未來(lái)人機(jī)交互是啥樣：手勢(shì)控制技術(shù)路線的三個(gè)新樣本

前些天，法蘭克福車展上的一則信息讓我們對(duì)手勢(shì)控制有了一點(diǎn)期待。

參展的零部件供應(yīng)商德?tīng)柛Ｕ故玖俗约业?strong>手勢(shì)控制技術(shù)，通過(guò)使用攝像頭發(fā)射和接收紅外光線，系統(tǒng)可以從反射光線的變化判斷手勢(shì)操作。目前確定搭載這項(xiàng)技術(shù)并且量產(chǎn)的車企是寶馬，今年10月24日在國(guó)內(nèi)上市的新7系上，購(gòu)買者就能享受這項(xiàng)頗具未來(lái)感的人機(jī)交互技術(shù)。

可是，每一項(xiàng)新技術(shù)產(chǎn)品都要經(jīng)歷前瞻試驗(yàn)、市場(chǎng)調(diào)研、樣品展示、測(cè)試校驗(yàn)等多個(gè)階段，最后才能抵達(dá)最終量產(chǎn)。目前有關(guān)車內(nèi)手勢(shì)控制的前瞻試驗(yàn)天馬行空，行業(yè)內(nèi)放言量產(chǎn)的新聞還只是捕風(fēng)捉影。技術(shù)尚未規(guī)模化是由哪些原因?qū)е?，前瞻到量產(chǎn)的中間階段有遇到了哪些阻礙和瓶頸？似乎是個(gè)值得說(shuō)道的話題。

三個(gè)天馬行空的手勢(shì)控制案例

在車云菌看來(lái)，那些未必量產(chǎn)的技術(shù)往往指向了新的可能。在現(xiàn)有的手勢(shì)控制案例中，車云菌就發(fā)現(xiàn)了三則有趣的案例。捷豹路虎最為科幻，福特展現(xiàn)出了較高精度表現(xiàn)，而微軟的項(xiàng)目可謂輕便有趣。

捷豹路虎和Ultrahapatics：摸得著、看不見(jiàn)

這是距離我們不遠(yuǎn)的一則新聞，原來(lái)捷豹路虎投資了一家非常年輕的英國(guó)創(chuàng)業(yè)公司——Ultrahapatics，這家創(chuàng)業(yè)公司研究出來(lái)的手勢(shì)觸控技術(shù)名叫ULT003 Mid-air touch，實(shí)現(xiàn)的效果非常炫酷。最有趣的一點(diǎn)在于，當(dāng)你在空中做出觸控操作，手可以感受到類似操控物理按鈕的觸覺(jué)反饋。

這背后的技術(shù)原理在于，在觸控區(qū)域會(huì)有一個(gè)超聲波發(fā)射設(shè)備，通過(guò)氣壓變化，在某個(gè)特定位置匯聚幾個(gè)聲波高壓點(diǎn)，就能生成一個(gè)“摸得著、看不見(jiàn)”的界面。只要手在一個(gè)有效范圍內(nèi)運(yùn)動(dòng)，設(shè)備就會(huì)追蹤到你的手部位置變化，在合適的位置憑空“捏造”出一個(gè)一個(gè)虛擬的三維立體物件，也可以是一個(gè)“旋鈕”或者“按鍵”。

ULT003 Mid-air touch展示樣品

和一般觸控操作相比，按鈕會(huì)根據(jù)你手的位置同步移動(dòng)，沒(méi)有傳統(tǒng)手勢(shì)控制中看著屏幕尋找觸控點(diǎn)位的需要。而且使用者能夠通過(guò)觸摸獲得具體信息，你的手部可以真實(shí)感受到按鈕的按鍵力、觸摸到平面的質(zhì)感，對(duì)操作效果的判斷會(huì)因?yàn)閷?shí)在的觸覺(jué)反饋，顯得篤定很多。

整個(gè)交互過(guò)程好比你在聚精會(huì)神地閱讀一本小說(shuō)，順手拿過(guò)桌邊的水杯喝水，而視線不需要從書(shū)本上挪開(kāi)，并且水杯會(huì)自己“跑到”手邊。曾經(jīng)有不少人質(zhì)疑，手勢(shì)觸控仍然要留意觸控位置是否在合適范圍，操作是否成功也要掃一眼屏幕確認(rèn)，Ultrahapatics的這項(xiàng)“手到擒來(lái)”技術(shù)，就一次性打消了這兩項(xiàng)顧慮。

福特和英特爾：復(fù)雜的面部識(shí)別

福特和英特爾合作的手勢(shì)控制隸屬于名叫Mobii的項(xiàng)目，原理上使用攝像頭識(shí)別手勢(shì)，車云菌已經(jīng)在早前的文章中有過(guò)介紹，使用到的是結(jié)構(gòu)光技術(shù)。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，仍然是紅外光反射判斷物體位置、輪廓和運(yùn)動(dòng)變化的原理，只不過(guò)這種光源具有點(diǎn)線面屬性，尤其擅長(zhǎng)3D重建一個(gè)立體圖像。

在功能呈現(xiàn)上，手勢(shì)控制搭配簡(jiǎn)單的語(yǔ)音命令組合，可以在開(kāi)車時(shí)單用手勢(shì)調(diào)節(jié)溫度或開(kāi)關(guān)天窗。這項(xiàng)功能在上述視頻展示中戲份不多，并非技術(shù)上存在限制或瓶頸，而是因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)光技術(shù)在手勢(shì)控制上顯得有些“大材小用”，福特和英特爾瞄準(zhǔn)的是更加復(fù)雜的面部識(shí)別。

利用駕駛員前方的攝像頭對(duì)駕駛位的人臉掃描，判斷是否為認(rèn)證車主，有沒(méi)有啟動(dòng)車載系統(tǒng)的權(quán)限。陌生人在做出進(jìn)一步操作時(shí)，車主手機(jī)會(huì)收到車內(nèi)人的正面圖片，可以在手機(jī)端授權(quán)。已經(jīng)獲得認(rèn)證的駕駛者除了可以開(kāi)啟車機(jī)系統(tǒng)等一系列功能，還可以調(diào)用系統(tǒng)中保存的個(gè)性化設(shè)置。

從面部識(shí)別技術(shù)的展示中，我們也可以從側(cè)面發(fā)現(xiàn)這項(xiàng)技術(shù)的兩點(diǎn)優(yōu)勢(shì)。首先，刷臉驗(yàn)證身份的方式可以佐證這項(xiàng)技術(shù)的精細(xì)程度。畢竟“看清”人的臉部五官和分清手部形態(tài)變化相比，達(dá)到了一個(gè)更高的精準(zhǔn)層級(jí)。其次，資料顯示，如果系統(tǒng)檢測(cè)到車內(nèi)還有其他乘客，就會(huì)關(guān)閉透露個(gè)人隱私的頁(yè)面，僅僅對(duì)導(dǎo)航界面露出。某種程度上反映了用于識(shí)別的系統(tǒng)可支持多線程作業(yè)。

豐田和微軟：四種手勢(shì)姿勢(shì)

微軟關(guān)于手勢(shì)控制的思考看起來(lái)很有意思。這家互聯(lián)網(wǎng)公司曾經(jīng)考慮把手勢(shì)控制引進(jìn)汽車內(nèi)部，用到的設(shè)備僅僅是咱們手機(jī)上的內(nèi)置攝像頭。和前兩個(gè)案例相比，這是一個(gè)適用車內(nèi)環(huán)境的“后裝”方案。

這個(gè)動(dòng)向之所以被人發(fā)現(xiàn)，是因?yàn)橐粍t來(lái)自2012年微軟的專利申請(qǐng)。專利內(nèi)容中，三位研究人員搭建了汽車娛樂(lè)信息系統(tǒng)的手勢(shì)控制系統(tǒng)。但這些控制動(dòng)作和我們常見(jiàn)的抬手、滑動(dòng)、旋轉(zhuǎn)完全不同，他們是下面圖片這個(gè)樣子。

食指抵住嘴唇表示調(diào)低手機(jī)外放音量，手張成喇叭狀表示使用手機(jī)撥打電話，類似思考著的攥下巴動(dòng)作則表示“我想檢索信息”，而點(diǎn)贊動(dòng)作代表“同意”操作。

使用這個(gè)系統(tǒng)的時(shí)候，你需要把智能手機(jī)擱在儀表盤(pán)上方，用到手機(jī)的內(nèi)置設(shè)想頭來(lái)捕捉車內(nèi)人的手勢(shì)和體態(tài)動(dòng)作，車云菌合理推測(cè)一下，背后支持這項(xiàng)功能的應(yīng)該是圖像識(shí)別技術(shù)。軟件層面，三位研究人員對(duì)系統(tǒng)的設(shè)定是手勢(shì)控制搭配語(yǔ)音識(shí)別一起使用，后者在車內(nèi)人機(jī)交互中更為常見(jiàn)。

這個(gè)手勢(shì)控制方案最終還沒(méi)有看到落地案例，你還沒(méi)法目睹人們?cè)谲嚴(yán)锏倪@些奇奇怪怪的控制手勢(shì)。信息還顯示，微軟2013年和豐田合作的概念車Smart Insect的項(xiàng)目中，已經(jīng)用車內(nèi)前裝攝像頭實(shí)現(xiàn)了前裝版本的手勢(shì)控制功能。所有手勢(shì)恢復(fù)了常規(guī)的抬起落下，多數(shù)用來(lái)操作車內(nèi)的二級(jí)控制功能，例如娛樂(lè)信息系統(tǒng)，導(dǎo)航或者撥打與車機(jī)連接的手機(jī)。

手勢(shì)控制為何遲遲不能落地

上述三則案例的想法比較天馬行空，對(duì)于最終的商業(yè)化時(shí)間，各家也沒(méi)有給出確定的日期。捷豹路虎投資Ultrahapatics的新聞發(fā)生在本月，福特和豐田的技術(shù)展示雖然早在數(shù)年之前就掀起波瀾，但遲遲未見(jiàn)落地的最新信息。在相當(dāng)一段時(shí)間里，這三種技術(shù)還停留在“只能看不能買”的展示階段。

其實(shí)關(guān)于手勢(shì)控制，除了干干脆脆亮出產(chǎn)品面世時(shí)間的寶馬，瞄準(zhǔn)量產(chǎn)目標(biāo)的車企還有多家。今年年初的CES上，大眾也用一輛Golf R Touch 展示了基于TOF的手勢(shì)控制技術(shù)，和寶馬新7系的技術(shù)同宗，但是據(jù)稱首款量產(chǎn)車型是2018年的奧迪A8。奔馳早在2012年就率先展示了手勢(shì)控制系統(tǒng)DICE（Dynamic & Intuitive Control Experience），雖然樣品上有誤判情況，在幾年內(nèi)改良到了最新版本，但是搭載隨著新一代奔馳E級(jí)和S級(jí)車的未來(lái)上市，或許可以期待。

除了ABB陣營(yíng)的Demo展示，其他企業(yè)對(duì)手勢(shì)控制技術(shù)，自始至終都表露出了濃厚興趣。據(jù)稱過(guò)去幾年間，福特、本田、現(xiàn)代都就手勢(shì)控制申請(qǐng)了專利。通用也聯(lián)合高校研究人員，想在這個(gè)方面搞出些名堂。但是目前看來(lái)，這項(xiàng)技術(shù)落地方面，還只有寶馬一家獨(dú)大。

從絡(luò)繹不絕的案例展示來(lái)看，技術(shù)層面似乎已經(jīng)不存在絕對(duì)門(mén)檻，現(xiàn)有的手勢(shì)控制技術(shù)多數(shù)使用紅外線技術(shù)、雷達(dá)探測(cè)和圖像識(shí)別等方式來(lái)實(shí)現(xiàn)功能。于是，一個(gè)值得思考的問(wèn)題是，手勢(shì)控制為何遲遲未能落地，這項(xiàng)人機(jī)交互技術(shù)在未來(lái)車上，會(huì)處于何種地位？在車云菌看來(lái)，原因可能有以下兩點(diǎn)：

1.安全前提下的表達(dá)可能性有限，阻礙了手勢(shì)控制技術(shù)進(jìn)入量產(chǎn)車型。一個(gè)明顯趨勢(shì)是，手勢(shì)控制常常會(huì)和其他人機(jī)交互功能配合使用。例如福特和英特爾的項(xiàng)目中，手勢(shì)控制就需要搭配語(yǔ)音控制來(lái)操作，在車云菌看來(lái)，這一設(shè)定的目的是簡(jiǎn)化操作流程，確保行車環(huán)境的安全。

這則案例中，語(yǔ)音和手勢(shì)控制搭配的出發(fā)點(diǎn)在于，用手勢(shì)控制來(lái)直觀指示出動(dòng)作的目標(biāo)物，這部分功能在語(yǔ)音控制中的分析階段，往往需要耗費(fèi)復(fù)雜的分析資源。而讓目標(biāo)物做些什么，自然不是一個(gè)手勢(shì)可以說(shuō)的明白的。

2.功能執(zhí)行精度欠缺、過(guò)度不夠平滑，也在一定程度上制約了手勢(shì)控制普及。如果對(duì)上述案例和現(xiàn)階段出現(xiàn)的手勢(shì)控制做個(gè)總結(jié)，不難發(fā)現(xiàn)手勢(shì)控制在車內(nèi)的應(yīng)用主要集中在二級(jí)控制，集中在娛樂(lè)信息系統(tǒng)和諸如天窗、空調(diào)等車內(nèi)設(shè)施的操控，并不會(huì)涉及駕駛操控。

一則相關(guān)聯(lián)的兩個(gè)操作之間，很可能會(huì)因?yàn)檐噧?nèi)空間局限，導(dǎo)致控制目標(biāo)的判斷錯(cuò)誤。你只是想把音量調(diào)低幾格，卻不小心打開(kāi)了雨刮器。另外，同一目標(biāo)物的不同指令動(dòng)作間，需要建立明顯區(qū)隔，起止動(dòng)作的設(shè)置也存在復(fù)雜的邏輯關(guān)系。車云菌發(fā)現(xiàn)奧迪在CES上展示手勢(shì)控制中，會(huì)把控制區(qū)內(nèi)的右手平放下壓動(dòng)作設(shè)置為操作功能起點(diǎn)。不過(guò)一旦右手離開(kāi)有效區(qū)，就需要重新執(zhí)行下壓動(dòng)作喚醒功能，這在實(shí)際應(yīng)用中，就是個(gè)不得不保留的冗余操作。

車云小結(jié)

人與車的交互目標(biāo)，是盡量接近日常生活的交流形式，甚至讓人與車之間的交流變得不易覺(jué)察。因此，手勢(shì)控制也要講究化繁為簡(jiǎn)的策略，用自然流露的手勢(shì)和體態(tài)，在最具優(yōu)勢(shì)的方面發(fā)揮作用。量產(chǎn)不能盲目，把力用在刀刃上才是正經(jīng)事。