Die subtile Kunst, physische Bedienelemente für Autos zu entwerfen
(theturnsignalblog.com)-
Neukonzeption von Klimasteuerungssystemen im Auto
- Vor zwei Jahren wurde untersucht, wie sich das Klimasteuerungssystem im Auto neu denken lässt. Die Enttäuschung über Autohersteller, die sich zu stark auf Touchscreens und komplexe Interfaces verlassen, war der Ausgangspunkt. Ziel war es, den Komfort der Insassen mit möglichst wenig Interaktion sicherzustellen. Thermischer Komfort hängt von vier Umgebungsfaktoren ab: Lufttemperatur, Wärmestrahlung, Luftströmung und Luftfeuchtigkeit. Wenn sich diese Faktoren in einem bestimmten Bereich bewegen, kann für die meisten Menschen eine angenehme Umgebung geschaffen werden. Dadurch lässt sich in hohem Maß auf Automatisierung setzen.
- Es wurde ein automatisiertes System entwickelt, das über einen Temperaturregler gesteuert wird. Dieses System bestimmt die Lüftergeschwindigkeit und die Sitzheizung. Wenn die eingestellte Temperatur deutlich vom aktuellen Zustand abweicht, passt es Lüftergeschwindigkeit sowie Sitzheizung oder -kühlung an.
- Das erste Designkonzept verwendete eine Mischung aus physischer und Touch-Interaktion. Das automatisierte System setzt Lüftergeschwindigkeit und Sitzheizung, doch der Fahrer kann dies jederzeit übersteuern.
- In der zweiten Iteration wurde die Sitzheizung aus dem automatisierten System entfernt. Da sie eine persönliche Funktion ist, lässt sie sich besser individuell steuern. Über dem Touch-Display wurde ein Reglerdesign eingeführt, mit dem sich das automatisierte System vorübergehend übersteuern lässt.
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Die passende Hardware finden
- Der ursprüngliche Plan war, einen Regler auf einem Touch-Display zu montieren. Nach Tests verschiedener Umsetzungen zeigte sich jedoch, dass die Technik nicht ausgereift genug ist. Präzise Touch-Ereignisse zu registrieren ist schwierig, weshalb um den Regler herum Freiraum gelassen werden muss.
- Dabei wurde Scott Bezeks Open-Source-Projekt Smart Knob entdeckt. Es emuliert mit einem bürstenlosen DC-Motor einen analogen Drehregler. Durch Anpassung von Motorkraft und Widerstand lassen sich per Software vollständig kontrollierte künstliche Rastpunkte erzeugen. Ein Vibrationsmotor simuliert beim Drücken des Reglers einen Tastendruck. In Kombination mit einem kleinen Display entsteht ein vollständig anpassbares physisches Bedienelement, das die Interaktion mit nahezu jeder Art von Drehregler nachbilden kann.
- Seedlabs hat daraus ein vorgefertigtes Developer-Kit gemacht. Es enthält mehrere Beispiele, die die Möglichkeiten des Geräts demonstrieren.
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Experimente
- Ein Drehregler mag aus gestalterischer Sicht simpel wirken, doch es gibt viel zu erforschen. Die vollständige Kontrolle über Software und haptisches Feedback bietet eine hervorragende Gelegenheit, unterschiedliche Interaktionsarten zu untersuchen.
- Beim Blick auf ein physisches Bedienelement entstehen automatisch bestimmte Erwartungen, die sich aus physischen Eigenschaften wie Größe, Form und Gewicht ergeben. Diese „Affordanzen“ zeigen, wie ein Objekt verwendet werden kann. Ein runder Regler deutet zum Beispiel darauf hin, dass er gedreht werden kann. Ein großer Regler steuert wichtigere Funktionen, ein kleinerer weniger wichtige. Ebenso können Signifikatoren wie Beschriftungen Funktion, Anzahl der Stufen oder den Zustand eines Bedienelements erklären.
- Die Designer von Braun verbringen unzählige Stunden damit, das perfekte Gewicht, die ideale Raststärke und die passenden Signifikatoren zu finden.
- Das haptische Feedback beim Drehen eines Reglers ist eine Kommunikationsebene. Wenn ein Regler verschiedene Einstellungen wie etwa Medienquellen steuert, hat er harte Rastpunkte, um die Bedeutung der Änderung zu signalisieren. Wenn er unterschiedliche Werte innerhalb einer einzelnen Funktion wie der Lautstärke steuert, sind die Rastpunkte feiner.
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Gestaltungsrichtlinien für haptische Interfaces
- Haptische Muster sollten bei ähnlichen Aufgaben konsistent bleiben. So wie ein Türgriff vermitteln sollte, ob eine Tür gezogen oder gedrückt werden muss, erzeugt ein Regler Erwartungen an Gefühl und Gewicht der Drehung. Das haptische Feedback sollte dazu passen, und Interaktionen für ähnliche Aufgaben dürfen sich nicht vermischen.
- Es sollten sowohl präzise als auch schnelle Anpassungen möglich sein. Bestimmte Funktionen wie Lautstärke benötigen zwei unterschiedliche Arten der Bedienung. Im Normalfall wird die Lautstärke in kleinen Schritten an die Vorlieben der Insassen angepasst. Manchmal muss sie jedoch schnell stummgeschaltet werden. Beide Optionen sollten möglich sein.
- Physisches und visuelles Feedback sollten synchronisiert werden. Es ist wichtig, dass die physische Drehung des Reglers mit dem digitalen Interface übereinstimmt. Wenn sich ein Regler um 270° drehen kann, sollte das Interface ebenfalls 270° abbilden. Ebenso wichtig ist es, die Position der Rastpunkte mit den Positionen im Interface abzugleichen.
- Die Stärke der Rastpunkte sollte sich umgekehrt proportional zum Wertebereich verhalten. Bei einem Datenbereich von [0,99] sollten die Rastpunkte dezent sein. Ist der Bereich klein, etwa [0,3], sollten die Rastpunkte stärker ausfallen, damit die Position des Reglers klar vermittelt wird.
- Wichtige Werte sollten mit stärkeren Rastpunkten markiert werden. Um feinere Kommunikation zu ermöglichen, lassen sich Haupt- und Nebenwerte durch unterschiedliche Raststärken unterscheiden.
- Widerstand und Schrittgröße sollten variiert werden, um Extremwerte zu kennzeichnen. Mehr Widerstand an Extremwerten signalisiert, dass die Folgen dieser Einstellung stärker ausfallen als bei normalen Werten.
- Vor einem Zustandswechsel sollte ein dezenter „Vorschau“-Widerstand hinzugefügt werden. Die Kraftkurve sollte nicht linear, sondern logarithmisch sein. So steigt der Widerstand, je näher man einem Rastpunkt kommt, und macht klar, wann genau die Stufe ausgelöst wird.
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Das Konzept in die Realität umsetzen
- Nach der Festlegung der Designprinzipien wurde ein zuvor entwickeltes Konzept umgesetzt. Es entstand ein simuliertes automatisiertes System mit drei Funktionen: Temperatur, Lüftergeschwindigkeit und Sitzheizung. Bereits in einem früheren Artikel wurde festgestellt, dass es nicht sinnvoll ist, die Sitzheizung in das automatisierte System einzubinden. Das gilt weiterhin, dennoch sollte untersucht werden, ob sich drei unterschiedliche Funktionen über einen einzigen Regler steuern lassen.
- Für die Temperatursteuerung wurde ein gradueller haptischer Widerstand ergänzt, um das Ausmaß der Veränderung zu vermitteln. Je weiter von der aktuellen Temperatur weg geregelt wird, desto mehr Widerstand ist spürbar. Das signalisiert, dass Lüftergeschwindigkeit und Sitzheizung erhöht werden.
- Lüftergeschwindigkeit und Sitzheizung erhalten dasselbe haptische Profil. Die Lüftergeschwindigkeit hat fünf klar definierte Stufen, die Sitzheizung vier Stufen, wobei die erste eine „Aus“-Position mit starkem Feedback ist. Durch Drücken des Reglers kann zwischen den Funktionen gewechselt werden.
- Die aktive Funktion wird durch einen kleinen Paginator am unteren Displayrand hervorgehoben. Gleichzeitig muss jedoch die Beziehung zwischen den Funktionen im automatisierten System vermittelt werden. Wenn nach dem Einstellen der Temperatur Lüftergeschwindigkeit und Sitzheizung verändert werden, sollte der Fahrer dies erkennen können, ohne durch die Funktionen zu wechseln.
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Fazit
- Es ist möglich, drei unterschiedliche Datentypen auf einem einzigen Regler darzustellen, aber das ist eindeutig die Obergrenze. Eine vierte Funktion würde es zu schwierig machen, die Position im Interface nachzuvollziehen. Eine der größten Herausforderungen besteht darin, dass das kleine Display sehr viele Informationen anzeigen muss. Da ein automatisiertes System mit drei miteinander verknüpften Datentypen geschaffen wurde, ist es schwierig, diese Zusammenhänge über ein kleines Display zu vermitteln.
- Mit nur zwei Funktionen wird alles deutlich einfacher. Wenn nur Temperatur und Lüftergeschwindigkeit vorhanden sind, ergibt das konzeptionell mehr Sinn, und im Interface bleibt genug Platz, um den Zustand des automatisierten Systems klar zu kommunizieren.
- Nach allen Experimenten zeigt sich, dass ein Drehregler mit zwei Funktionen leicht zu verstehen und zu bedienen ist. Wenn auf das automatisierte System gesetzt wird, lässt sich die Zahl der Interaktionen minimieren, und der Fahrer kann bei Bedarf dennoch leicht eingreifen. Idealerweise sollte auch die Sitzheizung über ein physisches Bedienelement verfügen, damit Insassen ihre bevorzugte Einstellung mit einem einzigen Tastendruck statt durch mehrfaches Drücken wählen können.
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Beispiele für heutige Umsetzungen
- Hervorgehoben werden zwei Autohersteller mit interessanten Lösungen. Der erste ist Jaguar, der mit einem Regler für drei Funktionen eine clevere Lösung durch eine zusätzliche Tiefendimension geschaffen hat. Standardmäßig steuert der Regler die Temperatur. Drückt man ihn, wird die Sitzheizung aktiviert, zieht man ihn, wird die Lüftergeschwindigkeit aktiviert. Das ist leicht zu lernen und zu bedienen, ohne den Blick von der Straße zu nehmen. Leider hat Jaguar wie die meisten Autohersteller physische Klimabedienelemente zugunsten des Touchscreens aufgegeben.
- Der zweite ist Skoda, das in aktuellen Topmodellen ein interessantes Konzept mit drei „Smart Dials“ anbietet. Jeder Insasse hat einen Regler zur Temperatursteuerung und kann durch Drücken die Sitzheizung bedienen. Der Fahrer kann den mittleren Regler so konfigurieren, dass er bis zu sechs verschiedene Funktionen steuert, zum Beispiel Lautstärke, Fahrmodus, Lüftergeschwindigkeit oder Luftverteilung. Es ist ein schlichtes und hervorragendes Design, das besonders angesichts des heutigen Trends zu Touch-Interfaces mehr Anerkennung verdient.
- In dem beliebtesten Artikel wurde der zunehmende Einsatz von Touchscreens im Auto beschrieben. Für komplexere Interaktionen wie Navigation sind Touchscreens besonders wichtig. Häufige und einfache Interaktionen wie die Klimasteuerung sollten jedoch nicht in Touch-Interfaces ausgelagert werden.
- Ein oft genannter Grund ist der Preis. Erstaunlicherweise zeigen jedoch Beispiele wie Skoda und Renault als Budget-Marken, dass physische Bedienelemente auch heute angeboten werden. Das belegt, dass es nicht nur eine Kostenfrage, sondern eine Frage der Prioritäten ist. Autohersteller mit reinen Touch-Interfaces priorisieren Kosten und Marketing vor Ergonomie und Sicherheit.
- Das Bedienen physischer Schalter und Tasten hat eine eigene Zufriedenheit und Qualitätsanmutung. Marken wie Mercedes haben über Jahre hinweg Tausende Stunden investiert, um das Gefühl von Schaltern und Tasten zu perfektionieren. Dieses haptische Erlebnis verleiht einem Auto eine eigene Qualität und einen eigenen Charakter. Mit dem Touchscreen ist dieses Gefühl verschwunden – und damit auch aus den meisten modernen Fahrzeugen.
- Es bleibt zu hoffen, dass mehr Autohersteller physische Bedienelemente wieder einführen und sie als wichtigen Teil des Fahrzeugerlebnisses begreifen. Dieses Projekt hat gezeigt, wie viel es beim Entwurf physischer Bedienelemente zu erforschen gibt, und soll andere inspirieren. Das Seedlabs Developer-Kit ist hier zu finden, und der Code wurde auf GitHub veröffentlicht.
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