触摸按钮的图形效果对车载信息系统的视觉可用性和驾驶安全性的影响

《Displays》：The influence of graphical effects of touch buttons on the visual usability and driving safety of in-vehicle information systems

本研究设计15种触控按钮方案，通过模拟驾驶、眼动追踪和问卷评估，发现动态效果、圆形形状、负极性对比和投影效果能提升视觉可用性，减少驾驶分心，保障安全。

　　随着智能互联和显示技术的不断发展，车载信息娱乐系统（IVIS）已经成为现代汽车驾驶舱中的重要组成部分。这些系统不仅为驾驶员提供了导航、音频视频娱乐、通信和车辆状态监控等功能，还极大地提升了驾驶体验、安全性和舒适性。然而，随着这些功能的日益丰富，驾驶员在操作IVIS时需要完成的二次任务也越来越多，而这些任务往往通过触摸屏上的按钮进行交互。这种交互方式虽然直观便捷，但也可能增加驾驶员的认知负荷，进而导致驾驶注意力分散，影响行车安全。

因此，研究如何优化触摸按钮的设计，以提升其视觉可用性，减少驾驶员在操作过程中产生的注意力分散，从而提高行车安全和操作效率，成为当前车载人机交互领域的重要课题。本研究旨在通过设计不同类型的触摸按钮，探索其在驾驶环境下的视觉可用性，并评估其对驾驶表现和用户满意度的影响。研究的核心目标是通过改善触摸按钮的视觉特性，帮助驾驶员在完成二次任务时更加高效和安全。

在设计触摸按钮时，研究者综合考虑了多种因素，包括颜色搭配、图形样式、动态效果、字体和文本大小、图标选择以及状态区分等。基于前期理论总结和效果筛选，共设计了15种触摸按钮方案。这些方案涵盖了不同的颜色组合、形状变化、动态效果以及背景对比等元素，以期在多种驾驶情境下都能提供良好的视觉可用性。通过整合专业汽车人机界面（HMI）设计师的访谈结果，进一步完善了设计方案，确保其既符合用户的审美偏好，又具备良好的功能性。

为了验证这些设计的有效性，研究采用了一系列科学实验方法，包括模拟驾驶实验、眼动追踪测量以及用户问卷调查。这些方法分别用于评估任务完成效率、生理反应、驾驶表现和用户主观体验。模拟驾驶实验允许研究人员在安全的环境下测试驾驶员在不同触摸按钮设计下的操作行为，而眼动追踪技术则能够精确记录驾驶员在操作过程中的视觉注意力变化。用户问卷调查则用于收集驾驶员对触摸按钮设计的主观感受，如操作难度、美观程度和使用满意度等。

实验过程中，研究者特别关注了驾驶员在完成二次任务时的注意力分配情况。研究表明，驾驶员在驾驶过程中需要集中注意力在道路上，因此任何可能分散注意力的交互设计都可能带来安全隐患。因此，本研究不仅关注触摸按钮的视觉可用性，还特别强调了其对驾驶安全的影响。通过分析实验数据，研究者发现，具有动态效果的触摸按钮，如颜色变化和投影效果，能够显著提高视觉可用性，减少驾驶员在操作过程中的认知负担，从而降低注意力分散的风险。

此外，研究还探讨了不同形状和颜色搭配对视觉可用性的影响。圆形按钮相比方形或尖锐形状的按钮，更容易引起驾驶员的积极态度，同时也更符合现代设计的审美趋势。在颜色搭配方面，负极性（如白色在黄色或蓝色背景上）比正极性（如黑色在蓝色或黄色背景上）更能提高视觉可用性，这表明在驾驶环境中，合理选择颜色对比度对于提升操作效率和减少注意力分散具有重要意义。同时，研究还发现，适当的阴影和投影效果可以增强按钮的立体感，使其在复杂的驾驶环境中更加突出，从而减少视觉搜索时间。

为了全面评估这些设计的效果，研究采用了熵权法对15种触摸按钮方案进行了综合评价。熵权法是一种基于信息熵的权重分配方法，能够客观地反映各评价指标的重要性。通过这种方法，研究者能够准确地确定哪些设计在任务完成效率、生理反应、驾驶表现和用户满意度等方面表现最佳。实验结果显示，具有颜色变化、投影效果、圆形形状、负极性和边界设计的触摸按钮在视觉可用性方面表现突出，这些设计能够有效提升驾驶员的操作效率，减少认知负荷，从而改善驾驶体验和安全性。

本研究的发现对于未来车载界面设计具有重要的指导意义。首先，它强调了在设计触摸按钮时，应综合考虑颜色、形状、动态效果和投影等多方面的因素，以确保其在驾驶环境下的可用性和安全性。其次，研究结果表明，通过优化这些设计元素，可以显著减少驾驶员在操作过程中的注意力分散，从而降低交通事故的风险。最后，本研究还为汽车制造商和设计者提供了具体的建议，帮助他们在实际应用中更好地平衡美观性、可用性和安全性。

在实际应用中，这些设计建议可以用于改进车载信息娱乐系统的交互界面，使其更加符合驾驶员的心理需求和操作习惯。例如，通过使用高对比度的颜色搭配和圆形按钮设计，可以提高驾驶员在复杂驾驶环境下的操作效率；通过引入动态效果和投影效果，可以增强按钮的视觉吸引力，减少驾驶员的注意力分散。这些改进措施不仅能够提升驾驶体验，还能够为驾驶员提供更加安全和高效的交互方式。

此外，本研究还揭示了颜色和图形在驾驶环境中的重要性。颜色不仅影响驾驶员的情绪和心理状态，还可能影响其对信息的感知和处理能力。因此，在设计触摸按钮时，应避免使用过于刺激或混淆的颜色方案，以确保驾驶员能够在操作过程中保持冷静和专注。同时，图形设计也应遵循一定的心理学原则，如相似性、对比性和闭合性，以帮助驾驶员更快速地识别和操作界面元素。

本研究的局限性在于，实验环境仍然是模拟驾驶，而非真实的驾驶场景。因此，未来的研究可以进一步探讨在真实驾驶条件下，这些设计元素对驾驶员行为和注意力的影响。此外，研究主要关注了驾驶员的视觉可用性，而忽略了其他可能影响操作效率的因素，如触觉反馈和语音交互等。因此，未来的研究可以结合多种交互方式，探索如何在不同情境下优化触摸按钮的设计。

总之，本研究通过设计和评估多种触摸按钮方案，揭示了颜色变化、投影效果、圆形形状、负极性和边界设计等元素对视觉可用性的重要影响。这些发现不仅有助于提升车载信息娱乐系统的操作效率和安全性，还为未来的车载界面设计提供了理论支持和实践指导。通过优化这些设计元素，可以有效减少驾驶员在操作过程中的注意力分散，提高驾驶体验和行车安全。