Nghệ thuật tinh tế trong thiết kế điều khiển vật lý cho ô tô
(theturnsignalblog.com)-
Tái hình dung hệ thống điều khiển khí hậu trong ô tô
- Hai năm trước, tác giả đã khám phá cách tái hình dung hệ thống điều khiển khí hậu trong ô tô. Tác giả thất vọng với các hãng xe quá phụ thuộc vào màn hình cảm ứng và giao diện phức tạp. Mục tiêu là mang lại sự thoải mái cho hành khách với mức tương tác tối thiểu. Sự thoải mái về nhiệt phụ thuộc vào bốn yếu tố môi trường: nhiệt độ không khí, bức xạ nhiệt, luồng không khí và độ ẩm. Khi các yếu tố này nằm trong một phạm vi nhất định, có thể tạo ra môi trường dễ chịu cho đa số mọi người. Nhờ đó có thể dựa nhiều vào tự động hóa.
- Tác giả đã tạo ra một hệ thống tự động hóa được điều khiển bằng núm xoay nhiệt độ. Hệ thống này quyết định tốc độ quạt và sưởi ghế. Khi nhiệt độ lệch đáng kể khỏi mức cài đặt, hệ thống sẽ điều chỉnh tốc độ quạt và sưởi hoặc làm mát ghế.
- Khái niệm thiết kế đầu tiên sử dụng giao diện kết hợp giữa vật lý và cảm ứng. Hệ thống tự động hóa thiết lập tốc độ quạt và sưởi ghế, nhưng người lái luôn có thể ghi đè.
- Ở vòng lặp thứ hai, sưởi ghế được loại khỏi hệ thống tự động hóa. Đây là một tính năng mang tính cá nhân nên tốt hơn là điều khiển riêng. Một thiết kế núm xoay được đưa lên phía trên màn hình cảm ứng để có thể tạm thời ghi đè hệ thống tự động hóa.
-
Tìm phần cứng phù hợp
- Ban đầu tác giả lên kế hoạch gắn một núm xoay lên màn hình cảm ứng. Sau khi thử nghiệm nhiều cách triển khai khác nhau, tác giả nhận ra công nghệ này chưa đủ tốt. Việc ghi nhận chính xác các sự kiện chạm khá khó khăn, nên phải chừa khoảng trống quanh núm xoay.
- Tác giả phát hiện dự án mã nguồn mở Smart Knob của Scott Bezek. Dự án này dùng động cơ DC không chổi than để mô phỏng núm xoay analog. Bằng cách điều chỉnh lực và lực cản của động cơ, có thể tạo ra các nấc giả được điều khiển hoàn toàn bằng phần mềm. Một động cơ rung mô phỏng thao tác nhấn nút khi bấm núm xoay. Kết hợp với một màn hình nhỏ, nó tạo ra một điều khiển vật lý có thể tùy biến hoàn toàn, mô phỏng gần như mọi kiểu tương tác với núm xoay vật lý.
- Seedlabs đã biến nó thành một bộ kit phát triển dựng sẵn. Bộ này đi kèm một số ví dụ trình diễn khả năng của thiết bị.
-
Thử nghiệm
- Núm xoay có thể trông đơn giản về mặt thiết kế, nhưng có rất nhiều thứ để khám phá. Việc có thể kiểm soát hoàn toàn phần mềm và phản hồi xúc giác tạo ra cơ hội tuyệt vời để tìm ra nhiều kiểu tương tác khác nhau.
- Khi nhìn vào một điều khiển vật lý, chúng ta tự động có những kỳ vọng nhất định từ các thuộc tính vật lý như kích thước, hình dạng và trọng lượng. Những "affordance" này cho biết một vật thể có thể được sử dụng như thế nào. Ví dụ, một núm tròn gợi ý rằng nó có thể xoay. Núm lớn điều khiển các chức năng quan trọng hơn, còn núm nhỏ điều khiển các chức năng ít quan trọng hơn. Tương tự, các signifier như nhãn có thể giải thích chức năng, số bước và trạng thái của điều khiển.
- Các nhà thiết kế của Braun đã dành vô số thời gian để đạt được trọng lượng hoàn hảo, độ mạnh của nấc và các signifier phù hợp.
- Phản hồi xúc giác khi xoay núm là một lớp giao tiếp. Khi núm điều khiển các thiết lập đa dạng như nguồn phát media, nó có các nấc cứng để thể hiện tầm quan trọng của sự thay đổi. Khi núm điều khiển các giá trị khác nhau trong cùng một chức năng như âm lượng, các nấc sẽ nhỏ hơn.
-
Nguyên tắc thiết kế giao diện xúc giác
- Giữ các mẫu xúc giác nhất quán giữa những tác vụ tương tự. Cũng như tay nắm cửa cần truyền đạt cửa nên kéo hay đẩy, núm xoay tạo ra kỳ vọng về cảm giác xoay và trọng lượng. Phản hồi xúc giác phải phù hợp với điều đó, và tương tác giữa các tác vụ tương tự không nên bị trộn lẫn.
- Cho phép cả điều chỉnh chính xác lẫn nhanh. Một số chức năng như âm lượng cần hỗ trợ hai kiểu thao tác khác nhau. Trong sử dụng thông thường, hành khách sẽ chỉnh âm lượng theo từng nấc nhỏ cho đúng sở thích. Nhưng đôi khi họ cần tắt nhanh âm lượng. Cả hai lựa chọn đều phải khả thi.
- Đồng bộ phản hồi vật lý và hình ảnh. Việc khớp chuyển động xoay vật lý của núm với giao diện số là rất quan trọng. Nếu núm có thể xoay 270°, giao diện cũng nên là 270°. Quan trọng thứ hai là làm cho vị trí các nấc khớp với vị trí trong giao diện.
- Điều chỉnh độ mạnh của nấc theo tỷ lệ nghịch với phạm vi giá trị. Nếu dải dữ liệu là [0,99], các nấc nên tinh tế. Nếu dải nhỏ như [0,3], các nấc nên mạnh hơn để truyền đạt rõ vị trí của núm.
- Đặt các nấc mạnh ở những giá trị quan trọng. Có thể phân biệt giá trị chính và phụ bằng độ mạnh của nấc để cho phép giao tiếp tinh tế hơn.
- Thay đổi lực cản và kích thước bước để biểu thị các giá trị cực hạn. Việc tăng lực cản ở những giá trị cực hạn cho thấy hệ quả của hành động này mạnh hơn so với các giá trị thông thường.
- Thêm lực cản "xem trước" tinh tế trước khi thay đổi trạng thái. Đường cong lực không nên là tuyến tính mà nên là logarit. Nhờ vậy, lực cản tăng dần khi tiến gần tới nấc, giúp làm rõ chính xác thời điểm một bước được kích hoạt.
-
Biến khái niệm thành hiện thực
- Sau khi xác lập các nguyên tắc thiết kế, tác giả đã triển khai khái niệm đã tạo trước đó. Tác giả xây dựng một hệ thống tự động hóa giả với ba chức năng: nhiệt độ, tốc độ quạt và sưởi ghế. Trong bài viết trước, tác giả đã kết luận rằng việc thêm sưởi ghế vào hệ thống tự động hóa là không phù hợp. Điều đó vẫn đúng, nhưng tác giả muốn khám phá liệu có thể điều khiển ba chức năng khác nhau thông qua một núm xoay hay không.
- Đối với điều khiển nhiệt độ, tác giả thêm lực cản xúc giác tăng dần để truyền đạt mức độ thay đổi. Càng chỉnh xa nhiệt độ hiện tại, người dùng càng cảm thấy nhiều lực cản hơn. Điều này sẽ làm tăng tốc độ quạt và sưởi ghế.
- Tốc độ quạt và sưởi ghế nhận cùng một hồ sơ xúc giác. Tốc độ quạt có năm nấc rõ ràng, còn sưởi ghế có bốn nấc, trong đó nấc đầu tiên là vị trí "tắt" với phản hồi mạnh. Có thể nhấn núm để chuyển vòng qua các chức năng.
- Một bộ phân trang nhỏ ở cuối màn hình làm nổi bật chức năng đang hoạt động. Tuy nhiên, cần truyền đạt mối quan hệ giữa các chức năng trong hệ thống tự động hóa. Sau khi cài nhiệt độ, nếu tốc độ quạt và sưởi ghế thay đổi thì người lái phải nhận ra điều đó mà không cần chuyển vòng qua các chức năng.
-
Kết luận
- Có thể hiển thị ba loại dữ liệu khác nhau trên một núm xoay, nhưng đó gần như là giới hạn tối đa. Nếu thêm chức năng thứ tư, sẽ quá khó để theo dõi vị trí trong giao diện. Một trong những thách thức chính là màn hình nhỏ phải hiển thị quá nhiều thông tin. Vì tác giả đã tạo ra một hệ thống tự động hóa trong đó ba loại dữ liệu có liên kết với nhau, việc truyền đạt mối liên kết này qua màn hình nhỏ là điều khó khăn.
- Nếu chỉ có hai chức năng thì mọi thứ trở nên dễ dàng hơn nhiều. Chỉ có nhiệt độ và tốc độ quạt sẽ hợp lý hơn về mặt khái niệm, đồng thời giao diện có đủ không gian để truyền đạt rõ trạng thái của hệ thống tự động hóa.
- Sau mọi thử nghiệm, một núm xoay với hai chức năng là dễ hiểu và dễ thao tác. Dựa vào hệ thống tự động hóa có thể giảm thiểu số lần tương tác, trong khi người lái vẫn có thể dễ dàng ghi đè khi cần. Lý tưởng nhất là sưởi ghế cũng nên có điều khiển vật lý, để hành khách có thể chọn thiết lập ưa thích chỉ bằng một lần nhấn thay vì phải nhấn nhiều lần.
-
Ví dụ triển khai hiện nay
- Tác giả muốn nhấn mạnh hai hãng xe có các giải pháp thú vị. Đầu tiên là Jaguar, với một giải pháp thông minh khi thêm chiều sâu vào núm xoay có ba chức năng. Về cơ bản, núm điều khiển nhiệt độ. Khi nhấn núm, sưởi ghế được kích hoạt; khi kéo núm ra, tốc độ quạt được kích hoạt. Cách này dễ học và dễ thao tác trong khi vẫn quan sát đường. Đáng tiếc là giống như phần lớn hãng xe khác, Jaguar đã ưu tiên màn hình cảm ứng và ngừng sử dụng điều khiển khí hậu vật lý.
- Thứ hai là Skoda, hiện có một khái niệm thú vị trên các mẫu xe cao cấp với ba "Smart Dials". Mỗi hành khách có một núm để điều khiển nhiệt độ và có thể nhấn để điều khiển sưởi ghế. Người lái có thể cấu hình núm ở giữa để điều khiển tối đa 6 chức năng khác nhau, chẳng hạn âm lượng, chế độ lái, tốc độ quạt và hướng gió. Đây là một thiết kế đơn giản và xuất sắc, đặc biệt xứng đáng được khen ngợi hơn nếu xét đến xu hướng giao diện cảm ứng hiện nay.
- Trong bài viết phổ biến nhất của mình, tác giả đã nói về sự gia tăng của màn hình cảm ứng trong ô tô. Màn hình cảm ứng là thiết yếu cho các tương tác phức tạp hơn, đặc biệt như dẫn đường. Tuy nhiên, các tương tác thường xuyên và đơn giản như điều khiển khí hậu không nên bị đưa vào giao diện cảm ứng.
- Lý do thường được viện dẫn là chi phí. Tuy nhiên, thật ngạc nhiên khi các thương hiệu bình dân như Skoda và Renault hiện vẫn cung cấp điều khiển vật lý, cho thấy đây không đơn thuần là vấn đề chi phí mà là vấn đề ưu tiên. Các hãng xe chọn giao diện chỉ có cảm ứng đang ưu tiên chi phí và marketing hơn công thái học và an toàn.
- Việc thao tác với điều khiển vật lý mang lại cảm giác thỏa mãn và chất lượng riêng. Trong nhiều năm, những thương hiệu như Mercedes đã dành hàng nghìn giờ để hoàn thiện cảm giác của công tắc và nút bấm. Cảm giác khi sử dụng điều khiển vật lý mang lại cho chiếc xe chất lượng và cá tính riêng. Cảm giác này đã biến mất cùng màn hình cảm ứng, và vì thế cũng biến mất trên phần lớn xe hiện đại.
- Tác giả hy vọng sẽ có nhiều hãng xe đưa điều khiển vật lý trở lại và xem đó là một phần quan trọng của trải nghiệm trong xe. Dự án này cho thấy vẫn còn rất nhiều điều để khám phá khi thiết kế điều khiển vật lý, và tác giả hy vọng nó sẽ truyền cảm hứng cho người khác. Có thể tìm bộ kit phát triển của Seedlabs tại đây, và mã nguồn của tác giả được công khai trên GitHub.
1 bình luận
Ý kiến trên Hacker News