人機介面重要性突顯　車用GPS結合3D介面

由於TFT高解析度液晶顯示螢幕與全球衛星定位系統(GPS)接收器的價格快速降低，高性能車用導航系統所需嵌入式系統晶片、3D動畫圖形處理晶片的開發在半導體與微電子公司大力開發下，近期也順利進展，汽車配備3D導航系統將更精確行車路徑指示給行車用路人，已漸漸成為車用導航系統發展的主流趨勢。以視效動畫方式，將3D鳥瞰圖與真實建築物、地標相結合，可提供行車用路人更精確的引導，讓汽車的駕駛更輕鬆有趣。  

車用導航系統市場確實有相當規模，產品若能成為車廠出廠前的標準配備，市場才會出現爆發性的成長。數值化地圖的地區配合度會是另一個關鍵因素，把數值化地圖從2D提升到3D，將路旁與交叉路口建築物予以3D數值化建檔，將是3D導航系統整體成功運作重要的一環。日本在這方面的工作推動起步較早，所以3D導航的實現也領先其他國家(圖1～2)。

圖片來源：www.prweb.com 圖1 日本3DVU公司3D導航器

圖片來源：linuxdevices.com 圖2 新力NV-XYZ Navi 3D導航影像畫面

車用衛星導航系統結合Google Earth

福斯(Volkswagen)、谷歌(Google)與NVIDIA等三家公司從2005年10月起合作開發新型的車用導航系統，2006年1月於拉斯維加斯舉行的消費性電子展(CES)中，這個團隊展出第一個原型系統(Prototype)。相較於其他系統，此一系統提供的旅遊資訊，讓人更有一種虛擬實境的感覺。此一原型設計仍繼續發展中，目前尚無上市的時間表。  

採用螢幕觸控的介面方式(圖3)，並將車用導航系統連結到Google Earth網站以取得3D立體地貌圖(圖4～5)是此一系統的主要特色。精準三維地圖、配合即時路況資訊做行車導引、即時上網搜尋等三項功能，為車用導航技術建立新的標準。此一開放式系統架構將網路整合進來，能滿足駕駛與乘客的不同需求。三維地圖的顯示類似照片(圖6)，有利行車用路人與乘客辨認環境；即時交通路況訊息既然可從無線網路送達，對於路程上的其他相關服務訊息自然也很容易一併提供，豐富的旅遊資訊讓行車更感到舒適與安全；隨時在線的網路連結功能讓行車用路人與乘客很容易搜尋途中與目的地有關食宿及娛樂的特定資訊，以上三類資訊均可顯示於車上的液晶螢幕中。

圖片來源：www.autoblog.com 圖3 福斯螢幕觸控介面設計

圖片來源：www.autoblog.com 圖4 Google Earth 3D地貌圖

圖片來源：www.autoblog.com 圖5 Google 3D城市街景圖

圖片來源：www.autoblog.com 圖6 Google Earth 3D導航圖

福斯集團電子研究中心(ERL)位於加州矽谷，因地利之便，能就近與谷歌、NVIDIA等高科技公司合作，發展出創新功能及應用後，便在福斯品牌測試車上進行測試，並做進一步分析。以往發展的導航地圖只是點、線、面組成的2D地圖，呈現給駕車者的方位資訊並非最佳化，不易將駕車者導引到精確的指定地點。新發展的概念導航系統，可以在導航沿路上提供駕駛者3D的街景圖，並可看到商店、地標與建築物之相片，對應於行車方向出現的街景圖，有助行車用路人到達精確的指定地點。駕車者經由螢幕觸控的操作方式，可以要求導航系統顯示最鄰近的加油站，這時Google網路搜尋技術發揮功效，許多鄰近加油站的位置便會重疊套合顯示在地圖上，就連不同加油站的汽油售價都可列表顯示出來。  

谷歌建立3D地圖不遺餘力  

目前已有許多國家及地區與谷歌展開合作，並完成2D平面街道圖製作。檢視台灣地區的Google Maps平面地圖後，發現全區1：5000比例尺的詳細巷道圖均已完成，檢索非常方便。相信未來所有國家的Google地圖均可像美國一樣，讓用路人設定起點與終點後，能進一步了解行車的規畫路線。  

眾所皆知，谷歌提供全球衛星影像地貌圖，只要上網下載並安裝Google Earth瀏覽器軟體，每一個人都可以隨興瀏覽世界各個角落的地貌風光。谷歌將全球衛星影像地貌圖免費開放供大家加值，所以許多創新應用便相繼出現。許多人將自己拍攝的地標或風景相片配合全球衛星影像地貌圖的位置提供給Panoramio公司，該公司已被谷歌購併，因此能張貼在Google Earth上(圖7～8)，成為很有意義的一項應用。

圖片來源：Google Earth，作者整理(06/2007) 圖7 於Google Earth開啟超連結照片

圖片來源：Google Earth，作者整理(06/2007) 圖8 於Google Earth開啟超連結照片

谷歌為了打造全球衛星地貌影像之3D建築街道圖，運用了螞蟻雄兵似的創新技術與策略，讓全世界的人都可使用谷歌提供的3D設計軟體實際參與並建構3D實景街道圖。Google SketchUp是套非常容易學習的3D軟體，從官方網站可下載免費使用的軟體版本。這套軟體雖非供營利使用，但可供建構與修改建築物之3D數值模型(圖9～10)，並依據真實世界全球座標值，把3D數值模型套合在Google Earth全球衛星影像地貌圖上(圖11～12)。

圖片來源：Google 3D Warehouse，作者整理(06/2007) 圖9 中正紀念堂之3D數值模型

圖片來源：Google 3D Warehouse，作者整理(06/2007) 圖10 道奇球場之3D數值模型

圖片來源：Google Earth; 作者整理(2007/6) 圖11 座落於Google Earth之台北101大樓

圖片來源：Google Earth，作者整理(06/2007) 圖12 座落於Google Earth之上海東方明珠電視塔

全球有數百萬的使用者正協助製作3D街景數值模型，並將其放在Google 3D數據資料庫(Google 3D Warehouse)提供分享。想在Google Earth中觀看這些街景與建築物之3D數值模型時，須下載3D資料庫之網路連結(3D Warehouse Network Link)，當開啟這些檔案時，會看到屋形狀的圖示(Icon)，圖示所在位置就可以看到3D數值模型。  

移動滑鼠瀏覽Google Earth時，不會看到很多的圖示擠在一塊，但滑鼠停止移動時，那塊區域的圖示符號便會出現，每個藍色屋形的圖示符號代表一個模型在那個位置上，一群數值模型在一起時，圖示符號會以多種顏色的方式呈現出來，按下滑鼠鍵便可從Google 3D數據資料庫下載這些模型。在成群的圖示符號處往局部區域繼續放大看，圖示符號會散發成多個個別的圖示符號。 經Google SketchUp及Google 3D數據資料庫兩項計畫的搭配實施，全世界各個角落都有志願工作者為3D全球立體地貌圖盡力，這種3D車用導航系統的地圖製作方式確實很有創意，就像網路百科全書維基百科一樣，網路世界提供的豐富資訊真是讓人嘆為觀止。  

一般而言，建築物在三十天期間內改變不大，即使是三十天前拍攝的衛星影像照片，目前看來亦無多大差別。要去一個目的地前，只要先標定起點與終點，Google Earth可以根據路況資訊規畫出最佳行車建議路徑，並以箭頭符號進行引導。經由模擬導航，駕車者行前便可得到清楚的概念。  

目前谷歌更進一步將Google Map、Google Earth、3D景觀圖、風景與地標照片進行連結整合，某些都會地區的即時交通流量也可在地圖的路段上用顏色予以標示。維基百科網頁豐富的地理與人文知識經由Google Earth連結，更讓瀏覽者留連忘返。谷歌於近期購併YouTube影音部落格網站，可想而知，更多的商業宣傳可以用影片與多媒體的方式，經Google Earth連結呈現給全世界。  

寶馬iDrive採行方位羅盤操作  

iDrive是寶馬(BMW)所開發的車載設備控制系統(Vehicle Control System)，它像電腦系統的一個人機介面，由安裝於儀表板(Dashboard)的液晶顯示器(LCD)螢幕(圖13)及安裝在中央操作台(Center Console)的圓形控制旋鈕(Controller Knob)(圖14)所組成，用來控制車上大部分的次級系統。

圖片來源：www.microsoft.com/presspass 圖13 寶馬iDrive的LCD螢幕裝配在右上方

圖片來源：www.motoforum.pl 圖14 寶馬iDrive的圓形控制旋鈕在駕始座右側下方

iDrive可讓駕車者及前座乘客操控空調設備、音響系統、導航系統及通訊設備等，這些無關安全的系統控制鍵在過去的車款中是散布排列的，操作時容易感到困惑。  

iDrive使用方位羅盤操作的概念，於圓形控制旋鈕的四個方向分別下壓，可個別控制空調設備、音響系統、導航系統及通訊設備等。於圓形控制旋鈕中央位置下壓，螢幕首頁會出現其他的控制選擇項。順時與逆時旋轉圓形控制旋鈕也有控制選項的功能。iDrive設計的概念是將這些不常操作的控制鍵集中在一起，不過有些評論家並不認同該設計，因為操作的學習難度較高。操作時，駕車者的視線也容易偏離道路，所以更要注意安全。寶馬率先進行人機介面的創新設計，其他汽車公司仍處於觀望階段，成功與否端視消費者的接受度。  

奧迪MMI簡化操作介面  

車用導航系統若具備高功能性、反應快速與使用者便利等基本要求，駕車就會變得輕鬆與安全。這就是為什麼奧迪(Audi)將車用導航系統之控制設計在多媒體介面(Multi Media Interface, MMI)中，由中央操作台上的終端控制器來控制。  

用更便利的語音控制系統完成目的地之選擇與設定是MMI系統的一項特色，MMI導航系統採用DVD光碟儲存資料，它具有快速顯示地圖的能力。在MMI的顯示螢幕上，地圖以實際街景的方式呈現，所有導航的引導指示以聲音輸出外，於螢幕中也會另做標示。  

MMI將儀表板上所用到的許多按鍵與旋鈕簡化成單一的介面，此一介面由一個MMI終端控制器(圖15)及一個MMI終端顯示器(圖16)所組成。MMI終端控制器的中央是控制旋鈕，旋鈕旋轉時可以上下瀏覽選單，下壓時可以啟動標示選項的控制功能。中央控制旋鈕的外圍是八個功能鍵，這些鍵可叫出螢幕選單。MMI顯示器可以是五吋紅黑色CD碟片導航或七吋全彩DVD碟片導航的款式。

圖片來源：www.edmunds.com 圖15 奧迪MMI的終端控制器

圖片來源：autoweb.drive.com.au 圖16 奧迪MMI的終端顯示器

奧迪從2004年起將MMI人機介面納入新款車型的設計中，它與寶馬iDrive系統相似，但相較之下，MMI人機介面似乎較受好評。  

賓士2007年車款結合語音辨識  

賓士(Mercedes-Benz)將收音機、CD播放器、DVD播放器、動態路徑規畫導航系統、音響放大器等全部功能合成在COMAND(COckpit Management And Navigation Device)(圖17)中。音響、車載資通訊(Telematics)與電信都以COMAND為控制中心。

圖片來源：www.classic-roadster.de 圖17 COMAND APS BR 211(Harman/Becker)

Command APS是賓士車載控制系統(In-vehicle Control System)的代名詞，使用音響、導航和通訊系統時，駕車者可使用語音來操作系統，讓駕車變得更安全與便利。要系統從電話聯絡簿中調出聯絡人資料、選擇樂曲、將地址輸入導航系統都是駕駛者用話音指令可辦到的。  

Command APS除了採用Nuance VoCon語音識辨軟體之外，同時也採用Nuance RealSpeak字句轉語音軟體(Text-to-speech Software)，能將收到的文字訊息轉成語音輸出，在道路轉彎前做出語音提示或將數值化的路況交通訊息轉成語音播出，對駕車者均很有幫助。以語音做控制介面是C-Class級賓士汽車的功能選項，2007年出廠的車將可選擇這種功能。  

整合Google Maps與螢幕觸控  

除上面介紹的Command APS介面外，蘋果(Apple)準備為賓士2009年車款開發一套新的車用導航系統，其人機介面可能與iPhone的非常近似，Google Maps將被整合進來並配合螢幕觸控的介面來操作。  

蘋果於iPhone產品發表會時曾展示Google Maps在iPhone上實際運用的效果。在YouTube網站搜尋框輸入「Apple iPhone-GPS Google Maps」，便可以看到這段短片。  

發展中的車載資通訊系統將3G行動通訊、3D衛星導航、數值化即時路況交通情報之接收處理、無線網頁瀏覽與電子郵件收發、MP3/DVD影音多媒體播放及遠端救援服務等相關工作全整合在汽車電子音響中，可想而知使用者介面將愈複雜。軟體顯示介面與硬體按鍵配置介面間的相容性須周全的設計，以降低使用者操作不便所引發的挫折感。  

3D車用導航系統之人機介面應遵循使用者的思考理解模式來進行設計，將產品以最容易理解的方式呈現。設計互動介面時應區別軟硬體介面使用頻率、優先順序的差異性及兩者間互動關聯性以達成產品最佳效能。  

(本文作者為建國科技大學副教授暨電腦與通訊工程系系主任)