自動車向け物理コントロール設計の繊細な技術
(theturnsignalblog.com)-
自動車の空調制御システムの再構想
- 2年前、自動車の空調制御システムをどう再構想できるかを探った。タッチスクリーンへの過度な依存と複雑なインターフェースを持つ自動車メーカーに失望していた。目標は、最小限の操作で乗員に快適さを提供することだった。温熱的な快適性は、空気温度、放射熱、気流、湿度という4つの環境要因によって左右される。これらの要因が一定の範囲内にあれば、大半の人に快適な環境を提供できる。これにより、自動化に大きく頼れるようになる。
- 温度ダイヤルで制御される自動化システムを作った。このシステムはファン速度とシートヒーターを決定する。設定温度から大きく外れると、ファン速度やシートの加熱または冷却を調整する。
- 最初のデザインコンセプトでは、物理インターフェースとタッチインターフェースを組み合わせて使用した。自動化システムがファン速度とシートヒーターを設定するが、ドライバーはいつでもそれを無視できる。
- 2回目の反復では、シートヒーターを自動化システムから外した。これは個人的な機能なので、個別に制御するほうがよい。タッチディスプレイ上にダイヤルデザインを導入し、自動化システムを一時的に無視できるようにした。
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適切なハードウェア探し
- タッチディスプレイにダイヤルを取り付けるという初期計画を立てた。さまざまな実装を試した結果、この技術は十分に良くないとわかった。正確なタッチイベントを登録するのが難しく、ダイヤルの周囲に空間を空けておく必要があった。
- Scott BezekのオープンソースのSmart Knobプロジェクトを見つけた。ブラシレスDCモーターを使ってアナログダイヤルをエミュレートする。モーターの力と抵抗を調整することで、ソフトウェアで完全に制御された擬似ディテントを生成できる。振動モーターはダイヤルを押したときにボタン押下をシミュレートする。小型ディスプレイと組み合わせることで、ほぼあらゆる種類の物理ダイヤルとのインタラクションを模倣できる、完全にカスタマイズ可能な物理コントロールを作り出す。
- Seedlabsはこれを事前組み立て済みの開発キットにした。デバイスの機能を示すいくつかのサンプルも含まれている。
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実験
- 回転ダイヤルはデザインの観点では単純に見えるかもしれないが、探るべきことは多い。ソフトウェアと触覚フィードバックを完全に制御できるという事実は、さまざまなインタラクションの種類を見出すうえで素晴らしい機会になる。
- 物理コントロールを見ると、サイズ、形状、重さといった物理的属性から特定の期待を自然に抱く。こうした「アフォーダンス」は、その物体をどう使えるかを示してくれる。たとえば、丸いダイヤルは回せることを示す。大きいダイヤルはより重要な機能を制御し、小さいダイヤルはそれほど重要でない機能を制御する。同様に、ラベルのようなシグニファイアは、コントロールの機能、段階数、状態について説明できる。
- Braunのデザイナーたちは、完璧な重さ、ディテントの強さ、シグニファイアを得るために数え切れないほどの時間を費やしている。
- ダイヤルを回すときの触覚フィードバックはコミュニケーションのレイヤーである。ダイヤルがメディアソースのような異なる設定を制御するときは、変化の重要性を示すために強いディテントを持つ。ダイヤルが音量のような単一機能内のさまざまな値を制御するときは、ディテントはより小さい。
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触覚インターフェース設計のガイドライン
- 類似した作業のあいだでは触覚パターンを一貫させる。ドアハンドルがドアを引くべきか押すべきかを伝えるべきであるのと同様に、ダイヤルは回転の感触や重さへの期待を生む。触覚フィードバックはそれに合わせるべきで、似た作業間のインタラクションが混同されてはならない。
- 精密な調整と素早い調整の両方を可能にする。音量のような特定の機能では、2つの異なる動作を許容する必要がある。通常の使用では、乗員は音量を小さなステップで調整して好みに合わせる。しかし、ときには素早くミュートしたいこともある。どちらの選択肢も可能であるべきだ。
- 物理的フィードバックと視覚的フィードバックを同期させる。ダイヤルの物理的な回転をデジタルインターフェースと一致させることが重要だ。ダイヤルが270°回転できるなら、インターフェースも270°であるべきだ。ディテントの位置をインターフェース上の位置と一致させることは、それに次いで重要である。
- 値の範囲に応じてディテントの強さを反比例的に調整する。データ範囲が[0,99]ならディテントは微妙であるべきだ。範囲が[0,3]のように小さいなら、ダイヤルの位置を明確に伝えるためディテントはより強くあるべきだ。
- 重要な値には強いディテントを配置する。より繊細なコミュニケーションを可能にするため、主要な値と副次的な値をディテントの強さで区別できる。
- 極端な値を示すために抵抗とステップサイズを変化させる。極端な値に対して抵抗を増すことは、その操作の結果が通常の値よりも強いことを示す。
- 状態が変わる前に微妙な「プレビュー」抵抗を加える。力のカーブは線形ではなく対数的であるべきだ。そうすることで、ディテントに近づくほど抵抗が増し、ステップがいつ正確にトリガーされるかが明確になる。
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コンセプトを現実にする
- デザイン原則を確立したあと、以前に作ったコンセプトを実装した。温度、ファン速度、シートヒーターという3つの機能を持つ擬似的な自動化システムを作った。前回の記事では、シートヒーターを自動化システムに組み込むのは適切ではないと結論づけていた。それは今も変わらないが、ダイヤルを通じて3つの異なる機能を制御できるかを探りたかった。
- 温度制御では、変化の大きさを伝えるために段階的な触覚抵抗を加えた。現在の温度から遠ざかるほど、より強い抵抗を感じる。これはファン速度やシートヒーターを増加させることになる。
- ファン速度とシートヒーターには同じ触覚プロファイルを与えた。ファン速度は5つの明確な段階、シートヒーターは4段階で、最初は強いフィードバックを持つ「オフ」の位置である。ダイヤルを押すと機能を切り替えられる。
- ディスプレイ下部の小さなページネーターで現在アクティブな機能を強調した。しかし、自動化システム内の機能同士の関係も伝える必要がある。温度を設定したあとにファン速度やシートヒーターが変わった場合、ドライバーは機能を切り替えなくてもそれを認識できるべきだ。
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結論
- 1つのダイヤルで3種類の異なるデータタイプを表示することは可能だが、間違いなく限界に近い。4つ目の機能を追加すると、インターフェース内で自分の位置を追跡するのが難しすぎる。小さなディスプレイに多くの情報を表示しなければならないことが、主な課題のひとつである。3種類のデータタイプが結びついた自動化システムを作ったため、このつながりを小さなディスプレイで伝えるのは難しい。
- 機能が2つだけなら、はるかに簡単になる。温度とファン速度だけであれば概念的にもより自然で、自動化システムの状態を明確に伝えるのに十分なスペースがインターフェースにある。
- すべての実験のあとでは、2つの機能を持つ回転ダイヤルが理解しやすく操作もしやすい。自動化システムに頼れば操作回数を最小限にでき、必要なときにはドライバーが簡単にそれを無視できる。理想を言えば、シートヒーターも物理コントロールにし、乗員が何度も押さずに1回のボタン操作で好みの設定にできるようにしたい。
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今日の実装例
- 興味深いソリューションを持つ2つの自動車メーカーを取り上げたい。1つ目はJaguarで、3つの機能を持つダイヤルに奥行き方向の次元を加えた巧妙な解決策を持っている。基本的にダイヤルは温度を制御する。ダイヤルを押すとシートヒーターが有効になり、ダイヤルを引くとファン速度が有効になる。道路から目を離さずに学びやすく操作しやすい。不幸なことに、多くの自動車メーカーと同様、Jaguarもタッチスクリーンを優先し、物理的な空調コントロールをやめてしまった。
- 2つ目はSkodaで、現在は上位モデルで3つの「Smart Dials」を備えた興味深いコンセプトを採用している。各乗員は温度を制御するダイヤルを持ち、押すことでシートヒーターを制御する。ドライバーは中央のダイヤルを、音量、ドライブモード、ファン速度、送風方向など最大6種類の機能を制御するよう設定できる。シンプルで優れたデザインであり、特に今日のタッチインターフェースの流行を考えると、もっと評価されるべきだ。
- 最も人気のある記事では、自動車でタッチスクリーンが増えていることを説明した。タッチスクリーンは、特にナビゲーションのようなより複雑な操作には不可欠である。しかし、空調制御のように頻繁で単純な操作は、タッチインターフェースに含めるべきではない。
- よく挙げられる理由はコストである。しかし驚くべきことに、SkodaやRenaultのような低価格ブランドが今でも物理コントロールを提供しており、これは単なるコストの問題ではなく優先順位の問題であることを示している。タッチ専用インターフェースを採用する自動車メーカーは、人間工学や安全性よりもコストとマーケティングを優先している。
- 物理コントロールの操作には固有の満足感と品質がある。長年にわたり、Mercedesのようなブランドはスイッチやボタンの感触を完璧にするために何千時間も費やしてきた。物理コントロールを操作する感覚は、自動車に固有の品質と個性を与える。この感覚はタッチスクリーンとともに失われ、したがって大半の現代車でも失われてしまった。
- より多くの自動車メーカーが物理コントロールを再導入し、それを車内体験の重要な一部として考えるようになってほしい。このプロジェクトを通じて、物理コントロールを設計する際に探求すべきことが数多くあることを示したかったし、このプロジェクトが他の人の刺激になればと思う。Seedlabsの開発者キットはここで見つけることができ、私のコードはGitHubで公開している。
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