當(dāng)自動(dòng)駕駛真正來臨，我們在車內(nèi)可以做些什么？

在智能化時(shí)代下，智能座艙的人機(jī)交互系統(tǒng)（HMI）成為汽車智能化最直觀的體現(xiàn)。智能化的浪潮不斷前進(jìn)，3D HMI開始融入座艙設(shè)計(jì)，利用三維技術(shù)和設(shè)計(jì)原理，可以創(chuàng)造更具洞察、沉浸式的用戶界面；通過補(bǔ)充、融合2D系統(tǒng)，3D HMI設(shè)計(jì)將提供更富有趣味性和交互性的娛樂體驗(yàn)，更直觀真實(shí)的導(dǎo)航信息和準(zhǔn)確易懂的駕駛指導(dǎo)。HMI結(jié)合3D 空間藝術(shù)，在自動(dòng)駕駛來臨時(shí)，將成為連接著現(xiàn)實(shí)世界和數(shù)字座艙的紐帶，實(shí)現(xiàn)座艙“第三空間”的遐想。

3D HMI行業(yè)正迅猛崛起，從2020年北美車企的初步嘗試，到如今各大車廠紛紛下注，卷 3D 成為最新的潮流。在潮流之下，實(shí)時(shí) 3D 引擎成為打造 HMI 必不可少的一環(huán)，其中不乏優(yōu)質(zhì)的引擎廠商跨界入局。

圖源：虛幻引擎官網(wǎng)

破“屏”而出，3D HMI成為智能座艙的新起點(diǎn)

智能座艙正在加速普及，據(jù)蓋世汽車研究院預(yù)測，2030年智能座艙市場規(guī)模或?qū)⑦_(dá)到2000億元人民幣，HMI作為用戶直接感知的空間生態(tài)也將隨之快速增長。

現(xiàn)階段車內(nèi)的HMI多為觸控、語音、生物識別等多方式組合，以提高人機(jī)交互的效率和便捷性為主，交互主要依賴于高性能芯片等硬件支持和高清大屏的信息呈現(xiàn)。隨著車內(nèi)投影顯示技術(shù)的不斷發(fā)展，未來車內(nèi)信息顯示將突破屏幕限制，出現(xiàn)在車內(nèi)座艙的任何區(qū)域，數(shù)字座艙也將打破傳統(tǒng)HMI和屏幕硬件交互的壁壘，結(jié)合三維空間進(jìn)行整車的全新交互，3D HMI將成為智能座艙發(fā)展的新起點(diǎn)。

以EPIC GAMES為代表的游戲廠商正攜Unreal Engine（UE）（虛幻引擎）跨界入局，助力打造次時(shí)代智能座艙新體驗(yàn)。而不禁讓人產(chǎn)生疑問的是：相較于其他3D實(shí)時(shí)引擎，Unreal Engine在3D HMI設(shè)計(jì)開發(fā)方面具備怎樣的優(yōu)勢？

圖源：虛幻引擎

首先，隨著芯片、屏幕、5D座椅等聲光電等持續(xù)加入座艙，與游戲的發(fā)展邏輯相似，座艙需要更精美的畫面呈現(xiàn)。Unreal Engine具備豐富的經(jīng)驗(yàn)，能夠更好地為HMI設(shè)計(jì)提供精美畫面和3D設(shè)計(jì)。

其次，相較于2D系統(tǒng)的“瀑布式”開發(fā)，3D HMI更趨向于“敏捷式”開發(fā)，強(qiáng)調(diào)設(shè)計(jì)與開發(fā)間的無縫合作。Unreal Engine所強(qiáng)調(diào)的不是取代2D，而是以“2D+3D”相融合的場景設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，大大縮短開發(fā)周期，將原本需要耗時(shí)2周的場景設(shè)計(jì)，縮短到5分鐘搞定。

最后，在傳統(tǒng)HMI開發(fā)過程中，設(shè)計(jì)、開發(fā)以及最終上車等環(huán)節(jié)間存在斷層。例如在動(dòng)效、特效方面，設(shè)計(jì)師需要工程師協(xié)助實(shí)現(xiàn)。但工科出身的工程師門難免對美學(xué)認(rèn)識存在偏差，耗時(shí)一周做出來的效果未必能達(dá)到設(shè)計(jì)要求?；赨E進(jìn)行3D HMI開發(fā)可以打通工作流，設(shè)計(jì)師全權(quán)完成零代碼HMI解決方案，還可以快速驗(yàn)證和迭代自己的設(shè)計(jì)，做到“所見即所得”。

從0到1，Unreal  Engine持續(xù)釋放3D HMI新動(dòng)能

想要真正弄明白“如何打通設(shè)計(jì)端和開發(fā)端”，需要系統(tǒng)了解3D HMI的開發(fā)流程。

據(jù)凱樸碩科技(Capsule Tech) 3D開發(fā)負(fù)責(zé)人李逸飛介紹，3D HMI的整體開發(fā)流程包括“模型處理—增加材質(zhì)—打光環(huán)節(jié)—特效制作—代碼實(shí)現(xiàn)—優(yōu)化工作—測試反饋—集成上車”等過程，再具體來看，還會涉及到Bug的反向編譯定位等問題。

其中特效制作之前的流程主要涉及美術(shù)環(huán)節(jié)，之后則主要是工程師的操作實(shí)踐。得益于UE高性能、實(shí)時(shí)3D技術(shù)以及“打通設(shè)計(jì)開發(fā)全鏈路、所見即所得”的優(yōu)秀特性，設(shè)計(jì)師和工程師可以在同一平臺討論、開發(fā)。EPIC GAMES中國區(qū)汽車行業(yè)總監(jiān)莊華祥表示：“在HMI開發(fā)過程中，基本上90%的工作都可以通過Unreal的藍(lán)圖功能來實(shí)現(xiàn)，設(shè)計(jì)師可以通過藍(lán)圖實(shí)現(xiàn)想要的特效和流程，涉及代碼的部分可能不到10%?！?/p>

下圖是UE的工作界面，具體來看，左上是基本功能的模塊整合、藍(lán)圖可視化腳本。右上是面向2D的UMG UI Designer。最下方是Timing Insights，對工作流中CPU、GPU、內(nèi)存的性能指標(biāo)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，幫助工程師在項(xiàng)目的前期、中期、后期等不同階段迅速定位問題所在。設(shè)計(jì)師和工程師可以通過協(xié)同使用“藍(lán)圖”、UMG等部件，充分釋放UE的全部潛力。

圖源：虛幻引擎

值得注意的是，作為一個(gè)通用引擎，UE還支持原有資產(chǎn)的導(dǎo)入。據(jù)莊華祥介紹，當(dāng)前UE面向汽車行業(yè)提供了大量的官方開源資產(chǎn)，例如和奧迪合作的面向X86的車輛控制器。同時(shí)UE的兼容性也極為強(qiáng)大，可以在高通8155、IMX8以及國內(nèi)的芯馳等芯片上運(yùn)行，2024北京車展期間，UE將與國內(nèi)芯片公司聯(lián)合宣發(fā)。

而在3D HMI的開發(fā)過程中，如果想讓3D model和貼圖渲染更真實(shí)，首先需要讓它與實(shí)際場景相結(jié)合，得到最真實(shí)的3D場景。在此方面，UE具備優(yōu)異的跨平臺圖形渲染能力。同時(shí)UE也在不斷升級迭代，2023年4月推出的UE 5.3還發(fā)布了新的材質(zhì)系統(tǒng)——Substrate。結(jié)合UE 5.3和 Substrate的新功能，在原有的高品質(zhì)實(shí)時(shí)渲染基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)了進(jìn)一步的提升。

圖源：虛幻引擎

目前，UE針對車漆、車身反射的效果都最接近真實(shí)質(zhì)感，同時(shí)UE已經(jīng)在通用、福特、沃爾沃、Rivian、高合、名爵、路特斯、吉利等車型上量產(chǎn)落地。其中，值得一提的是2023年發(fā)布的吉利銀河E8。

圖源：虛幻引擎

吉利銀河E8探索并創(chuàng)新了3D HMI技術(shù)，熾墨幻境（成都）科技有限公司商務(wù)總監(jiān)曾雉茗坦言：“吉利銀河E8是我們首次在高通8295平臺上應(yīng)用Unreal Engine開發(fā)全場景3D HMI，實(shí)現(xiàn)了基于Vulkan圖形API的高強(qiáng)度光照渲染，逼真地呈現(xiàn)了雨雪天氣和高保真車模。我們還在進(jìn)行ADAS智能輔助駕駛系統(tǒng)的3D預(yù)演，基于UE 4.27在安卓平臺展示，能夠?qū)崟r(shí)逼真地還原行車過程中的城市路面、建筑設(shè)施、軌道交通等變化情況，為智能駕駛提供了有力支持。”

圖源：熾墨幻境

吉利銀河E8的3D HMI至少經(jīng)歷了五輪打磨，呈現(xiàn)出三套精美主題。其中，以“三潭印月”為主題的45寸8K大屏設(shè)計(jì)，將時(shí)光引擎的魅力展現(xiàn)得淋漓盡致；同時(shí)吉利銀河E8的3D HMI實(shí)現(xiàn)了一鏡到底的便捷操作，用戶可輕松從主場景切換到空調(diào)、內(nèi)飾等不同界面。

吉利銀河E8 | 圖源：虛幻引擎

莊華祥坦言：“ 銀河E8做了6個(gè)時(shí)段，多種場景，同時(shí)其設(shè)計(jì)、轉(zhuǎn)場、動(dòng)效以及性能消耗等方面借助用Unreal Engine二維、三維相結(jié)合的轉(zhuǎn)場近1000個(gè)，其HMI設(shè)計(jì)對數(shù)字座艙的軟件架構(gòu)而言，是目前所有量產(chǎn)車中最復(fù)雜的；但借助于Unreal Engine的領(lǐng)先技術(shù)棧，不僅做到了領(lǐng)先業(yè)界的視覺呈現(xiàn)，同時(shí)，在性能消耗方面，將CPU控制在5%以內(nèi)，GPU在40%內(nèi)，作為一個(gè)如此復(fù)雜場景和高分辨率、高視覺表現(xiàn)的案例，也絕對是行業(yè)之最?！?/p>

整體來看，從游戲引擎到助力次時(shí)代智能座艙新體驗(yàn)的打造，Unreal在汽車行業(yè)已經(jīng)做到了造型可視化及評審、自動(dòng)駕駛仿真、下一代HMI和數(shù)字座艙乃至市場營銷等工作。但作為擁有全球第二大游戲商店的公司EPIC GAMES，虛幻引擎目前的應(yīng)用還只是其冰山一角。

定義“第三生活空間”，打造次時(shí)代智能座艙

當(dāng)前，EPIC GAMES游戲商店擁有超3000款主機(jī)器游戲，在全球擁有超8億注冊用戶，倘若將搭載了EPIC GAMES游戲的車輛推廣到海外，可想而知8億用戶對每個(gè)主機(jī)廠而言的價(jià)值。

圖源：虛幻引擎

隨著迪士尼、樂高等大IP的注資，EPIC GAMES也將迎來更多IP粉絲的關(guān)注。同時(shí)伴隨英特爾、AMD等開始在車機(jī)行業(yè)發(fā)力，當(dāng)英特爾、AMD等X86架構(gòu)的SOC進(jìn)入車機(jī)，Unreal Engine已與他們開始合作開啟游戲與汽車座艙更為多元的創(chuàng)意空間。

關(guān)于車載游戲，主流定位有兩大方向：

其一從座艙娛樂出發(fā)，將車載游戲作為座艙娛樂的一部分，某種角度而言是從手機(jī)端轉(zhuǎn)向車機(jī)端；其二是從“獨(dú)立空間”出發(fā)，將車機(jī)看做“移動(dòng)游戲房”，從頭打造繼主機(jī)游戲、手機(jī)游戲之后的第三市場——車機(jī)游戲。

隨著AR/VR等技術(shù)的不斷上車，隨著芯片性能的不斷優(yōu)化，智能座艙將成為元宇宙的最佳入口之一，EPIC GAMES將以3D HM作為切入智能座艙的點(diǎn)，未來與更多主機(jī)廠共同探討“車機(jī)游戲”的無限可能，在自動(dòng)駕駛真正來臨之時(shí)，為用戶創(chuàng)造不一樣的“第三空間”。

未來的數(shù)字座艙將打破了傳統(tǒng)HMI的想象，更結(jié)合3D的環(huán)境、實(shí)景的空間進(jìn)行全新的情與景的交互。當(dāng)2D設(shè)計(jì)、開發(fā)與3D真正融合，行業(yè)將獲得了前所未有的設(shè)計(jì)效果和用戶體驗(yàn)。在3D場景下，可以嘗試更多大膽的場景假設(shè)，如ADAS與導(dǎo)航地圖的融合，讓UI界面可以像3D實(shí)景一樣的被觸摸感受；將不同屬性車型的駕駛模式與不同場景融合，重新定義場景和個(gè)性化改造……

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