車載娛樂系統人機介面 成為發展智能汽車重點

Volkswagen新款全電力車，因應電控設備與安全性，全新EV概念車必須考量電控零組件的整合設計方案，想達成完美整合條件並不容易。Volkswagen

隨著電子科技技術趨於成熟，各種智能控制應用功能大多已能採取電子技術進行設計，但若要讓應用科技變得更加實用，操控應用的人機介面設計已成產品差異化關鍵，尤其車載娛樂系統對於駕駛或同車乘客來說，能使用的操作型態有限，如何達到便捷操控與實用性，成為車載娛樂系統開發的重點...

汽車產業以往重視的是車輛設計性能、節能等各種性能指標，但在汽車產品設計各方面技術趨向成熟下，利用電子科技建構的車載娛樂系統，反而成為消費者對於選購車輛的另一個考量重點，而如何在UI(User Interface)、UX(user experience)的操作應用上增加目標客層的好感，已經成為車載系統設計開發的重點。

一如消費性電子產品的開發重點已經從原先的「功能」，慢慢將開發重心移轉到「UI」與「UX」新戰場；潛在購車用戶在進行購車決策考量時，也不再只是比較功能方面的小差異，反而會將產品的易用性放在較高權重來進行最後決策參考。

人機介面設計 成為車載娛樂系統開發重點

以汽車電子應用環境檢視，發展相對較成熟的關鍵技術，如語音控制、手勢控制、觸按控制、臉部辨識...等人機介面HMI(Human Machine Interfaces)技術，不管在感測技術上已相較以往成熟，發展相關應用開發資源亦較以往來得更加完整。

因而系統開發設計師，將需面對較以往更繁雜的開發選項，因為使用者介面還是會以操作更簡易的聲控、觸控應用為發展方向，因此如何發展出更智慧或能預測用戶操作行為、減少錯誤操作發生之介面設計方案，成為系統設計師的新挑戰。

在實際開發方案中，系統設計若需追加高度智慧人機介面設計方案，這代表著單純的車載娛樂系統所需硬體運算效能、記憶體儲存要求將不敷所需，因為系統設計必須考量到：例如「聲控」人機介面處理所需的額外資訊處理、辨識、對應語音指令的處理負荷相對增加許多；另外，如聲控指令處理為達到實用的即時回饋效果，增加操控順暢度，加強系統反饋效能也必須強化整體效能達一定程度，才能令聲控人機互動達實用水準。

新穎語音控制人機互動設計 成為系統設計新挑戰

在現有車載系統中，多半採行嵌入式系統設計，而嵌入式系統應用平台多半在處理器性能、記憶體系統資源相對有限的狀態下運行，對於需進行如語音指令處理與執行、TTS(Text To Speech)系統語音互動等機制運行，有限的系統處理資源勢必會造成車載系統之操作介面的運作瓶頸，即便系統效能足以應付多元核心應用功能所需，但在操作介面反饋不良造成操作誤動作或延遲，已經造成用戶對於UX反饋的不良印象。

尤其是車載系統應用情境中，不論是車主或是乘客，其能使用的操作程序應盡量減少操作負荷，因此車載系統勢必需追加智慧型操作判斷與決策設計方案，不僅要令系統可做出準確預測判斷，同時也需在系統處理核心應用、與介面操作處理反饋效能上，皆能滿足用戶的操作需求。

當嵌入式系統需承載較以往應用多達三、四倍的人機介面運算處理，或UI互動反應功能，對於嵌入式系統相對有限的硬體資源配置而言，高互動應用操作成為新的產品開發瓶頸。這意味著嵌入式硬體平台，必須同時考量升級通用運算處理器，或針對語音或手勢之類的辨識操作機制，尋求高效處理加速方案；同時，相關互動操作所導致的系統功耗增加，也必須同時考量嵌入式系統的對應改善硬體設計。

嵌入式系統資源相對有限 以外部硬體加速特殊運算

為滿足高度互動或進階視覺效果操作體驗，車載娛樂系統所採用的嵌入式硬體平台，也開始必須考量3D高度互動操作介面設計方案。而為滿足3D原生系統整合與呈現，嵌入式硬體平台就必須考量多核心架構、3D GPU整合方案，需同時整合多核心通用處理器與多核GPU，才能滿足運行負荷日益增加的3D化操作介面設計需求，避免大量3D互動呈現反而拖累了核心應用的處理效能，甚至造成使用車載娛樂系統音樂或視頻時出現頓挫問題。

與一般傳統車載娛樂系統所使用的大量實體按鍵式人機操作介面不同，新穎的車載系統必須更重視3D視覺介面呈現，搭配如觸控或聲控操作機制來進行操作互動指令，但由於UI操作為了顧及UX體驗最佳化表現，新設計方案必須考量針對UI演算處理之硬體加速設計方案。

例如，UI呈現、處理因需要顧及呈現內容即時反饋，因此需要大量且高度密集繁複運算，即便使用雙核、甚至四核心通用處理器，也會面臨UI互動對系統造成影響的可能性，因為UI相關處理所需的系統運算資源，會與核心應用處理產生資源相互競爭狀況，優化設計應考量設置硬體式的UI加速處理單元、或搭配軟體演算法最佳化設計。

硬體加速可增快系統回應 提升產品正向使用體驗

其實，利用硬體加速系統運行部分工作之處理效能，並非新穎技術。例如，目前最常見的GPU圖形加速處理器、DSP數位音效處理器、通訊處理器等，均為將特殊集中在某些訊號處理、運作處理的工作子集，以專屬演算法自一般邏輯運算中區隔出來獨立處理，避免這種大量數據運算程序影響正常工作的執行效能，尤其在系統運算資源彼此相互競爭的設計限制下進行突破，在系統反應效能與特殊運行需求均能兼顧的前提下，利用硬體加速方案進行效能改善。

同樣的狀況，在高度3D視覺操作互動、語音操控指令辨識與其他先進人機互動介面設計，均可使用相同概念利用硬體加速設計方案，針對性地提升硬體平台整體運行順暢度。

但針對UI與UX應用需求所需的硬體加速方案，由於在應用端使用方案較難如繪圖加速、加？解密加速、音效處理加速等硬體加速方案較能整體規劃應用架構，因為涉及語音指令、3D操作介面加速等應用大多仍採離散型的設計方案整合，或是部分使用嵌入式硬體平台GPU或部分DSP組構設計方案，不同設計取向下硬體設計可能較難一體適用，相對限制UI專屬硬體加速解決方案之配套設計。

車載系統整合雲服務 無線通訊鏈結速度是關鍵

此外，車載娛樂系統除UI/UX體驗需強化設計方案外，新發展趨勢為整合雲端資源的產品設計需求。對於雲服務如影音、音樂資源擷取、分享應用，車載系統所採行的通訊傳輸解決方案，也會影響用戶操作體驗！

目前常見無線通訊整合方案，因應車載系統行動化設計限制，採行方案會以基於無線通訊環境的3G/4G蜂巢式通訊網路進行雲資源擷取硬體設計，達到隨時連網需求。對於雲端影音串流應用，在現有3G/4G無線通訊技術下，大多可滿足使用所需，反而是如同iOS應用的Siri語音辨識服務較難處理。

以Siri技術方案檢視，語音擷取辨識會有大部分的分析與回應為利用雲服務完成，而3G/4G的網絡接取鏈結建構時間若較長，則會大幅影響語音辨識與運行服務順暢度，語音傳輸過程亦可能因為資料封包傳輸遺失，導致雲端辨識回傳的系統回應出現誤動作，大幅影響使用體驗。

無線通訊網路整合方案一方面需考量通信服務商本身的信號覆蓋狀況，其中可能影響的是通訊基地台佈建密度、通訊技術鏈結處理效能，同時通訊服務商串連基地台骨幹網路品質，都會影響車載娛樂系統與雲服務的使用體驗，尤其是網路接取造成服務延遲，通常也是最容易造成消費者使用反感的關鍵問題。