e-HMI：自动驾驶汽车的外部人机界面
未来的汽车需要像人类一样，用更清晰、温暖的“语言”与外界对话。这篇文章，我们看看作者分享的在e-HMI上的一些研究和趋势，供大家参考学习。 自西周时期开始，马车上的銮铃就是车外交互的重要装置。其位于马具显眼处，与马的行动紧密相连。 有达官贵人出行时，常会有“马挂銮铃”“銮铃马蹄之声”之类的记录，銮铃会发出清脆声响，这种声音是古代车辆向行人及其他车辆传达自身位置与动向的重要信号。 行人与其他交通工具凭借銮铃声，能提前感知马车的靠近，及时避让，从而维持交通秩序，避免碰撞事故，这便是早期朴素而有效的车外交互形式。 如今，自动驾驶时代，车辆通过多种方式实现高效车外交互，如利用灯光语言，以特定的闪烁模式和颜色变化，清晰地向行人展示车辆的行驶意图，像准备转弯、减速慢行或停车让行等信息；车外显示屏则能呈现更为丰富的内容，除了基本的行驶状态，还能展示复杂的路况提示和引导信息。 在一些复杂的交通场景，如路口通行、并道等情况时，e-HMI 能精准地与周围道路使用者进行信息交互，提升了整体交通的安全性与效率。车辆与行人之间的“对话”，正在从人类的本能反应，演变为一场机器主导的交互设计革命。 传统驾驶中，司机与行人通过眼神、手势、甚至微妙的车辆动态（如减速倾向）都是精妙的非语言沟通。但当方向盘后的人类消失，e-HMI正成为数字时代的“銮铃系统”。优秀的光语设计能让行人决策效率提升2.3倍，恰如古人闻铃知车距。从青铜铃铛到数字光流它不仅是技术的延伸，更是机器与人类建立信任的“社交礼仪”。 一、e-HMI是什么？ e-HMI（External Human-Machine Interface，外部人机界面）是安装在车辆外部，用于向行人、其他驾驶员等道路使用者传达车辆信息的设备或系统。 它的表现形式丰富多样，常见的有基于灯光的显示，如通过不同颜色和闪烁模式的灯光来传递车辆的行驶意图、让行信息等；还有投影到地面的图案，像模拟人行横道的投影，能直观地告知行人车辆的相关状态；以及显示屏展示，可呈现文字、图标、动画等各类信息，清晰地传达车辆的具体情况。 通过灯光、投影、屏幕、声音等多模态信号，它需要回答三个核心问题： “我发现了你吗？”（感知确认） “我要做什么？”（意图声明） “你现在该做什么？”（行为指引） 二、e-HMI 功能解析 传达车辆状态与意图：e-HMI 的核心功能之一是向行人、其他车辆等外界对象传达自动驾驶车辆的状态和意图。通过灯光、屏幕显示、声音等多种方式，让外界清晰了解车辆是处于自动驾驶模式、准备转弯、减速还是停车等状态。部分车辆在车身外部安装显示屏，直接显示 “自动驾驶中”“正在转弯，请等待” 等文字信息，使行人能够直观获取车辆信息。 提升行人安全与交互效率：在保障行人安全方面，e-HMI 发挥着举足轻重的作用。研究显示，当自动驾驶车辆通过 e-HMI 向行人明确展示让路意图时，行人过马路的安全感会显著提升。通过清晰的信息传达，e-HMI 能够减少行人与车辆之间的误解和冲突，提高交互效率，缓解交通拥堵。 辅助交通协同：在多车辆交互场景中，e-HMI 有助于实现交通协同。在并道、超车等情况下，车辆通过 e-HMI 向周围车辆传达自身的意图和行驶计划，避免交通事故的发生，提升道路通行效率。 三、e-HMI的形式分类 视觉 e-HMI 视觉 e-HMI 是当前应用最为广泛的形式，涵盖指示灯、刹车灯、光带、显示屏和投影等。指示灯和刹车灯作为标准化的视觉 e-HMI，能够传达基本的车辆行驶信息。光带则通过不同的灯光模式，如闪烁、流动等，传达更复杂的信息。 高清屏幕：车前屏显示动态箭头、“请先行”文字（如奔驰F015概念车）。 地面投影：将行驶轨迹投射至路面（如奥迪e-tron雨雾天光带）。 听觉 e-HMI 合成引擎声的“速度暗示”：为静音的电动车添加频率随车速变化的合成声，不仅能帮助行人听到电动汽车的声音，还能帮助自动驾驶汽车含蓄地向行人发出信号，行人报告互动质量和车辆意图清晰度有所提高。 语音提示：研究发现，超过3秒的语音指令会引发行人焦虑，短语式提示（如“您先请”）效果最佳。 多模态 e-HMI 为了提高信息传达效果，多模态 e-HMI 逐渐成为研究和应用的热点。将视觉和听觉元素相结合，比如在车辆转弯时，不仅通过光带闪烁显示转弯方向，还同时发出相应的声音提示，能够增强信息的传达效果，提高行人对车辆意图的理解度。 四、当前的研究结果 1. 颜色选择：中性颜色（如青色）比传统的交通信号灯颜色（如红色、绿色）更适合传达让行意图，避免混淆。 2. 动画模式：均匀闪烁或脉动的动画模式比扫掠动画更直观，能够更快地被行人理解。 3. 信息展示内容：文字内容>文字长短，行人对自我中心信息（如 WALK/DON’T WALK）有很强的依从性，因为这类信息更易解释且不易被误解。此外，研究还表明解释信息含义所需时间取决于影响感知清晰度的特征，信息视角并非影响行人过马路决策的唯一因素，冗长的信息虽涉及更多扫视，但不一定导致反应时间更长，如 “DON’T WALK” 信息较长，但参与者对其反应快速。 4. 显示位置和模式：研究结果显示，车顶、挡风玻璃和格栅上的 eHMI 产生了最好的表现得分，投影 eHMI 的表现得分相对较差。当车辆从弯道右转驶近行人时，车轮正上方的 eHMI 表现最佳。 5. 标准化设计：未来的e-HMI设计应考虑标准化，以确保不同车辆之间的信息传递一致，减少误解和事故的发生。不同文化背景也会导致行人对 e-HMI 的理解和反应有所不同，设计需充分考虑文化因素和一致性，平衡本地化需求和全球通用性。 6. 与传统车辆交互：在自动驾驶汽车与手动驾驶汽车共存的混合交通环境中，二者的有效交互至关重要。研究表明，新型可视化技术（如三角形和象形图的组合）可支持自动驾驶汽车与手动驾驶者之间的通信，且效果比普通前大灯闪烁更好。这为解决混合交通环境下的车辆通信问题提供了新的思路和方向。 五、未来趋势：e-HMI将如何进化？ 与车联网深度融合：随着车联网技术的发展，e-HMI 将与车联网深度融合。通过车联网，e-HMI 能够获取更多的实时交通信息，实现与其他车辆、道路基础设施的协同交互。车辆可以通过 e-HMI 向行人展示前方道路的拥堵情况、事故信息等，帮助行人规划出行路线。 功能拓展趋势：e-HMI 的功能将从单纯的信息展示向更具交互性和功能性方向拓展。未来的 e-HMI 可能具备手势识别、语音交互功能，行人可通过简单手势或语音与车辆互动，如行人向车辆挥手示意，车辆通过 e-HMI 给予回应，增强双方的互动体验 。此外，随着自动驾驶技术发展，e-HMI 将与车辆内部系统深度集成，根据车内乘客需求和外部环境变化，自动调整显示内容和交互方式。当车内乘客希望快速通过路口时，e-HMI 可向周围车辆和行人传达这一意图，提高通行效率。 设计创新趋势：在设计上，e-HMI 将更加注重情感化和个性化表达。通过运用色彩、图案、动画等元素，使车辆更具亲和力和辨识度。不同品牌的车辆可设计独特的 e-HMI 风格，强化品牌形象。例如，某品牌车辆在 e-HMI 设计中融入品牌标志性元素，让行人一眼就能识别。同时，考虑到不同用户群体的需求差异，如老年人、儿童、残障人士等，设计出更具包容性的 e-HMI。为视力障碍者增加语音提示和触摸反馈功能，为儿童设计更生动有趣的交互界面 。 跨文化研究方向：由于不同文化背景下行人对 e-HMI 的理解和反应存在差异，未来需深入开展跨文化研究。全面了解不同国家和地区的文化特点、交通习惯、社会规范等对 e-HMI 认知的影响，为全球范围内的 e-HMI 设计提供普适性指导。构建跨文化的 e-HMI 数据库，收集不同文化背景下的用户反馈和行为数据，分析文化因素与 e-HMI 设计元素的关系 。 多场景应用研究方向：目前研究多集中于行人过马路场景，未来将拓展至更多复杂交通场景，如环岛、路口拥堵、高速公路出入口等。研究 e-HMI 在这些场景中的信息显示策略和交互方式，以提升复杂场景下的交通安全性和效率。研究在环岛场景中，e-HMI 如何向进入环岛的车辆和行人清晰传达通行顺序和路线信息 。同时，关注 e-HMI 在不同天气条件（如暴雨、大雾、黑夜等）和不同道路环境（如乡村道路、城市街道、山区道路等）下的应用效果，优化设计以适应各种复杂环境。 结语 e-HMI不仅是技术问题，更是“人本设计”的体现。 一个好的e-HMI设计，既构建令人信服的规则体系，又让使用者浑然不觉技术的存在。当自动驾驶汽车的车灯如呼吸般自然明灭，当地面投影如流水般指引方向，当合成声效如清风拂过耳畔——这便是机器与人类达成和解的时刻。 本文由 @HMI怡伶设计心理 原创发布于人人都是产品经理。未经许可，禁止转载。 题图来自 Unsplash，基于 CC0 协议 该文观点仅代表作者本人，人人都是产品经理平台仅提供信息存储空间服务。
未来的汽车需要像人类一样，用更清晰、温暖的“语言”与外界对话。这篇文章，我们看看作者分享的在e-HMI上的一些研究和趋势，供大家参考学习。
自西周时期开始，马车上的銮铃就是车外交互的重要装置。其位于马具显眼处，与马的行动紧密相连。
有达官贵人出行时，常会有“马挂銮铃”“銮铃马蹄之声”之类的记录，銮铃会发出清脆声响，这种声音是古代车辆向行人及其他车辆传达自身位置与动向的重要信号。
行人与其他交通工具凭借銮铃声，能提前感知马车的靠近，及时避让，从而维持交通秩序，避免碰撞事故，这便是早期朴素而有效的车外交互形式。
如今，自动驾驶时代，车辆通过多种方式实现高效车外交互，如利用灯光语言，以特定的闪烁模式和颜色变化，清晰地向行人展示车辆的行驶意图，像准备转弯、减速慢行或停车让行等信息；车外显示屏则能呈现更为丰富的内容，除了基本的行驶状态，还能展示复杂的路况提示和引导信息。
在一些复杂的交通场景，如路口通行、并道等情况时，e-HMI 能精准地与周围道路使用者进行信息交互，提升了整体交通的安全性与效率。车辆与行人之间的“对话”，正在从人类的本能反应，演变为一场机器主导的交互设计革命。
传统驾驶中，司机与行人通过眼神、手势、甚至微妙的车辆动态（如减速倾向）都是精妙的非语言沟通。但当方向盘后的人类消失，e-HMI正成为数字时代的“銮铃系统”。优秀的光语设计能让行人决策效率提升2.3倍，恰如古人闻铃知车距。从青铜铃铛到数字光流它不仅是技术的延伸，更是机器与人类建立信任的“社交礼仪”。
一、e-HMI是什么？
e-HMI（External Human-Machine Interface，外部人机界面）是安装在车辆外部，用于向行人、其他驾驶员等道路使用者传达车辆信息的设备或系统。
它的表现形式丰富多样，常见的有基于灯光的显示，如通过不同颜色和闪烁模式的灯光来传递车辆的行驶意图、让行信息等；还有投影到地面的图案，像模拟人行横道的投影，能直观地告知行人车辆的相关状态；以及显示屏展示，可呈现文字、图标、动画等各类信息，清晰地传达车辆的具体情况。
通过灯光、投影、屏幕、声音等多模态信号，它需要回答三个核心问题：
- “我发现了你吗？”（感知确认）
- “我要做什么？”（意图声明）
- “你现在该做什么？”（行为指引）
二、e-HMI 功能解析
- 传达车辆状态与意图：e-HMI 的核心功能之一是向行人、其他车辆等外界对象传达自动驾驶车辆的状态和意图。通过灯光、屏幕显示、声音等多种方式，让外界清晰了解车辆是处于自动驾驶模式、准备转弯、减速还是停车等状态。部分车辆在车身外部安装显示屏，直接显示 “自动驾驶中”“正在转弯，请等待” 等文字信息，使行人能够直观获取车辆信息。
- 提升行人安全与交互效率：在保障行人安全方面，e-HMI 发挥着举足轻重的作用。研究显示，当自动驾驶车辆通过 e-HMI 向行人明确展示让路意图时，行人过马路的安全感会显著提升。通过清晰的信息传达，e-HMI 能够减少行人与车辆之间的误解和冲突，提高交互效率，缓解交通拥堵。
- 辅助交通协同：在多车辆交互场景中，e-HMI 有助于实现交通协同。在并道、超车等情况下，车辆通过 e-HMI 向周围车辆传达自身的意图和行驶计划，避免交通事故的发生，提升道路通行效率。
三、e-HMI的形式分类
视觉 e-HMI
视觉 e-HMI 是当前应用最为广泛的形式，涵盖指示灯、刹车灯、光带、显示屏和投影等。指示灯和刹车灯作为标准化的视觉 e-HMI，能够传达基本的车辆行驶信息。光带则通过不同的灯光模式，如闪烁、流动等，传达更复杂的信息。
高清屏幕：车前屏显示动态箭头、“请先行”文字（如奔驰F015概念车）。
地面投影：将行驶轨迹投射至路面（如奥迪e-tron雨雾天光带）。
听觉 e-HMI
合成引擎声的“速度暗示”：为静音的电动车添加频率随车速变化的合成声，不仅能帮助行人听到电动汽车的声音，还能帮助自动驾驶汽车含蓄地向行人发出信号，行人报告互动质量和车辆意图清晰度有所提高。
语音提示：研究发现，超过3秒的语音指令会引发行人焦虑，短语式提示（如“您先请”）效果最佳。
多模态 e-HMI
为了提高信息传达效果，多模态 e-HMI 逐渐成为研究和应用的热点。将视觉和听觉元素相结合，比如在车辆转弯时，不仅通过光带闪烁显示转弯方向，还同时发出相应的声音提示，能够增强信息的传达效果，提高行人对车辆意图的理解度。
四、当前的研究结果
1. 颜色选择：中性颜色（如青色）比传统的交通信号灯颜色（如红色、绿色）更适合传达让行意图，避免混淆。
2. 动画模式：均匀闪烁或脉动的动画模式比扫掠动画更直观，能够更快地被行人理解。
3. 信息展示内容：文字内容>文字长短，行人对自我中心信息（如 WALK/DON’T WALK）有很强的依从性，因为这类信息更易解释且不易被误解。此外，研究还表明解释信息含义所需时间取决于影响感知清晰度的特征，信息视角并非影响行人过马路决策的唯一因素，冗长的信息虽涉及更多扫视，但不一定导致反应时间更长，如 “DON’T WALK” 信息较长，但参与者对其反应快速。
4. 显示位置和模式：研究结果显示，车顶、挡风玻璃和格栅上的 eHMI 产生了最好的表现得分，投影 eHMI 的表现得分相对较差。当车辆从弯道右转驶近行人时，车轮正上方的 eHMI 表现最佳。
5. 标准化设计：未来的e-HMI设计应考虑标准化，以确保不同车辆之间的信息传递一致，减少误解和事故的发生。不同文化背景也会导致行人对 e-HMI 的理解和反应有所不同，设计需充分考虑文化因素和一致性，平衡本地化需求和全球通用性。
6. 与传统车辆交互：在自动驾驶汽车与手动驾驶汽车共存的混合交通环境中，二者的有效交互至关重要。研究表明，新型可视化技术（如三角形和象形图的组合）可支持自动驾驶汽车与手动驾驶者之间的通信，且效果比普通前大灯闪烁更好。这为解决混合交通环境下的车辆通信问题提供了新的思路和方向。
五、未来趋势：e-HMI将如何进化？
- 与车联网深度融合：随着车联网技术的发展，e-HMI 将与车联网深度融合。通过车联网，e-HMI 能够获取更多的实时交通信息，实现与其他车辆、道路基础设施的协同交互。车辆可以通过 e-HMI 向行人展示前方道路的拥堵情况、事故信息等，帮助行人规划出行路线。
- 功能拓展趋势：e-HMI 的功能将从单纯的信息展示向更具交互性和功能性方向拓展。未来的 e-HMI 可能具备手势识别、语音交互功能，行人可通过简单手势或语音与车辆互动，如行人向车辆挥手示意，车辆通过 e-HMI 给予回应，增强双方的互动体验 。此外，随着自动驾驶技术发展，e-HMI 将与车辆内部系统深度集成，根据车内乘客需求和外部环境变化，自动调整显示内容和交互方式。当车内乘客希望快速通过路口时，e-HMI 可向周围车辆和行人传达这一意图，提高通行效率。
- 设计创新趋势：在设计上，e-HMI 将更加注重情感化和个性化表达。通过运用色彩、图案、动画等元素，使车辆更具亲和力和辨识度。不同品牌的车辆可设计独特的 e-HMI 风格，强化品牌形象。例如，某品牌车辆在 e-HMI 设计中融入品牌标志性元素，让行人一眼就能识别。同时，考虑到不同用户群体的需求差异，如老年人、儿童、残障人士等，设计出更具包容性的 e-HMI。为视力障碍者增加语音提示和触摸反馈功能，为儿童设计更生动有趣的交互界面 。
- 跨文化研究方向：由于不同文化背景下行人对 e-HMI 的理解和反应存在差异，未来需深入开展跨文化研究。全面了解不同国家和地区的文化特点、交通习惯、社会规范等对 e-HMI 认知的影响，为全球范围内的 e-HMI 设计提供普适性指导。构建跨文化的 e-HMI 数据库，收集不同文化背景下的用户反馈和行为数据，分析文化因素与 e-HMI 设计元素的关系 。
- 多场景应用研究方向：目前研究多集中于行人过马路场景，未来将拓展至更多复杂交通场景，如环岛、路口拥堵、高速公路出入口等。研究 e-HMI 在这些场景中的信息显示策略和交互方式，以提升复杂场景下的交通安全性和效率。研究在环岛场景中，e-HMI 如何向进入环岛的车辆和行人清晰传达通行顺序和路线信息 。同时，关注 e-HMI 在不同天气条件（如暴雨、大雾、黑夜等）和不同道路环境（如乡村道路、城市街道、山区道路等）下的应用效果，优化设计以适应各种复杂环境。
结语
e-HMI不仅是技术问题，更是“人本设计”的体现。
一个好的e-HMI设计，既构建令人信服的规则体系，又让使用者浑然不觉技术的存在。当自动驾驶汽车的车灯如呼吸般自然明灭，当地面投影如流水般指引方向，当合成声效如清风拂过耳畔——这便是机器与人类达成和解的时刻。
本文由 @HMI怡伶设计心理 原创发布于人人都是产品经理。未经许可，禁止转载。
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