宝马5系手势控制折射出人机交互进化难题

2012-10-27 行业资讯车云网飞行的摄影师

　　围绕手势控制，能代表人机交互技术的未来吗？

　　对全新一代宝马新5系Li轿车（下文简称“新5系”）来说，用“全新科技”为自己背书非常重要：因为在此之前，奔驰新E系的上市获得了非常积极的评价；在此之后，还有全新一代奥迪A6在伺机而动。

　　所以，如何让自己在“运动和操控”之外还有更多的胜算，接招奔驰出招奥迪，“科技”自然是最佳的助攻,一方面继奔驰之后做差异化，另一方面抢奥迪之前，在科技层面占坑。

　　即将在华晨宝马新大东工厂量产的新5系Li轿车

　　不过，科技是一把双刃剑，虽可以吸引众人眼球，但也会带来风险。在车云菌看来，新5系上搭载的“手势控制系统”就是这么一个“吃螃蟹”的技术。虽然领先他人一步率先搭载，但如果不能实现技术的进一步优化，也没开发出可进一步扩展利用的领域，那么单纯一个“手势控制系统”，很难对驾驶员在车内的人机交互需求起到改善作用。

　　工作原理：

　　在新5系上，这套“手势控制系统”通过中控台上方的3D摄像头发出光线，根据光线发射与接受设备之间的时间差来分析出手势的变化。最终得到的数据会传递给车载系统的控制单元，由控制单元调出与识别出的手势相对应的功能，然后与系统中预设的6种手势相匹配，下达相应的操作指令。

　　新5系天窗前的两个红外线探头（照明灯和SOS模块之间的位置）

　　由于测算光线传播的时间差需要精度极高的设备，所以这种技术对于硬件的要求非常高，眼下业内对这个技术称之为“TOF”（Time of Flight，飞行时间）。此外，该技术还在系统内预留了一个让用户自定义的手势控制动作，用户可通过食指和中指空中点击进行个性化手势设定，例如“引导至家庭住址”、“开关静音”、“最近使用的菜单”或“历史通话”等。

　　可以说，这种脱离了传统物理按键的人机交互技术，确实能实现简化车内设计、降低驾驶员操作难度的目的。但考虑到“手势控制”并不是一个新技术（早在2015年初的CES展，大众就曾在Golf R Touch概念车上展示过手势控制的应用）。所以许久之后的今天，这个技术最终花落新5系，还是由于技术存在的若干争议导致的。而且在新5系上，依车云菌的看法，围绕这些争议也需要进一步的技术演进来解决：

　　1、误操作的概率

　　目前，除了宝马采用红外光技术来识别手势之外（技术来自德尔福），业内还有利用毫米波雷达、结构光和图像识别技术（双摄像头）等流派。不过，无论哪一种技术，都对驾驶员的手势有限制要求——手指指令必须在一个特定的3D空间内操作。

　　如宝马采用的技术，对手势指令的要求是手势必须在中央扶手、换挡杆到中控屏幕的纵向长度范围内执行动作，同时宽度也要限制在腰部到肩部之间的位置。

　　与此同时，所有手势还必须符合系统对动作标准的要求。譬如新5系对“接听、拒听电话、控制音量，或进行翻页查询交互界面信息、缩放地图页面”等控制命令分别对应“左右挥手、空中轻点、手指画圈以及两个手指的平行或斜向拖曳”等手势。

　　正由于要求比较多，所以可以说这套手势控制系统并不是非常成熟，这一点你从新5系依然保留了可以对应同样功能的物理按钮便能判断出来。在特定情况下，指令手势难免会与一些自然手势产生冲突：

　　比如驾驶者在车内，用手指向车外某一个方向，或者向车外某人挥手告别时，驾驶者的动作便存在误触发手势控制系统的可能性。根据执笔菌一个同事对新7系手势控制系统的使用感受，那套手势控制系统对不同手势指令的正确识别率也不同。

　　之前，奥迪为了避免这个问题，曾在自己的手势控制系统中引入了一个“触发机制”，就是把右手放在控制区内做一个下压动作来激活手势控制系统，不过这很明显是一个冗余设计，与其这样激活手势控制系统再操作，还不如直接操作机械按钮来得方便。

　　所以，如何让手势控制系统“智能地”识别命令手势，在准确率和过滤误差的冗余度方面做到均衡，是手势控制系统能不能好用的关键，同时也是对眼下手势识别技术的一大挑战。

　　2、效率的相对性

　　在新5系上，如果说你想操作音量控制功能，那你需要在指定位置用食指“画圈”，顺时针画圈是放大音量，逆时针画圈是减小音量，根据上文中那个同事的意见：这个功能比较好用，但需要先熟悉一下控制手势的操作位置。

　　但在执笔菌看来，类似音量操作这种功能，是没必要通过手势控制系统来实现的。

　　如果说把手势控制系统和传统中控台的音量旋钮相比，前者或许还有一定优势（毕竟操作后者需要驾驶者分心，看一下旋钮的准确位置）。但是当手势控制系统和多功能方向盘上的音量调节按键比起来，前者几乎可以说是在易用性上完败——因为方向盘上的音量按键是一个2D平面操作，操作它甚至不需要驾驶员松开手或用眼睛看，但手势控制系统是一个3D空间操作，还需要驾驶员关注手摆放的位置。所以说，用手势控制系统来调整音量的这个功能，是个非常典型的“为了设计而设计”案例。

　　所以，现阶段手势控制系统还处于全新的发展阶段，对指令方式和人机交互需求的理解非常肤浅。基于此，前端供应商在研发手势控制系统的时候，不但要考虑到硬件性能和准确率等基本问题，也要和主机厂合作，探讨相应功能在相应产品上是不是符合用户使用情境，对现有的操作习惯是否会起到优化作用，并最终提高人机交互效率？如果不是，那单纯为了宣传技术噱头而增加功能的行为，就是对消费者的钱包耍流氓。

　　3、对其它功能的替代性和补充性

　　在新5系上，涉及人机交互的创新功能不单单体现在一套“手势控制系统”上，其它像优化之后的触摸屏、传统i-Drive按钮和新颖好玩的“自然语音识别系统”（相关文章请点击《这台宝马318Li除了用上三缸1.5T，还能听懂“人话”，你相信吗？》）也都一并出现。这说明：在眼下诸多人机交互技术相对独立、大家都不完全成熟的条件下，多技术融合搭配是提高用户体验和可靠性的主流办法。

　　因此，如果能让手势控制系统和其它人机交互技术一起合作，无疑是一个互利互补的好事情。譬如，如果我们能把新5系的手势控制系统和自然语音识别系统结合工作，无疑会大大提高操作的便利性和准确度。

　　同时，如果尝试一些新颖的“悬空触觉弹力回馈技术”来辅助手势操作系统，会让用户操作起来的质感更好，同时也延续了自己的使用习惯。

　　悬空触觉弹力回馈技术

　　关于“悬空触觉弹力回馈系统”：这套系统旨在让你在空中做出触控操作时，手可以感受到类似操控物理按钮的触觉反馈。这背后的技术原理是在触控区设计一个超声波发射设备，通过气压变化，在某个特定位置汇聚几个声波高压点，追踪手的位置凭空“捏”出一个虚拟的三维立体物件，它也可以是一个“旋钮”或“按键”。

　　现实生活中，很多人也在不断复现这个技术，譬如很多人在开快车时，喜欢五指并拢，把手伸到窗外，感受车速和手中“罩杯尺寸”之间的线性关系，就是一种同源的“技术”。

　　4、可延展性

　　对眼下新5系的手势控制系统来说，使用反馈应当相对平淡，这主要是因为它的功能相对简单直白。但随着未来自动驾驶技术的普及，手势控制系统或许会大大解放驾驶员的双手，并在车内大肆释放各种创造力：

　　譬如，在一辆自动驾驶的车里，我们可以像钢铁侠在自己的实验室里那样，通过手势控制技术和VR技术，完成绝大多数和驾驶无关的事情；同时，眼下的一些手势控制技术可以实现对空间物体的高精度定位和扫描，所以对未来的汽车来说，利用此项技术可以轻易识别人的长相，判断出是否是自己的车主，这对驾驶员就意味着可以抛弃物理钥匙，直接刷脸开车了。