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如今智能網(wǎng)聯(lián)汽車迅速發(fā)展，車內(nèi)屏幕的數(shù)量越來(lái)越多、尺寸也越來(lái)越大，就連汽車的定義也在被無(wú)限擴(kuò)大。OEM與Tier1雖然較早涉及人機(jī)交互(HMI)的開(kāi)發(fā)，但是由于軟件技術(shù)等限制，成果并不顯著。隨著用戶對(duì)于場(chǎng)景化車載體驗(yàn)的需求越來(lái)越高，車企希望通過(guò)多方合作以構(gòu)建有效的HMI體系的愿望也變得更加強(qiáng)烈。智能網(wǎng)聯(lián)汽車時(shí)代，誰(shuí)也不甘愿在這條新賽道上落后。
本文就將介紹科技公司在智能座艙HMI上的思考與實(shí)際應(yīng)用案例，并展望未來(lái)智能座艙HMI發(fā)展趨勢(shì)。
游戲引擎構(gòu)建HMI優(yōu)質(zhì)畫面
傳統(tǒng)二維HMI 界面及開(kāi)發(fā)工具已經(jīng)不能滿足日益增長(zhǎng)的三維顯示和運(yùn)營(yíng)需求。目前著名游戲引擎公司Unity與UnrealEngine（虛幻引擎）都推出其旗下的智能座艙HMI開(kāi)發(fā)工具，試圖讓設(shè)計(jì)師更輕松的實(shí)現(xiàn)車機(jī)的設(shè)計(jì)、快速原型以及項(xiàng)目發(fā)布。
當(dāng)前車載 HMI 的設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)工作面臨著三大痛點(diǎn)：工作流程斷裂，50%-60% 的設(shè)計(jì)概念最終無(wú)法落地；平臺(tái)碎片化，HMI 開(kāi)發(fā)需適配各類車載操作系統(tǒng)和車載 SoC；缺乏用于運(yùn)營(yíng)和變現(xiàn)的內(nèi)容和工具。
針對(duì)以上三個(gè)痛點(diǎn)，Unity 相應(yīng)的解決方案是：HMI 開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)可以使用Unity 作為一個(gè)端到端的設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)工具，以并行開(kāi)發(fā)的方式加速原型設(shè)計(jì)迭代，減少迭代溝通的成本并100%還原設(shè)計(jì)概念；一次開(kāi)發(fā)、跨平臺(tái)部署，Unity HMI 已經(jīng)適配安卓、Yocto Linux、黑莓QNX等主流車載操作系統(tǒng)以及高通、恩智浦、瑞薩電子、NVIDIA等車機(jī)芯片；Unity HMI 能夠創(chuàng)造新的盈利模式，車企可以引入U(xiǎn)nity 百萬(wàn)數(shù)量級(jí)的開(kāi)發(fā)者生態(tài)，獲得海量的可復(fù)用開(kāi)發(fā)素材，車內(nèi)娛樂(lè)內(nèi)容和客戶運(yùn)營(yíng)服務(wù)。例如在車主想喝咖啡的時(shí)候，通過(guò)與汽車的實(shí)時(shí)語(yǔ)音交互推薦咖啡店，并快速開(kāi)啟三維視覺(jué)的地圖導(dǎo)航應(yīng)用。
Unity 將提供圖形化界面的 HMI 開(kāi)發(fā)工具，其多屏顯示功能和URP通用渲染管線可以兼顧酷炫的視覺(jué)效果和較低的車機(jī)性能占用，Unity 也是在車機(jī)端能夠提供基于 GPU 大規(guī)模粒子特效的引擎；開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)使用Unity 可以在調(diào)整參數(shù)時(shí)實(shí)時(shí)看到開(kāi)發(fā)運(yùn)行的結(jié)果，并在功能整合界面使用狀態(tài)機(jī)系統(tǒng)通過(guò)連線的方式串聯(lián)子系統(tǒng)數(shù)據(jù)，最終匯聚成主界面查看數(shù)據(jù)流。
目前 Unity 已經(jīng)與國(guó)內(nèi)主機(jī)廠、造車新勢(shì)力達(dá)成次世代智能汽車的業(yè)務(wù)合作。據(jù)悉，搭載 Unity 實(shí)時(shí)3D 體驗(yàn)的車型將在2022年上半年量產(chǎn)上市。
虛幻引擎主打?qū)崟r(shí)、高畫質(zhì)、可交互的3D技術(shù)，可以在汽車行業(yè)很多細(xì)分領(lǐng)域得到充分使用，如理想汽車創(chuàng)建實(shí)時(shí)汽車設(shè)計(jì)評(píng)審和可視化項(xiàng)目；華晨寶馬用虛幻引擎打造一個(gè)全數(shù)字的虛擬工廠，以驗(yàn)證其生產(chǎn)線。不僅如此，虛幻引擎也可以創(chuàng)建一套高質(zhì)量的實(shí)時(shí)汽車配置器把它部署到云端，讓更多用戶、買家了解其產(chǎn)品，同時(shí)也可以用虛幻引擎虛擬制片技術(shù)，足不出戶就可完成汽車廣告商業(yè)大片。
而這一切的基礎(chǔ)，就是虛幻引擎所打造的平臺(tái)優(yōu)勢(shì)。在HMI界面，實(shí)時(shí)虛幻引擎技術(shù)正在打造次世代HMI。其配備了四大功能，其中藍(lán)圖可視化腳本系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)不必觸碰一行代碼即可快速地制作原型和交付交互式內(nèi)容；Niagara粒子和視覺(jué)效果可以表現(xiàn)火焰、煙霧、塵土和流水等效果；通過(guò)豐富的內(nèi)容下載包可立即修改用戶界面的外觀與功能；完整訪問(wèn)C++源代碼可以學(xué)習(xí)、自定義、擴(kuò)展和調(diào)試整個(gè)虛幻引擎，毫無(wú)阻礙地完成項(xiàng)目。值得一提的是，在2021年12月2日舉行的虛幻引擎技術(shù)開(kāi)放日上，華人運(yùn)通高合汽車的創(chuàng)始人、董事長(zhǎng)兼CEO丁磊從汽車產(chǎn)業(yè)和游戲產(chǎn)業(yè)的日趨融合現(xiàn)狀出發(fā)，講述高合汽車與虛幻引擎的深度合作為兩個(gè)產(chǎn)業(yè)帶來(lái)的創(chuàng)新思考和全新機(jī)遇。
就悍馬EV為例，其HMI界面由12英寸的組合儀表與13.5英寸的中控觸屏組成。組合儀表默認(rèn)為2D內(nèi)展示常規(guī)的信息，車主可以第一時(shí)間使用實(shí)時(shí)技術(shù)切換成3D儀表，切換之后可以得到2D羅盤和3D輪索展示。而在中控屏內(nèi)集成了常用的車機(jī)功能，如音樂(lè)播放、導(dǎo)航等。除此之外，中控屏支持三種用戶自定義布局編輯，不論3D和2D，用戶可以根據(jù)自己的習(xí)慣定制。此外，其還具備駕駛切換的功能，切換成越野模式時(shí)會(huì)有一個(gè)炫酷的實(shí)時(shí)渲染動(dòng)畫。悍馬HMI界面同時(shí)提供了3D悍馬模型，通過(guò)外部獲取到的傳感器數(shù)據(jù)直接接入到車機(jī)，可以實(shí)時(shí)且動(dòng)態(tài)顯示當(dāng)前整車姿態(tài)，在橫縱兩個(gè)軸向幫助駕駛員規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)。當(dāng)路面極其復(fù)雜或者極其顛簸的時(shí)候，3D的汽車模型會(huì)相應(yīng)作出聯(lián)動(dòng)顯示，幫助用戶了解當(dāng)前車身的狀況。
程序框架融合HMI成就智能屏
在智能座艙HMI賽道上，除了使用引擎讓設(shè)計(jì)師打造智能、真實(shí)、可視化的界面之外，還有一個(gè)方向就是將HMI與手機(jī)操作平臺(tái)相融合。因此，對(duì)于汽車HMI的開(kāi)發(fā)，不僅是游戲引擎的強(qiáng)勢(shì)介入，也有國(guó)際有名軟件應(yīng)用程序框架開(kāi)發(fā)公司的參與。Qt公司結(jié)合其自身平臺(tái)優(yōu)勢(shì)正在整合Android IVI(車載信息娛樂(lè)系統(tǒng))平臺(tái)以打造統(tǒng)一的Qt數(shù)字座艙體驗(yàn)。
Qt目前在將車載信息娛樂(lè)系統(tǒng)與安卓平臺(tái)進(jìn)行集成，提供Java API的C++封裝，為開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)提供易于使用的可靠穩(wěn)定的Android IVI的底層接口。提供支持多窗口的桌面App方案，支持在獨(dú)立子窗口中運(yùn)行任何原生App的能力。提供把Qt界面嵌入原生Android界面的能力，可以把Qt Quick 3D模塊繪制的3D場(chǎng)景隨意嵌入到原生App中。
據(jù)悉，此前已經(jīng)有多家有名車企正在用Qt打造其車載信息娛樂(lè)系統(tǒng)、數(shù)字儀表盤。戴姆勒就已于2018年與Qt展開(kāi)合作，為其全新車載信息娛樂(lè)系統(tǒng)MBUX合作開(kāi)發(fā)用戶界面。
VR/AR助推HMI打造全新體驗(yàn)
值得我們關(guān)注的是，還有許多軟件開(kāi)發(fā)新勢(shì)力正在投入HMI開(kāi)發(fā)，成立于德國(guó)的Luxoft汽車事業(yè)部就是其中的代表。當(dāng)傳統(tǒng)的HMI開(kāi)發(fā)還限制于實(shí)體中控屏與儀表組合，在多屏幕之間的互聯(lián)互通時(shí)。Luxoft卻走了一條新的道路，他們開(kāi)發(fā)了LUVRE系統(tǒng)工具，該軟件系統(tǒng)可以用于虛擬環(huán)境可視化與預(yù)覽automotive UI等設(shè)計(jì)。
簡(jiǎn)而言之，就是利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)，讓HMI界面從多塊屏幕整合成為一塊“大屏”。僅通過(guò)一個(gè)“屏幕”就能查看所有設(shè)備的情況，從而實(shí)現(xiàn)監(jiān)控與驗(yàn)證。而且相對(duì)于固定屏幕顯示數(shù)據(jù)，VR應(yīng)用可以跟隨車內(nèi)用戶的位移調(diào)整屏幕呈現(xiàn)的狀態(tài)，不僅解放了雙手，雙腿也得到了釋放。
可以想象一下，當(dāng)一個(gè)人坐在車?yán)铮惶ь^車?yán)锏囊磺屑?xì)節(jié)都以第一視角出現(xiàn)在眼前，是一件多么酷炫的事情。雖然LUVRE只是用來(lái)構(gòu)建前沿用戶體驗(yàn)的其中環(huán)節(jié)，從軟件開(kāi)發(fā)到落地應(yīng)用仍需一個(gè)漫長(zhǎng)且謹(jǐn)慎的過(guò)程，但也值得我們期待及其對(duì)于HMI設(shè)計(jì)的賦能。
展望未來(lái)，共建生態(tài)，造就新智能座艙HMI
其實(shí)現(xiàn)在很多主機(jī)廠旗下汽車都配備了智能屏，不過(guò)很多用戶其實(shí)沒(méi)有習(xí)慣于去使用它。其原因有兩點(diǎn)，第一點(diǎn)是因?yàn)樗乃俣忍?，第二點(diǎn)是它的版本更新太麻煩，因此未來(lái)智能座艙HMI的發(fā)展首先要解決這兩個(gè)問(wèn)題。
運(yùn)行速度主要與芯片的算力有關(guān)，未來(lái)需要打造車規(guī)級(jí)高算力芯片來(lái)提升HMI運(yùn)行速度。而版本更新則需要持續(xù)推進(jìn)OTA升級(jí)，貫穿整個(gè)汽車生命周期。
此外，隨著未來(lái)HMI界面和語(yǔ)音結(jié)合，人機(jī)互聯(lián)將進(jìn)一步呈立體式互聯(lián)，包括面部表情的識(shí)別，動(dòng)作的識(shí)別，AI識(shí)別等。并且所有智能終端將通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳輸，對(duì)網(wǎng)絡(luò)寬帶的響應(yīng)速度、擴(kuò)展性、安全性等都提出了更高的要求。
未來(lái)智能座艙HMI的開(kāi)發(fā)絕不是一家OEM或是一家Tier1就可以獨(dú)立完成的。此外，智能座艙HMI復(fù)雜程度將進(jìn)一步提高，軟件成本也將快速上升；車載顯示集合3D、AR技術(shù)將更具亮點(diǎn)；多模交互、主動(dòng)交互也是未來(lái)人機(jī)交互的主要方向。
汽車智能座艙整條產(chǎn)業(yè)鏈也將呈現(xiàn)跨界延伸，OEM與Tier1的邊界將不斷被打破。多方合作，共建生態(tài)，隨著智能座艙HMI的不斷發(fā)展，相信當(dāng)座艙成為“第三生活空間”后，智能座艙HMI將為用戶帶去煥然一新的體驗(yàn)。
(原標(biāo)題：進(jìn)軍智能座艙賽道，HMI更需跨界合作)
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