吳彥希，楊隨先，劉行

汽車語音交互模型及設(shè)計(jì)策略

吳彥希，楊隨先，劉行

（四川大學(xué) 機(jī)械工程學(xué)院，成都 610065）

在智能技術(shù)飛速發(fā)展、用戶需求不斷增長的背景下，以用戶體驗(yàn)為中心，探索汽車工業(yè)“新四化”趨勢下的汽車語音交互新形態(tài)，重構(gòu)汽車語音交互模型，針對性地提出交互設(shè)計(jì)策略。分析車載語音系統(tǒng)與用戶之間的信息交流過程，構(gòu)建汽車語音界面架構(gòu)和交互模型。通過“新四化”趨勢下汽車語音交互在信息主體、信息范圍和信息內(nèi)容等方面的變化綜述，運(yùn)用信息處理流程理論開展汽車語音交互模型和設(shè)計(jì)策略研究。根據(jù)車載語音系統(tǒng)的信息處理流程，提出了以功能層、內(nèi)容層、形式層、情感層為信息架構(gòu)的汽車語音界面，構(gòu)建了基于信息交流的汽車語音交互模型。基于語音界面的信息架構(gòu)理論，提出了未來的汽車語音交互在功能拓展、內(nèi)容豐富、形式優(yōu)化和情感滿足等方面的設(shè)計(jì)策略。從信息交流角度開展的汽車語音交互設(shè)計(jì)研究，對車載語音系統(tǒng)交互設(shè)計(jì)和體驗(yàn)優(yōu)化具有參考意義。

汽車語音交互；語音界面；交互模型；設(shè)計(jì)策略

語音交互是以自然語言為載體進(jìn)行信息傳遞的交互方式，其具有自然、便捷等特性，近年來被逐漸應(yīng)用于汽車人機(jī)交互領(lǐng)域中。在汽車語音交互之前，人們通過操作物理按鍵實(shí)現(xiàn)了對車輛的控制，駕駛員能夠由觸覺通道直接感受到操作完成的反饋，使交互過程更加準(zhǔn)確、可靠，但缺乏一定的靈活性。隨后，中控屏的出現(xiàn)逐漸取代了傳統(tǒng)的物理按鍵，并演變?yōu)橹饕能噧?nèi)交互方式，特別是觸摸屏的應(yīng)用進(jìn)一步豐富了汽車中控的功能，體現(xiàn)出信息可拓展的優(yōu)勢。信息量的增加給駕駛員造成了一定的干擾與負(fù)擔(dān)，影響了駕駛的效率與安全[1]，語音交互對聽覺通道的利用，在很大程度上緩解了這一問題。若駕駛員在動態(tài)駕駛環(huán)境中需要發(fā)起交互，如修改導(dǎo)航地點(diǎn)、查詢當(dāng)前位置等，語音輸入能夠盡量避免對駕駛員雙手或雙眼的占用，減少對駕駛過程的打斷，從而保障汽車人機(jī)交互的安全性與高效性。語言作為人們?nèi)粘Ｉ钪凶顬槠毡榈慕涣鞣绞剑瑴p少了語音交互的學(xué)習(xí)成本，提高了信息交流的自然感，因此，語音交互在車載場景中具有非常大的應(yīng)用潛力。

當(dāng)前，大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、人工智能等技術(shù)在交通領(lǐng)域的應(yīng)用，促發(fā)了汽車工業(yè)的第4次變革，即汽車工業(yè)的“新四化”（智能化、網(wǎng)聯(lián)化、共享化和電動化）。在“新四化”趨勢中，智能網(wǎng)聯(lián)是核心內(nèi)容，也是汽車交互形態(tài)更新的主要?jiǎng)恿??！肮蚕砘焙汀半妱踊狈謩e改變了汽車的出行模式和動力系統(tǒng)。在汽車行業(yè)轉(zhuǎn)型升級的同時(shí)，用戶日益增長的安全、效率及情感等需求提高了用戶體驗(yàn)的滿意度閾值。目前的汽車語音交互研究，較少涉及理論層面的汽車語音交互體驗(yàn)及設(shè)計(jì)研究。筆者以“智能化”和“網(wǎng)聯(lián)化”為研究重點(diǎn)，通過對車載語音系統(tǒng)與用戶的信息交流過程進(jìn)行分析，構(gòu)建并升級汽車語音交互模型，從而優(yōu)化語音交互體驗(yàn)。

1 汽車語音交互中的信息交流

人機(jī)交互是信息交流的過程，在汽車語音交互設(shè)計(jì)之前，有必要對人機(jī)之間的信息交流過程進(jìn)行研究，獲取用戶認(rèn)知、用戶體驗(yàn)與汽車語音交互設(shè)計(jì)的關(guān)聯(lián)，以此找到更優(yōu)的信息組織與表達(dá)路徑。

1.1 車載語音系統(tǒng)中的信息傳遞

1.1.1 信息的接收

汽車語音界面是車載語音系統(tǒng)與用戶間進(jìn)行信息傳遞的重要渠道，用戶通過語音界面對汽車進(jìn)行控制與交流。在信息接收階段，用戶將需求以語音指令的形式輸出，被汽車語音界面接收，并進(jìn)行簡單的前端處理，包括語音喚醒、聲源定位、聲紋識別、端點(diǎn)檢測等。例如北汽新推出的汽車ARCFOX αT，其各個(gè)車座都搭載了四麥克風(fēng)PIC聲場定位裝置，在多人交流的情況下也能夠識別用戶的身份和方位，提升了信息獲取的準(zhǔn)確性。語音指令接收完畢后，汽車語音界面會將語音信息傳遞到后臺處理器。

1.1.2 信息的處理

信息處理階段包含語意識別、功能匹配、內(nèi)容確定、語音反饋等重要環(huán)節(jié)。后臺處理器的語音識別模塊先將前端過濾出的語音信息編碼為向量矩陣，通過聲學(xué)、詞匯和語言模型將單個(gè)向量解碼為對應(yīng)的音素、詞匯、語句，并輸出為文本信號。由自然語言理解模塊對文本信息進(jìn)行領(lǐng)域（Domain）、語意（Intent）、位置（Slot）的3級拆分，幫助計(jì)算機(jī)理解用戶意圖并與系統(tǒng)功能相匹配，從而確定反饋信息的類型與內(nèi)容。通過對話管理和語義生成模塊生成語法通順的反饋文本，最后語音合成為可以聽懂的、類似人類聲音的信息后再進(jìn)行輸出[2]。

1.1.3 信息的反饋

在汽車語音交互中，語音是主要的但不是唯一的反饋方式，除了語音反饋外，中控屏界面是最主要的反饋形式。視覺界面在信息表達(dá)上具有豐富性、完整性、可重復(fù)性，能夠很好地彌補(bǔ)語音信息在認(rèn)知特性上的不足。針對不斷增加的交互信息量，汽車語音交互可以通過提示音、表情、動效、燈光等方式，實(shí)現(xiàn)更加高效可靠的信息反饋，見圖1。

圖1 汽車中“語音+界面/表情/動效/燈光”的反饋示例

1.2 用戶認(rèn)知與用戶體驗(yàn)的形成

認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)把人們對周圍環(huán)境的認(rèn)知過程看作是一種信息加工過程。參考王熙元[3]提出的信息傳達(dá)結(jié)構(gòu)模型，可將用戶的信息處理過程理解為用戶通過聽覺、視覺、觸覺等通道感知信息，并經(jīng)過大腦的記憶、理解、思考等認(rèn)知行為形成反應(yīng)（行為反應(yīng)和心理反應(yīng)）。行為上的反應(yīng)指輸出決策，包括停止或繼續(xù)對話、執(zhí)行動作等。心理上的反應(yīng)指用戶在多次認(rèn)知后形成一種面向汽車語音交互的主觀感受，即用戶體驗(yàn)，包括感官體驗(yàn)、行為體驗(yàn)和情感體驗(yàn)。感官體驗(yàn)來自汽車語音交互的不同反饋形式，包括聽覺體驗(yàn)、視覺體驗(yàn)、觸覺體驗(yàn)等。聽覺體驗(yàn)與反饋語音的聲音質(zhì)量、聲學(xué)特征、語音內(nèi)容等因素相關(guān)，視覺體驗(yàn)主要受中控屏反饋界面中文字、色彩、圖像等因素的影響。行為體驗(yàn)取決于用戶是否能輕松、自然地進(jìn)行語音控制，以及車載語音系統(tǒng)是否能準(zhǔn)確、高效、可靠地完成交互任務(wù)。情感體驗(yàn)來自用戶在行駛過程中的思考、聯(lián)想、回憶等意識活動，是在感官體驗(yàn)和行為體驗(yàn)的基礎(chǔ)上產(chǎn)生的心理感受的總和，包括安全感、信任感、愉悅感、掌控感等。

2 汽車語音交互模型構(gòu)建

2.1 汽車語音界面架構(gòu)

在用戶認(rèn)知中，汽車語音界面是語音交互信息組織和功能實(shí)現(xiàn)的主要平臺，代表的是整個(gè)車載語音系統(tǒng)。汽車語音界面的信息架構(gòu)與車載語音系統(tǒng)中的信息傳遞過程相關(guān)，可分為功能層、內(nèi)容層和形式層。

1）功能層體現(xiàn)的是用戶語音指令涉及的交互功能。根據(jù)對現(xiàn)有車載語音場景的分析，可將汽車語音交互功能歸納為車載導(dǎo)航、車輛控制、車況監(jiān)控、多媒體娛樂、日常資訊等。車載語音系統(tǒng)通過對指令文本的理解與分類，來定位相關(guān)功能、調(diào)取應(yīng)用界面、確定信息類型。車載系統(tǒng)中搭載的應(yīng)用軟件，也可以通過云服務(wù)平臺來提供網(wǎng)絡(luò)信息。

2）在功能層的基礎(chǔ)上，內(nèi)容層根據(jù)用戶意圖來確定內(nèi)容范圍、細(xì)化反饋信息。語音交互中的信息類型包括車輛信息、路況信息、環(huán)境信息、娛樂信息、社交信息、網(wǎng)絡(luò)信息等。例如，當(dāng)用戶詢問“還有多久到目的地”時(shí)，匹配的是車載導(dǎo)航功能，對應(yīng)車輛信息中的車速、行駛路線和環(huán)境信息中的GPS定位等內(nèi)容，系統(tǒng)通過計(jì)算后可以告知用戶剩余的行程時(shí)間。除此之外，汽車語音界面的內(nèi)容層還包括任務(wù)狀態(tài)信息的反饋，如任務(wù)進(jìn)行狀態(tài)、任務(wù)錯(cuò)誤環(huán)節(jié)等。

3）形式層指汽車語音交互中不同的反饋形式。車載語音系統(tǒng)會根據(jù)反饋的信息類型與內(nèi)容，對不同的感官通道中的信息量進(jìn)行分配，將交互信息以純語音或“語音+”的形式反饋給用戶。

2.2 汽車語音交互模型

目前汽車語音交互系統(tǒng)中信息交流的主體分別為用戶（駕駛員和乘客）和車輛，用戶輸入的語音指令是信息交流的起點(diǎn)，汽車語音界面接收到指令后，將調(diào)取對應(yīng)的功能進(jìn)行顯示，同時(shí)向用戶反饋信息的處理狀態(tài)，并根據(jù)信息內(nèi)容以多種形式輸出反饋結(jié)果?；谝陨戏治?，構(gòu)建汽車語音交互模型，以圖像化表達(dá)汽車語音交互系統(tǒng)中的信息交流過程。目前的汽車語音交互模型見圖2。

圖2 目前的汽車語音交互模型

3 汽車語音交互設(shè)計(jì)策略

2020年2月，國家發(fā)改委提出智能網(wǎng)聯(lián)汽車已成為全球汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的戰(zhàn)略方向。在以智能網(wǎng)聯(lián)為主的“新四化”發(fā)展趨勢下，汽車語音交互中的信息交流發(fā)生了變化。

1）信息交流主體數(shù)量增加。同一輛車會向不同的駕駛員和乘客提供出行服務(wù)，道路中的行人、車輛、信號燈等主體也會參與到信息交流中。

2）信息交流主體角色轉(zhuǎn)換。用戶不再是唯一的交互發(fā)起者，汽車可以基于用戶信息主動響應(yīng)用戶需求。

3）信息交流范圍擴(kuò)大。駕駛場景中的用戶能夠通過汽車語音界面與家居、辦公等場景進(jìn)行跨設(shè)備、跨空間的信息交流。

4）信息內(nèi)容多樣化。隨著信息主體的增加、信息范圍的擴(kuò)大以及情感交流的加入，車載語音系統(tǒng)可獲得的信息內(nèi)容更加豐富。

基于以上變化，對目前的汽車語音交互模型進(jìn)行升級重構(gòu)，提出未來的汽車語音交互模型，并以此討論汽車語音交互的設(shè)計(jì)策略，見圖3。不管汽車語音交互的信息交流網(wǎng)如何變化，語音界面作為汽車與用戶的信息交流平臺，始終是語音交互的核心，因此，汽車語音交互設(shè)計(jì)策略必須面向語音界面的各個(gè)信息層。

面部識別、機(jī)器學(xué)習(xí)、無線通信等新技術(shù)的應(yīng)用，增加了車載語音系統(tǒng)獲取信息的渠道，豐富了信息內(nèi)容，為主動響應(yīng)、自動駕駛、駕駛行為監(jiān)控、個(gè)性化服務(wù)、智能互聯(lián)等交互場景的拓展提供了實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)。在汽車“新四化”趨勢下，汽車語音交互涉及的交互信息類型見表1。

圖3 未來的汽車語音交互模型

表1 汽車語音交互中涉及的交互信息類型

Tab.1 Types of interactive information involved in in-vehicle voice interaction

3.1 面向功能層的設(shè)計(jì)策略

3.1.1 主動響應(yīng)用戶需求

主動響應(yīng)的內(nèi)涵在于車載系統(tǒng)能夠主動感知用戶、環(huán)境等信息的變化，預(yù)測用戶的行為與意圖，從而主動響應(yīng)用戶需求[5]。汽車語音交互的主動性體現(xiàn)在功能引導(dǎo)、主動交流、安全提醒等方面。對于“新手用戶”，車載語音交互系統(tǒng)能夠主動介紹其語音功能及流程，從而引導(dǎo)用戶正確使用，還能持續(xù)記錄用戶的交互過程，在易錯(cuò)的環(huán)節(jié)主動給予語音幫助[6]。主動交流指在某些特定的場景（如長途駕駛或道路擁堵等）中，結(jié)合用戶信息、場景變化和上下文語境，汽車主動發(fā)起關(guān)于旅途景點(diǎn)、當(dāng)日新聞等符合用戶偏好的話題交流，從而增加行駛過程的趣味性。安全提醒指車載語音交互系統(tǒng)及時(shí)將車輛、路況中的不安全因素報(bào)告給用戶，如油量偏低、前方陡坡等，從而提升駕駛安全性。此外，主動響應(yīng)還可以與駕駛行為監(jiān)控、自動駕駛、個(gè)性化服務(wù)、情感交互等功能相融合，幫助用戶完成信息收集、分析等工作，有利于減輕用戶的認(rèn)知負(fù)荷[7]，并提升其駕駛體驗(yàn)[8]。

3.1.2 提供人機(jī)協(xié)作交流平臺

自動駕駛意味著駕駛員會將部分或全部的汽車控制權(quán)讓渡給車輛。針對自動駕駛的控制權(quán)轉(zhuǎn)換流程，語音交互可以發(fā)揮建議與確認(rèn)的作用，使用戶將控制權(quán)的轉(zhuǎn)換當(dāng)作人機(jī)協(xié)作的一種形式，從而減少控制權(quán)缺失帶來的不安全感等負(fù)面情緒。如在控制權(quán)移交前，語音告知用戶在當(dāng)前情境下進(jìn)行自動駕駛的可行性與安全性，并給出相關(guān)建議，使用戶在充分認(rèn)知的情況下自主掌握開啟自動駕駛模式的時(shí)機(jī)?？刂茩?quán)移交后，以“語音+”的形式給予用戶接管成功的肯定答復(fù)，并隨時(shí)匯報(bào)自動駕駛的運(yùn)行情況。汽車語音交互提供的人機(jī)協(xié)作交流平臺，能夠有效提高以掌控感為代表的用戶行為體驗(yàn)。

3.1.3 調(diào)整用戶駕駛狀態(tài)及駕駛行為

由于技術(shù)和制度的限制，目前自動駕駛汽車還未達(dá)到推廣應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)，駕駛?cè)蝿?wù)依然是未來較長時(shí)間內(nèi)駕駛員的主要任務(wù)。車載語音交互系統(tǒng)通過對用戶的聲音情緒、面部表情、視覺注意、生理信號等信息進(jìn)行監(jiān)測，來實(shí)現(xiàn)狀態(tài)測量及行為監(jiān)控[9]，其可以將結(jié)果轉(zhuǎn)換為語音提醒，使用戶集中駕駛注意力，也可以通過播放歡快的音樂，幫助用戶保持清醒。同時(shí)，車載語音交互系統(tǒng)會對用戶駕駛行為（換道、轉(zhuǎn)向、控制車速等）進(jìn)行持續(xù)關(guān)注，能夠在問題發(fā)生前通過語音提醒用戶，并給出修正建議。

3.1.4 提供個(gè)性化語音服務(wù)

當(dāng)前，綠色出行、低碳生活等理念催生出了共享出行的產(chǎn)業(yè)形態(tài)，包括汽車租賃、共享服務(wù)等。當(dāng)同一輛車被不同的駕駛員使用時(shí)，控制權(quán)轉(zhuǎn)換與個(gè)性化服務(wù)將成為車內(nèi)交互的重點(diǎn)。在語音交互技術(shù)的支持下，車輛可以通過聲紋信息識別用戶的身份，自動切換到對應(yīng)的個(gè)人賬號，與共享系統(tǒng)核對后打開控制權(quán)限，并根據(jù)賬號中記錄的行為偏好和歷史操作等信息，設(shè)置、調(diào)整車內(nèi)軟硬件，從而營造出用戶熟悉的駕駛氛圍。車載系統(tǒng)可以對用戶畫像、行為偏好、行駛軌跡等信息進(jìn)行全方位的分析和個(gè)性化的推薦，并適當(dāng)調(diào)整語音順序，優(yōu)先表達(dá)用戶更關(guān)注的信息，保證用戶對關(guān)鍵信息的準(zhǔn)確感知。此外，語音系統(tǒng)還應(yīng)支持汽車語音形象的個(gè)性化定制，以滿足用戶自我塑造、追求獨(dú)特的交互需求。在提供個(gè)性化語音服務(wù)的同時(shí)，車載系統(tǒng)還需要保護(hù)用戶的個(gè)人隱私。

3.1.5 連接多設(shè)備多空間的信息交流

在單車智能升級的同時(shí)，無線通信技術(shù)搭建了車與車、車與人、車與環(huán)境之間的信息傳輸網(wǎng)絡(luò)，使汽車從一個(gè)交通工具轉(zhuǎn)變?yōu)橹悄艿囊苿涌臻g和應(yīng)用終端。汽車語音交互不僅包括車內(nèi)人機(jī)交互，還包括汽車與行人、車輛、道路設(shè)施甚至家居、辦公等空間的交互。在駕駛場景中，用戶通過語音界面獲知周圍車輛與行人的位置信息，以車外顯示或協(xié)議通信的形式傳遞自身的行駛意圖，通過多向交流提高交通的有序性。以道路設(shè)施中的信號燈為例，汽車通過接收行駛路段中每一處信號燈的信息，提前語音提示或輔助用戶控制車速，從而減少擁堵情況的發(fā)生[10]。除了駕駛場景之外，用戶還可以通過語音控制家居、辦公等空間中的設(shè)備，或通過汽車語音界面與醫(yī)療、政務(wù)、旅游等場景產(chǎn)生互動。

3.2 面向內(nèi)容層的設(shè)計(jì)策略

3.2.1 復(fù)雜信息的有效組織與表達(dá)

隨著汽車的智能化轉(zhuǎn)型，汽車語音交互涉及的信息量和復(fù)雜度都大大提升，但正如諾曼所說，優(yōu)秀的設(shè)計(jì)并不是減少復(fù)雜，而是管理復(fù)雜[11]。汽車語音交互設(shè)計(jì)應(yīng)該以提供復(fù)雜但易用的交互為目標(biāo)。為了降低用戶的認(rèn)知負(fù)荷，汽車語音交互內(nèi)容層可以將用戶的行為邏輯作為信息組織架構(gòu)[12]，整合有可能與語音指令產(chǎn)生關(guān)聯(lián)的各類信息內(nèi)容，通過分析、計(jì)算、篩選等步驟，先對用戶疑問進(jìn)行回應(yīng)，再將相關(guān)信息作為補(bǔ)充進(jìn)行表達(dá)。例如，當(dāng)用戶詢問“現(xiàn)在幾點(diǎn)”時(shí)，匹配的是日常資訊功能中的時(shí)間信息，但車載系統(tǒng)通過相同時(shí)間點(diǎn)的歷史操作信息，可判斷出用戶正處于下班準(zhǔn)備回家的狀態(tài)，從而預(yù)測出用戶的下一步行為可能是詢問擁堵情況及返程時(shí)間，因此，可回應(yīng)用戶“現(xiàn)在是晚上6點(diǎn)，前方路況暢通，大約30 min后可到家哦”。

3.2.2 錯(cuò)誤操作的人性化反饋

語音交互在車載場景中的應(yīng)用仍處于發(fā)展階段，因此，交互錯(cuò)誤是不可避免的，需建立錯(cuò)誤操作的應(yīng)對機(jī)制來優(yōu)化汽車語音交互設(shè)計(jì)，以提高產(chǎn)品的容錯(cuò)性[13]。車載語音系統(tǒng)可以先告知用戶具體的錯(cuò)誤環(huán)節(jié)，然后給出解決方法，使用戶感知到系統(tǒng)處理交互錯(cuò)誤的積極態(tài)度。若語音識別環(huán)節(jié)錯(cuò)誤，可建議用戶按照規(guī)定語序重新輸入指令；若功能匹配環(huán)節(jié)錯(cuò)誤，可建議用戶嘗試使用系統(tǒng)的其他功能；若動作執(zhí)行環(huán)節(jié)錯(cuò)誤，可引導(dǎo)用戶以手動等形式完成操作。另外，為了避免重復(fù)的錯(cuò)誤反饋導(dǎo)致用戶負(fù)面情緒的增加，需要設(shè)計(jì)多個(gè)人性化的語音腳本，以提高汽車語言表達(dá)的靈活性，或通過增加表情等內(nèi)容來提高語音的情緒效價(jià)[14]。

3.3 面向形式層的設(shè)計(jì)策略

3.3.1 優(yōu)化汽車語音形象

汽車語音形象是用戶根據(jù)聲音、語調(diào)、對話內(nèi)容等要素形成的對汽車語音的擬人化印象，能夠幫助汽車在人格層面上與用戶建立關(guān)聯(lián)，提升用戶的情感體驗(yàn)。汽車語音形象包括性別、年齡、人機(jī)關(guān)系和性格特征等擬人化特質(zhì)，其設(shè)計(jì)需遵循匹配性、相似性和一致性原則。性別、年齡、人機(jī)關(guān)系的設(shè)定需要與用戶的個(gè)人喜好相匹配，如女性音色匹配男性用戶、管家型角色匹配駕駛新手。用戶對與自身性格近似的語音形象擁有更高的喜好度與信任度[15]。系統(tǒng)可通過分析用戶人格特征為其選擇性格相似的汽車語音形象，并保持?jǐn)M人化特質(zhì)之間的一致性，尤其是避免人機(jī)關(guān)系與性格特征的不適配。

3.3.2 促進(jìn)多通道反饋融合

隨著信息量的增加，汽車語音交互難以適應(yīng)各種信息的反饋要求，多通道反饋不僅能彌補(bǔ)語音信息認(rèn)知的不足，而且有利于減輕用戶在單一通道中的認(rèn)知負(fù)荷，使用戶對駕駛空間形成全面的認(rèn)知[16]。針對不同的交互場景，系統(tǒng)可根據(jù)汽車語音界面的功能層和內(nèi)容層確定反饋信息的范圍，篩選出語音信息不能表達(dá)或難以表達(dá)的內(nèi)容，以界面、氛圍燈、振動、香氛等形式進(jìn)行輔助呈現(xiàn)，如通過中控臺燈光來持續(xù)傳達(dá)自動駕駛的運(yùn)行狀態(tài)。

3.4 面向情感層的設(shè)計(jì)策略

智能技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展，使汽車越來越像人們的出行伙伴。汽車語音交互將從信息交互轉(zhuǎn)向情感交互，在語音界面中，可以從情緒感知和情感表達(dá)2個(gè)方面來增加情感設(shè)計(jì)，從而提升用戶的情感體驗(yàn)。情緒感知即“察言觀色”，車載語音系統(tǒng)通過語音指令的韻律特征、音質(zhì)特征和頻譜特征來分析語音情感，結(jié)合用戶的面部表情、生理信號等信息來判斷用戶實(shí)時(shí)的情緒狀態(tài)，以此調(diào)整汽車語音的語調(diào)、語速等，使其表現(xiàn)出與用戶相似的情緒，從而拉近人機(jī)關(guān)系。人性化的語音形象是汽車情感表達(dá)的一大助力。此外，車載語音系統(tǒng)還可以通過上下車問候、節(jié)日祝福等形式，讓用戶獲得被陪伴、被關(guān)愛的感覺，使用戶對汽車產(chǎn)生依賴感。

4 結(jié)語

目前，車載語音已成為智能汽車的基本配置，人工智能等技術(shù)的發(fā)展，使用戶對未來的汽車語音交互場景抱有更高的期待，推動著汽車語音交互設(shè)計(jì)不斷向前發(fā)展。筆者從信息交流的角度，概述了汽車語音交互的形成，以及其在智能化、網(wǎng)聯(lián)化等趨勢下的變化，通過對未來汽車語音交互模型的構(gòu)建，提出了從功能、內(nèi)容、形式、情感4個(gè)方面來完善汽車語音交互體驗(yàn)的設(shè)計(jì)策略，為車載語音系統(tǒng)交互設(shè)計(jì)和體驗(yàn)優(yōu)化提供了參考。

[1] 李云輝. 智能網(wǎng)聯(lián)汽車人機(jī)交互研究及多通道交互設(shè)計(jì)[D]. 北京: 北京理工大學(xué), 2016.

LI Yun-hui. Research on Human-machine Interaction of Intelligent Connected Vehicle and Multimodal Interaction Design[D]. Beijing: Beijing Institute of Technology, 2016.

[2] 陳艷華. 基于智能交互的車載語音系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D]. 北京: 北京交通大學(xué), 2020.

CHEN Yan-hua. Design and Implementation of Car VoiceBased on Intelligent Interaction[D]. Beijing: Beijing Jiao-tong University, 2020.

[3] 王熙元. 交互設(shè)計(jì)中的信息傳達(dá)研究[J]. 包裝工程, 2010, 31(12): 12-14.

WANG Xi-yuan. Research on Information Transmission in Interaction Design[J]. Packaging Engineering, 2010, 31(12): 12-14.

[4] 文晗. 基于情境感知的汽車人機(jī)交互界面設(shè)計(jì)研究[D]. 長沙: 湖南大學(xué), 2016.

WEN Han. Study on Automotive Human Machine Interface Design Based on Context Awareness[D]. Changsha: Hunan University, 2015.

[5] 李璟璐, 孫效華, 郭煒煒. 基于智能交互的汽車主動響應(yīng)式交互設(shè)計(jì)[J]. 圖學(xué)學(xué)報(bào), 2018, 39(4): 668-674.

LI Jing-lu, SUN Xiao-hua, GUO Wei-wei. Proactive HMIDesign Based on Smart Interaction[J]. Journal of Graphics, 2018, 39(4): 668-674.

[6] 竇金花, 齊若璇. 基于情境分析的適老化智能家居產(chǎn)品語音用戶界面設(shè)計(jì)策略研究[J]. 包裝工程, 2021, 42(16): 202-210.

DOU Jin-hua, QI Ruo-xuan. Research on Elderly-Adap-ta-bility Voice User Interface Design Strategy of Smart Home Products Based on Context Analysis[J]. Packaging Engineering, 2021, 42(16): 202-210.

[7] SCHMIDT M, HELBIG D, BHANDARE O, et al. Assessing Objective Indicators of Users' Cognitive Load During Proactive In-Car Dialogs[C]. New York: Association for Computing Machinery, 2019.

[8] IMAI R, WATANABE K, TSUBOUCHI K, et al. Proactive Car Navigation: How Can Destination Prediction Give us New Navigation Experience?[C]. New York: Asso-ciation for Computing Machinery, 2019.

[9] COUGHLIN J F, REIMER B, MEHLER B. Monitoring, Managing, and Motivating Driver Safety and Well-Being [J]. IEEE Pervasive Computing, 2011, 10(3): 14-21.

[10] 張茫茫. 基于汽車的多主體多通道交互模型研究[J]. 包裝工程, 2017, 38(20): 7-12.

ZHANG Mang-mang. Multi-Agent & Multi-channel Interaction Design Based on Vehicle[J]. Packaging Engineering, 2017, 38(20): 7-12.

[11] NORMAN D A. Living with Complexity[M]. Boston: The MIT Press, 2010.

[12] 賀孝梅, 李劍鈺. 人機(jī)交互中認(rèn)知負(fù)荷的成因分析與設(shè)計(jì)策略研究[J]. 包裝工程, 2020, 41(10): 24-30.

HE Xiao-mei, LI Jian-yu. Cause Analysis and Design Strategies of Cognitive Load in Human-computer Interaction[J]. Packaging Engineering, 2020, 41(10): 24-30.

[13] 楊隨先, 劉行, 康慧, 等. 互聯(lián)網(wǎng)+智能設(shè)計(jì)背景下的交互設(shè)計(jì)與體驗(yàn)[J]. 包裝工程, 2019, 40(16): 1-13.

YANG Sui-xian, LIU Xing, KANG Hui, et al. Interactive Design and Experience under the Background of Internet and Intelligent Design[J]. Packaging Engineering, 2019, 40(16): 1-13.

[14] 陳蒼, 程鯤, 王文軍. 表情符號在語音交互錯(cuò)誤反饋中的作用研究[J].包裝工程, 2021, 42(18): 159-164.

CHEN Cang, CHENG Kun, WANG Wen-jun. The Role of Emojis in Voice Interaction Error Feedback[J]. Packa-ging Engineering, 2021, 42(18): 159-164.

[15] BRAUN M, MAINZ A, CHADOWITZ R, et al. At Your Service: Designing Voice Assistant Personalities to Improve Automotive User Interfaces[C]. New York: The 2019 CHI Conference, 2019.

[16] 譚浩, 孫家豪, 關(guān)岱松, 等. 智能汽車人機(jī)交互發(fā)展趨勢研究[J]. 包裝工程, 2019, 40(20): 43-53.

TAN Hao, SUN Jia-hao, GUAN Dai-song, et al. Development Trend of Human-Computer Interaction in Intelligent Vehicles[J]. Packaging Engineering, 2019, 40(20): 43-53.

In-Vehicle Voice Interaction Model and Design Strategies

WU Yan-xi, YANG Sui-xian, LIU Xing

(School of Mechanical Engineering, Sichuan University, Chengdu 610065, China)

Under the background of rapid development of intelligent technology and the continuous growth of user requirement, this paper targets to focus on user experience and explore the new form of in-vehicle voice interaction with the "new four modernizations" trend of automotive industry. Also, it aims to reconstruct the in-vehicle voice interaction model and put forward the targeted design strategies. At the first, it discussed the process of information communication between the in-vehicle voice system and user, and proposed the in-vehicle voice interface structure and interaction model. After that, the changes of in-vehicle voice interaction in information subject, range and content under "new four modernizations" trend are summarized, and the in-vehicle voice interaction model as well as design strategies are studied with information processing theory. According to the procedure of information processing in the in-vehicle voice system, the in-vehicle voice interface composed of function layer, content layer, form layer and emotion layer is suggested. And then, models of in-vehicle voice interaction based on information exchanging are constructed. Finally, basing on the theory of voice interface information structure, the strategies of in-vehicle voice interaction design in the future are presented in terms of function expansion, content enrichment, form optimization, and emotion satisfaction. The research of in-vehicle voice interaction design from the perspective of information exchanging is of reference significance to the interaction design and user experience optimization of in-vehicle voice system.

in-vehicle voice interaction; voice interface; interaction model; design strategy

TB472

A

1001-3563(2022)10-0073-07

10.19554/j.cnki.1001-3563.2022.10.008

2021-12-11

四川省高校哲學(xué)社會科學(xué)重點(diǎn)研究基地工業(yè)設(shè)計(jì)產(chǎn)業(yè)研究中心課題（GYSJ2021-006）

吳彥希（1997—），女，碩士生，主攻交互設(shè)計(jì)。

楊隨先（1965—），男，博士，教授，主要研究方向?yàn)楫a(chǎn)品設(shè)計(jì)理論、工業(yè)設(shè)計(jì)。

責(zé)任編輯：馬夢遙