的视觉显示规范外，还需格外注意与安全相关信息的展示、视觉警告、文字易读性和显示眩光等显示问题。

**-关于字体**

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市面上大多数汽车仪表屏和中控屏是分开的，一般情况，仪表屏与驾驶员的距离处在60cm-85cm之间，仪表屏是驾驶员在开车过程高频扫视的屏幕，所以字体选择和字体大小定义十分重要，设计稿一定要在实车上感受，是否足够清晰，是否能快速识别，尽量减小用户的认知负荷。而中控屏搭载的更多是各种应用，显示的文字相对会多一点，除了字体类型和大小需要统一以外，还要注意字体之间的层次，方便阅读。

**-关于颜色**

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座舱屏幕的色调，主流的还是背景以深色为主，内容以浅色为主，这样看屏幕内容的时候更聚焦，也减少了眩光的问题。现在一些新能源车可以切换白天黑夜模式，也会出现浅色的背景，浅色模式的整体色调不好把控，处理不好会使屏幕一直处于高亮状态，会让驾驶员产生一定视觉疲劳。随着车辆越来越智能化，会出现更多的沉浸式体验场景，这时候就需要更多的配色、更多的主题来满足车主的需求。

**-关于品牌**

用户对传统汽车的品牌感认知，还是停留在车标、车造型等硬件外观，而智能汽车，搭载了一个智能系统，除了驾驶需求，人和车的交互更多的会停留在HMI，所以，对于HMI融入品牌元素也相当重要，品牌化是智能座舱视觉设计重要的发展趋势之一。

随着车联网和自动化驾驶技术日趋成熟，视觉上也需要考虑用户从安全诉求为主转变到娱乐及其他诉求为主的可能性，这样也为挖掘新的视觉展现形式提供了很大的空间。

### **交互设计** ###

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**-关于状态**

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人机交互定义需要区分车辆是行驶中还是静止状态，车辆在行驶中，对于需要驾驶员操作反馈的交互行为需要遵循3S原则，降低安全隐患。甚至有一些交互动作在车辆行驶过程中需要禁用的。车辆在静止（需要判断条件，比如考虑等红灯时车辆静止状态），满足沉浸式体验条件时，根据系统定义的交互，正常执行即可。

**-关于系统**

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系统层级的定义，需要根据应用层、系统层、场景层等定义不同的层级，比如警报的层级是最高的，其次考虑拨号场景，再是地图、应用等一些层级，具体的层级定义会在后续的文章体现。

**-关于手势**

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HMI的交互手势不同于手机和IPAD，手机和IPAD握在手里，左右手都可以操作，多指组合的可能性也多，而HMI的手势定义，更多的是需要满足驾驶员的使用场景，屏幕是固定在车上的，要规避掉一些不方便的手势。比如双指往上滑动就很不方便，向上推不灵活，也有阻力。

**常用的手势：单指滑动（上下左右）、双指滑动（左右）、五指抓取等。**

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**-关于热区**

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热区的定义更多的在中控屏上，仪表屏主要以显示为主，热区的定义需要考虑屏幕的位置和驾驶员的距离，重要的功能或者信息入口的交互热区，尽量靠近驾驶员的位置。

***\*（Tips\**\*：大多数车企都有海外市场，针对海外的车型，还需要根据当地的习惯进行重新定义交互，比如：欧洲国家驾驶座是在右侧的。）**\*

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### **情感化设计** ###

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情感化设计是用户体验和需求金字塔的最高层级，受到设计师们越来越多的的关注，一个产品日趋成熟之后，就会往情感化设计转移。人的生活水平提高了，也是越来越注意产品体验，情感化需求也是必然的需求。

在移动端，情感化的体现主要还是视觉层面，比如加载过程中的动效、缺省页的插画、异常状态的提示等，还有就是和品牌的结合，增加用户对品牌的认知。

而对于汽车而言，它是一个空间，就靠屏幕里的视觉元素是远远不够的，应该从整车的角度去分析，通过五感（视、听、触、嗅、知）创造更丰富的全局体验，比如氛围灯，香氛、语音等。

# **总结** #

汽车智能化场景探索的路还很长，整个车联生态比移动互联网也复杂的多，希望通过本篇的介绍，能让设计同行们对HMI相关有一定的了解，也希望能让即将进入智能汽车领域的设计师们有一定的帮助。如有问题，欢迎大家一起来探讨，来者不拒。

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