ศิลปะอันละเอียดอ่อนของการออกแบบปุ่มควบคุมแบบกายภาพสำหรับรถยนต์

 (theturnsignalblog.com)
2 คะแนน โดย GN⁺ 2025-02-13 | 1 ความคิดเห็น | แชร์ทาง WhatsApp

  • การจินตนาการระบบควบคุมสภาพอากาศในรถยนต์ขึ้นใหม่

    • เมื่อ 2 ปีก่อน ได้สำรวจแนวทางในการจินตนาการระบบควบคุมสภาพอากาศในรถยนต์ขึ้นใหม่ รู้สึกผิดหวังกับผู้ผลิตรถยนต์ที่พึ่งพาหน้าจอสัมผัสมากเกินไปและมีอินเทอร์เฟซที่ซับซ้อน เป้าหมายคือมอบความสบายให้ผู้โดยสารด้วยการโต้ตอบให้น้อยที่สุด ความสบายเชิงความร้อนขึ้นอยู่กับปัจจัยด้านสภาพแวดล้อม 4 อย่าง ได้แก่ อุณหภูมิอากาศ การแผ่รังสีความร้อน การไหลเวียนของอากาศ และความชื้น เมื่อปัจจัยเหล่านี้อยู่ในช่วงที่เหมาะสม ก็สามารถสร้างสภาพแวดล้อมที่สบายสำหรับคนส่วนใหญ่ได้ จึงสามารถพึ่งพาระบบอัตโนมัติได้อย่างมาก
    • สร้างระบบอัตโนมัติที่ควบคุมด้วยปุ่มหมุนอุณหภูมิ ระบบนี้จะตัดสินใจความเร็วพัดลมและระบบทำความร้อนเบาะนั่ง หากอุณหภูมิเบี่ยงเบนจากค่าที่ตั้งไว้มาก ระบบจะปรับความเร็วพัดลมและการทำความร้อนหรือความเย็นของเบาะนั่ง
    • แนวคิดการออกแบบแรกใช้ส่วนผสมของอินเทอร์เฟซแบบกายภาพและแบบสัมผัส ระบบอัตโนมัติจะตั้งค่าความเร็วพัดลมและระบบทำความร้อนเบาะนั่ง แต่ผู้ขับสามารถข้ามการตั้งค่าเหล่านี้ได้เสมอ
    • ในการทำซ้ำรอบที่สอง ได้นำระบบทำความร้อนเบาะนั่งออกจากระบบอัตโนมัติ เพราะเป็นฟังก์ชันส่วนบุคคล จึงควรควบคุมแยกต่างหากมากกว่า และได้นำดีไซน์ปุ่มหมุนมาไว้เหนือจอสัมผัสเพื่อให้สามารถข้ามการทำงานของระบบอัตโนมัติได้ชั่วคราว

  • การค้นหาฮาร์ดแวร์ที่เหมาะสม

    • เริ่มต้นด้วยแผนที่จะติดปุ่มหมุนเข้ากับจอสัมผัส หลังจากทดสอบการทำงานหลายแบบ ก็พบว่าเทคโนโลยีนี้ยังไม่ดีพอ การลงทะเบียนเหตุการณ์สัมผัสอย่างแม่นยำนั้นทำได้ยาก ทำให้ต้องเว้นพื้นที่รอบปุ่มหมุนไว้
    • ได้พบโปรเจกต์โอเพนซอร์ส Smart Knob ของ Scott Bezek ซึ่งใช้มอเตอร์ brushless DC เพื่อจำลองปุ่มหมุนแบบแอนะล็อก สามารถสร้าง detent จำลองที่ควบคุมด้วยซอฟต์แวร์ทั้งหมดได้ โดยปรับแรงและแรงต้านของมอเตอร์ มอเตอร์สั่นจะจำลองการกดปุ่มเมื่อกดปุ่มหมุน เมื่อรวมกับจอแสดงผลขนาดเล็ก ก็จะกลายเป็นอุปกรณ์ควบคุมแบบกายภาพที่ปรับแต่งได้เต็มรูปแบบ ซึ่งสามารถจำลองปฏิสัมพันธ์กับปุ่มหมุนแบบกายภาพได้แทบทุกประเภท
    • Seedlabs ได้นำสิ่งนี้ไปทำเป็นชุดพัฒนาที่ประกอบมาแล้วล่วงหน้า พร้อมตัวอย่างหลายแบบที่แสดงความสามารถของอุปกรณ์

  • การทดลอง

    • ปุ่มหมุนอาจดูเรียบง่ายจากมุมมองด้านการออกแบบ แต่จริง ๆ แล้วมีหลายอย่างให้สำรวจ ความจริงที่ว่าสามารถควบคุมซอฟต์แวร์และ tactile feedback ได้ทั้งหมด ทำให้เป็นโอกาสที่ดีในการค้นหารูปแบบปฏิสัมพันธ์ที่หลากหลาย
    • เมื่อมองไปที่อุปกรณ์ควบคุมแบบกายภาพ เราจะคาดหวังบางอย่างโดยอัตโนมัติจากคุณสมบัติทางกายภาพ เช่น ขนาด รูปร่าง และน้ำหนัก “affordance” เหล่านี้บอกเราว่าวัตถุสามารถใช้งานได้อย่างไร ตัวอย่างเช่น ปุ่มหมุนทรงกลมสื่อว่าสามารถหมุนได้ ปุ่มหมุนขนาดใหญ่ควบคุมฟังก์ชันที่สำคัญกว่า ส่วนปุ่มหมุนขนาดเล็กควบคุมฟังก์ชันที่สำคัญน้อยกว่า ในทำนองเดียวกัน signifier อย่างเช่นป้ายกำกับ สามารถอธิบายหน้าที่ จำนวนขั้น และสถานะของตัวควบคุมได้
    • นักออกแบบของ Braun ใช้เวลานับไม่ถ้วนเพื่อให้ได้น้ำหนัก ความแรงของ detent และ signifier ที่สมบูรณ์แบบ
    • tactile feedback ขณะหมุนปุ่มเป็นชั้นของการสื่อสาร เมื่อปุ่มหมุนควบคุมการตั้งค่าหลากหลาย เช่น แหล่งสื่อ ก็จะใช้ detent ที่ชัดเจนเพื่อสื่อถึงความสำคัญของการเปลี่ยนแปลง แต่เมื่อปุ่มหมุนควบคุมค่าหลายระดับภายในฟังก์ชันเดียว เช่น ระดับเสียง detent จะเบากว่า

  • แนวทางการออกแบบอินเทอร์เฟซเชิงสัมผัส

    • รักษารูปแบบสัมผัสให้สม่ำเสมอระหว่างงานที่คล้ายกัน เช่นเดียวกับที่มือจับประตูควรสื่อว่าต้องดึงหรือผลัก ประตู ปุ่มหมุนก็ควรสร้างความคาดหวังเกี่ยวกับความรู้สึกและน้ำหนักของการหมุน tactile feedback ควรสอดคล้องกับสิ่งนี้ และไม่ควรทำให้ปฏิสัมพันธ์ระหว่างงานที่คล้ายกันปะปนกัน
    • ต้องรองรับทั้งการปรับอย่างละเอียดและการปรับอย่างรวดเร็ว ฟังก์ชันบางอย่าง เช่น ระดับเสียง ต้องรองรับการทำงาน 2 แบบ ระหว่างการใช้งานปกติ ผู้โดยสารจะปรับระดับเสียงทีละขั้นเล็ก ๆ ให้ตรงกับความชอบ แต่บางครั้งก็ต้องการปิดเสียงอย่างรวดเร็ว ดังนั้นทั้งสองทางเลือกควรทำได้
    • ซิงก์ feedback ทางกายภาพและทางภาพเข้าด้วยกัน การทำให้การหมุนจริงของปุ่มสอดคล้องกับอินเทอร์เฟซดิจิทัลเป็นสิ่งสำคัญ หากปุ่มหมุนหมุนได้ 270° อินเทอร์เฟซก็ควรเป็น 270° เช่นกัน และสิ่งที่สำคัญรองลงมาคือการทำให้ตำแหน่งของ detent ตรงกับตำแหน่งในอินเทอร์เฟซ
    • ปรับความแรงของ detent แบบแปรผกผันกับช่วงของค่า หากช่วงข้อมูลเป็น [0,99] detent ควรละเอียดอ่อน แต่ถ้าช่วงเล็กอย่าง [0,3] detent ควรชัดเจนกว่าเพื่อสื่อสารตำแหน่งของปุ่มหมุนอย่างชัดเจน
    • วาง detent ที่ชัดเจนกับค่าที่สำคัญ สามารถแยกค่าหลักและค่ารองด้วยความแรงของ detent เพื่อเปิดโอกาสให้มีการสื่อสารที่ละเอียดขึ้น
    • ปรับแรงต้านและขนาดของขั้นเพื่อบ่งบอกค่าที่สุดขั้ว การเพิ่มแรงต้านสำหรับค่าที่สุดขั้วช่วยสื่อว่าผลลัพธ์ของการกระทำนั้นรุนแรงกว่าค่าทั่วไป
    • เพิ่มแรงต้านแบบ “พรีวิว” เล็กน้อยก่อนเปลี่ยนสถานะ เส้นโค้งของแรงควรเป็นแบบลอการิทึม ไม่ใช่เชิงเส้น วิธีนี้ทำให้แรงต้านเพิ่มขึ้นเมื่อเข้าใกล้ detent และสื่อได้ชัดเจนว่าจะเกิดการเปลี่ยนขั้นเมื่อใด

  • เปลี่ยนแนวคิดให้เป็นของจริง

    • หลังจากกำหนดหลักการออกแบบแล้ว ก็ได้นำแนวคิดที่เคยสร้างไว้ก่อนหน้านี้มาทำจริง สร้างระบบอัตโนมัติจำลองที่มี 3 ฟังก์ชัน ได้แก่ อุณหภูมิ ความเร็วพัดลม และระบบทำความร้อนเบาะนั่ง ในบทความก่อนหน้าได้สรุปไว้แล้วว่าการเพิ่มระบบทำความร้อนเบาะนั่งเข้าไปในระบบอัตโนมัติไม่ค่อยเหมาะสม ซึ่งยังคงเป็นจริง แต่ครั้งนี้ต้องการสำรวจว่าสามารถใช้ปุ่มหมุนควบคุม 3 ฟังก์ชันที่ต่างกันได้หรือไม่
    • สำหรับการควบคุมอุณหภูมิ ได้เพิ่มแรงต้านเชิงสัมผัสแบบค่อยเป็นค่อยไปเพื่อสื่อสารขนาดของการเปลี่ยนแปลง ยิ่งปรับออกห่างจากอุณหภูมิปัจจุบันมากเท่าไร ก็ยิ่งรู้สึกถึงแรงต้านมากขึ้น ซึ่งจะนำไปสู่การเพิ่มความเร็วพัดลมและการทำความร้อนเบาะนั่ง
    • ความเร็วพัดลมและระบบทำความร้อนเบาะนั่งใช้โปรไฟล์เชิงสัมผัสแบบเดียวกัน ความเร็วพัดลมมี 5 ขั้นที่ชัดเจน ส่วนระบบทำความร้อนเบาะนั่งมี 4 ขั้น โดยขั้นแรกเป็นตำแหน่ง “ปิด” ที่มี feedback ชัดเจน สามารถกดปุ่มหมุนเพื่อสลับวนระหว่างฟังก์ชันได้
    • ใช้ตัวแบ่งหน้าขนาดเล็กที่ด้านล่างของจอเพื่อเน้นฟังก์ชันที่กำลังใช้งานอยู่ แต่ยังต้องสื่อสารความสัมพันธ์ระหว่างฟังก์ชันภายในระบบอัตโนมัติด้วย หากตั้งค่าอุณหภูมิแล้วความเร็วพัดลมหรือระบบทำความร้อนเบาะนั่งเปลี่ยนไป ผู้ขับควรรับรู้ได้โดยไม่ต้องสลับวนไปดูแต่ละฟังก์ชัน

  • บทสรุป

    • การแสดงข้อมูล 3 ประเภทที่แตกต่างกันบนปุ่มหมุนเดียวเป็นสิ่งที่ทำได้ แต่ก็แทบจะถึงขีดจำกัดแล้ว หากเพิ่มฟังก์ชันที่สี่ จะทำให้ติดตามตำแหน่งในอินเทอร์เฟซได้ยากเกินไป หนึ่งในความท้าทายหลักคือจอขนาดเล็กต้องแสดงข้อมูลจำนวนมาก และเพราะได้สร้างระบบอัตโนมัติที่ทำให้ข้อมูล 3 ประเภทเชื่อมโยงกัน จึงยิ่งยากที่จะสื่อสารความเชื่อมโยงนี้ผ่านจอเล็ก
    • หากมีเพียง 2 ฟังก์ชัน ทุกอย่างจะง่ายกว่ามาก การมีแค่อุณหภูมิและความเร็วพัดลมมีเหตุผลในเชิงแนวคิดมากกว่า และยังมีพื้นที่ในอินเทอร์เฟซเพียงพอที่จะสื่อสารสถานะของระบบอัตโนมัติได้อย่างชัดเจน
    • หลังการทดลองทั้งหมด พบว่าปุ่มหมุนที่มี 2 ฟังก์ชันเข้าใจและใช้งานได้ง่ายกว่า การพึ่งพาระบบอัตโนมัติช่วยลดจำนวนครั้งของการโต้ตอบให้น้อยที่สุด และเมื่อจำเป็น ผู้ขับก็สามารถข้ามการทำงานของระบบได้อย่างง่ายดาย ตามอุดมคติแล้ว ระบบทำความร้อนเบาะนั่งก็ควรมีตัวควบคุมแบบกายภาพเช่นกัน เพื่อให้ผู้โดยสารเลือกค่าที่ต้องการได้ด้วยการกดปุ่มครั้งเดียว แทนที่จะต้องกดหลายครั้ง

  • ตัวอย่างการนำไปใช้ในปัจจุบัน

    • อยากยกตัวอย่างผู้ผลิตรถยนต์ 2 รายที่มีโซลูชันน่าสนใจ รายแรกคือ Jaguar ซึ่งมีวิธีที่ชาญฉลาดด้วยการเพิ่มมิติด้านความลึกให้กับปุ่มหมุนที่มี 3 ฟังก์ชัน โดยพื้นฐานแล้วปุ่มหมุนจะควบคุมอุณหภูมิ เมื่อกดปุ่มหมุนจะเปิดใช้ระบบทำความร้อนเบาะนั่ง และเมื่อดึงปุ่มหมุนจะเปิดใช้การควบคุมความเร็วพัดลม เรียนรู้และใช้งานได้ง่ายโดยยังคงมองถนนอยู่ น่าเสียดายที่เหมือนผู้ผลิตรถยนต์ส่วนใหญ่ Jaguar ก็หันไปให้ความสำคัญกับหน้าจอสัมผัสและยกเลิกระบบควบคุมสภาพอากาศแบบกายภาพ
    • รายที่สองคือ Skoda ซึ่งปัจจุบันมีแนวคิดที่น่าสนใจในรุ่นระดับสูงด้วย ‘Smart Dials’ 3 ตัว ผู้โดยสารแต่ละคนมีปุ่มหมุนสำหรับควบคุมอุณหภูมิ และสามารถกดเพื่อควบคุมระบบทำความร้อนเบาะนั่งได้ ส่วนผู้ขับสามารถตั้งค่าปุ่มหมุนตรงกลางให้ควบคุมได้สูงสุด 6 ฟังก์ชัน เช่น ระดับเสียง โหมดการขับขี่ ความเร็วพัดลม และทิศทางลม เป็นงานออกแบบที่เรียบง่ายและยอดเยี่ยม ซึ่งสมควรได้รับคำชื่นชมมากกว่านี้ โดยเฉพาะเมื่อพิจารณาจากกระแสอินเทอร์เฟซแบบสัมผัสในปัจจุบัน
    • ในบทความที่ได้รับความนิยมมากที่สุด ได้อธิบายถึงการเพิ่มขึ้นของหน้าจอสัมผัสในรถยนต์ หน้าจอสัมผัสเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับปฏิสัมพันธ์ที่ซับซ้อนกว่า โดยเฉพาะอย่างยิ่งการนำทาง แต่ปฏิสัมพันธ์ที่เรียบง่ายและเกิดขึ้นบ่อย เช่น การควบคุมสภาพอากาศ ไม่ควรถูกรวมเข้าไปอยู่ในอินเทอร์เฟซแบบสัมผัส
    • เหตุผลที่มักถูกยกมาคือเรื่องต้นทุน แต่ที่น่าประหลาดใจก็คือแบรนด์ราคาประหยัดอย่าง Skoda และ Renault กลับยังมีตัวควบคุมแบบกายภาพในปัจจุบัน ซึ่งแสดงให้เห็นว่านี่ไม่ใช่แค่ปัญหาเรื่องต้นทุน แต่เป็นเรื่องของลำดับความสำคัญ ผู้ผลิตรถยนต์ที่ใช้อินเทอร์เฟซแบบสัมผัสล้วนให้ความสำคัญกับต้นทุนและการตลาดมากกว่าหลักสรีรศาสตร์และความปลอดภัย
    • การใช้งานตัวควบคุมแบบกายภาพมีความน่าพึงพอใจและคุณภาพบางอย่างในตัวเอง ตลอดหลายปีที่ผ่านมา แบรนด์อย่าง Mercedes ใช้เวลาหลายพันชั่วโมงเพื่อทำให้สัมผัสของสวิตช์และปุ่มต่าง ๆ สมบูรณ์แบบ ความรู้สึกของการใช้งานตัวควบคุมแบบกายภาพทำให้รถมีคุณภาพและเอกลักษณ์เฉพาะตัว ความรู้สึกนี้หายไปพร้อมกับหน้าจอสัมผัส และจึงหายไปจากรถสมัยใหม่ส่วนใหญ่ด้วย
    • หวังว่าจะมีผู้ผลิตรถยนต์มากขึ้นที่นำตัวควบคุมแบบกายภาพกลับมา และมองว่าสิ่งนี้เป็นส่วนสำคัญของประสบการณ์ภายในรถ โปรเจกต์นี้แสดงให้เห็นว่ายังมีอีกมากให้สำรวจในการออกแบบตัวควบคุมแบบกายภาพ และหวังว่าโปรเจกต์นี้จะสร้างแรงบันดาลใจให้ผู้อื่น สามารถดู Seedlabs developer kit ได้ที่นี่ และโค้ดของฉันเปิดเผยไว้บน GitHub

บทความที่เกี่ยวข้อง

1 ความคิดเห็น

 
GN⁺ 2025-02-13
ความคิดเห็นจาก Hacker News
  • ผู้เขียนสมควรได้รับคำชมที่คิดลึกเกี่ยวกับการออกแบบระบบควบคุมดิจิทัล ซึ่งตัดกับแนวทางของผู้ผลิตรถยนต์ส่วนใหญ่ที่ยัดทุกอย่างไว้ในหน้าจอสัมผัส
    • แต่ก็ยังสงสัยเกี่ยวกับข้อดีของการควบคุมโหมดที่ซับซ้อนอยู่ รถรุ่นปี 2016 สามารถใช้ปุ่มหมุนสามปุ่มเพื่อปรับอุณหภูมิ พัดลม และตำแหน่งลมได้โดยไม่ต้องมอง
    • รถคันนี้ไม่มีโหมดควบคุมอุณหภูมิ แต่การปรับอุณหภูมิทำได้ง่าย และในรถคันอื่นก็ต้องปรับโหมดบ่อยอยู่แล้ว
  • ผู้ก่อตั้ง SmartKnob รู้สึกประหลาดใจที่มีการพูดคุยเรื่อง UX กันมากขนาดนี้
    • ค่อนข้างเสียดายเล็กน้อยที่ในต้นแบบและเดโมแรก ๆ ใช้หน้าจอเป็นอินเทอร์เฟซแบบโหมด/เมนู หน้าจอเหมาะกับวิดีโอเดโมที่ดูเท่ แต่คิดว่าการใช้แฮปติกและปุ่มเฉพาะทางมีศักยภาพมากกว่า
  • งานของผู้เขียนและฟีเจอร์อัจฉริยะนั้นน่าสนใจ แต่ก็มีข้อกังวลบางอย่าง
    • การพยายามออกแบบด้วยปุ่มหมุนสองปุ่มทำให้แต่ละปุ่มต้องมีหลายโหมด จึงสูญเสียข้อดีของความเคยชินจากกล้ามเนื้อไป แม้แฮปติกฟีดแบ็กอาจช่วยได้ แต่ผู้ใช้อาจต้องใช้เวลาสักพักกว่าจะคุ้นเคย
    • สงสัยว่าแฮปติกฟีดแบ็กจะยังใช้งานได้ไหมเมื่อสวมถุงมือ
    • ระบบแบบแมนนวลจำนวนมากใช้ปุ่มหมุนสามปุ่ม และแต่ละปุ่มก็ทำหน้าที่เดิมเสมอ
  • การออกแบบระบบควบคุมในรถนั้นง่ายมาก ถ้าเอาสิ่งที่วิศวกรปรับแต่งมาเป็นเวลา 100 ปีเพื่อความแม่นยำและหลักสรีรศาสตร์ไปให้คนที่จบด้านอุตสาหกรรมดีไซน์ทำ ทุกอย่างก็หายไปหมด
  • หน้าที่ที่มักถูกมองข้ามของปุ่มควบคุมแบบกายภาพคือการมอบอัตลักษณ์และประสบการณ์ให้กับห้องโดยสาร
    • ตอนเด็กที่หมกมุ่นกับรถ ชอบดูว่าแต่ละแบรนด์จัดวางภายในต่างกันอย่างไร
    • วัตถุที่หนักเกิน 3000 ปอนด์ ควรต้องกด ดัน และได้ยินเสียงคลิกจริง ๆ
  • ดีไซน์สุดท้ายของผู้เขียนบล็อกนั้นโดยพื้นฐานแล้วคล้ายกับที่ Ford ใช้ใน F-series และปุ่มหมุนของ Ford ก็มีฟังก์ชันเพิ่มอีกเล็กน้อย
    • หมุนปุ่มปรับอุณหภูมิไปจนสุดแล้วกดแรง ๆ จะเปิดโหมดไล่ฝ้าสูงสุด
    • ถ้าระบบปิดอยู่ การหมุนปุ่มจะเป็นการเปิดระบบ
    • ปุ่มหมุนมีขนาดใหญ่และหุ้มยาง จับได้ง่ายแม้มือสกปรกหรือสวมถุงมือ
  • พออายุมากขึ้น สิ่งที่นักออกแบบมักมองข้ามคือสายตาที่เสื่อมลงตามวัย ระบบควบคุมของ Honda ก็โอเค แต่จอแสดงผลเล็กจนมองยากแม้ตอนรถจอด
    • ตอนขับกลางคืนยิ่งเป็นไปไม่ได้เลย ไอคอนเล็กมาก
  • ไม่เข้าใจว่าทำไมต้องมีหน้าจอสัมผัส ชอบหน้าจอแบบไม่ต้องสัมผัสของ Mazda มากกว่า และชอบที่ BMW X5 รุ่นปี 2004 มีปุ่มหมุนให้ปรับอุณหภูมิละเอียดได้
    • ตั้งอุณหภูมิไว้ประมาณหนึ่ง แล้วถ้าลมที่โดนหน้าและมือร้อนหรือเย็นเกินไป ก็แค่หมุนปุ่ม
  • ผู้ผลิตรถยนต์ควรจ้างคนนี้ไปสร้างอินเทอร์เฟซ หน้าจอสัมผัสไม่ควรถูกใช้กับระบบควบคุมที่ต้องปรับบ่อยระหว่างขับรถ
  • ระหว่างอ่านบทความนี้ รู้สึกเหมือนได้สัมผัสยุคมืดครั้งใหม่ของปฏิสัมพันธ์ระหว่างมนุษย์กับคอมพิวเตอร์ เรียน HCI มาในปี 2008 และดูเหมือนว่าความรู้ทั้งหมดที่สั่งสมไว้ได้หายไปหมดแล้ว