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如今智能網聯汽車迅速發展，車內屏幕的數量越來越多、尺寸也越來越大，就連汽車的定義也在被無限擴大。OEM與Tier1雖然較早涉及人機交互(HMI)的開發，但是由于軟件技術等限制，成果并不顯著。隨著用戶對于場景化車載體驗的需求越來越高，車企希望通過多方合作以構建有效的HMI體系的愿望也變得更加強烈。智能網聯汽車時代，誰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上的思考與實際應用案例，并展望未來智能座艙HMI發展趨勢。
游戲引擎構建HMI優質畫面
傳統二維HMI 界面及開發工具已經不能滿足日益增長的三維顯示和運營需求。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開發工具，試圖讓設計師更輕松的實現車機的設計、快速原型以及項目發布。
當前車載 HMI 的設計和開發工作面臨著三大痛點：工作流程斷裂，50%-60% 的設計概念最終無法落地；平臺碎片化，HMI 開發需適配各類車載操作系統和車載 SoC；缺乏用于運營和變現的內容和工具。
針對以上三個痛點，Unity 相應的解決方案是：HMI 開發團隊可以使用Unity 作為一個端到端的設計和開發工具，以并行開發的方式加速原型設計迭代，減少迭代溝通的成本并100%還原設計概念；一次開發、跨平臺部署，Unity HMI 已經適配安卓、Yocto Linux、黑莓QNX等主流車載操作系統以及高通、恩智浦、瑞薩電子、NVIDIA等車機芯片；Unity HMI 能夠創造新的盈利模式，車企可以引入Unity 百萬數量級的開發者生態，獲得海量的可復用開發素材，車內娛樂內容和客戶運營服務。例如在車主想喝咖啡的時候，通過與汽車的實時語音交互推薦咖啡店，并快速開啟三維視覺的地圖導航應用。
Unity 將提供圖形化界面的 HMI 開發工具，其多屏顯示功能和URP通用渲染管線可以兼顧酷炫的視覺效果和較低的車機性能占用，Unity 也是在車機端能夠提供基于 GPU 大規模粒子特效的引擎；開發團隊使用Unity 可以在調整參數時實時看到開發運行的結果，并在功能整合界面使用狀態機系統通過連線的方式串聯子系統數據，最終匯聚成主界面查看數據流。
目前 Unity 已經與國內主機廠、造車新勢力達成次世代智能汽車的業務合作。據悉，搭載 Unity 實時3D 體驗的車型將在2022年上半年量產上市。
虛幻引擎主打實時、高畫質、可交互的3D技術，可以在汽車行業很多細分領域得到充分使用，如理想汽車創建實時汽車設計評審和可視化項目；華晨寶馬用虛幻引擎打造一個全數字的虛擬工廠，以驗證其生產線。不僅如此，虛幻引擎也可以創建一套高質量的實時汽車配置器把它部署到云端，讓更多用戶、買家了解其產品，同時也可以用虛幻引擎虛擬制片技術，足不出戶就可完成汽車廣告商業大片。
而這一切的基礎，就是虛幻引擎所打造的平臺優勢。在HMI界面，實時虛幻引擎技術正在打造次世代HMI。其配備了四大功能，其中藍圖可視化腳本系統可以實現不必觸碰一行代碼即可快速地制作原型和交付交互式內容；Niagara粒子和視覺效果可以表現火焰、煙霧、塵土和流水等效果；通過豐富的內容下載包可立即修改用戶界面的外觀與功能；完整訪問C++源代碼可以學習、自定義、擴展和調試整個虛幻引擎，毫無阻礙地完成項目。值得一提的是，在2021年12月2日舉行的虛幻引擎技術開放日上，華人運通高合汽車的創始人、董事長兼CEO丁磊從汽車產業和游戲產業的日趨融合現狀出發，講述高合汽車與虛幻引擎的深度合作為兩個產業帶來的創新思考和全新機遇。
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。組合儀表默認為2D內展示常規的信息，車主可以第一時間使用實時技術切換成3D儀表，切換之后可以得到2D羅盤和3D輪索展示。而在中控屏內集成了常用的車機功能，如音樂播放、導航等。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，用戶可以根據自己的習慣定制。此外，其還具備駕駛切換的功能，切換成越野模式時會有一個炫酷的實時渲染動畫。悍馬HMI界面同時提供了3D悍馬模型，通過外部獲取到的傳感器數據直接接入到車機，可以實時且動態顯示當前整車姿態，在橫縱兩個軸向幫助駕駛員規避風險。當路面極其復雜或者極其顛簸的時候，3D的汽車模型會相應作出聯動顯示，幫助用戶了解當前車身的狀況。
程序框架融合HMI成就智能屏
在智能座艙HMI賽道上，除了使用引擎讓設計師打造智能、真實、可視化的界面之外，還有一個方向就是將HMI與手機操作平臺相融合。因此，對于汽車HMI的開發，不僅是游戲引擎的強勢介入，也有國際有名軟件應用程序框架開發公司的參與。Qt公司結合其自身平臺優勢正在整合Android IVI(車載信息娛樂系統)平臺以打造統一的Qt數字座艙體驗。
Qt目前在將車載信息娛樂系統與安卓平臺進行集成，提供Java API的C++封裝，為開發團隊提供易于使用的可靠穩定的Android IVI的底層接口。提供支持多窗口的桌面App方案，支持在獨立子窗口中運行任何原生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場景隨意嵌入到原生App中。
據悉，此前已經有多家有名車企正在用Qt打造其車載信息娛樂系統、數字儀表盤。戴姆勒就已于2018年與Qt展開合作，為其全新車載信息娛樂系統MBUX合作開發用戶界面。
VR/AR助推HMI打造全新體驗
值得我們關注的是，還有許多軟件開發新勢力正在投入HMI開發，成立于德國的Luxoft汽車事業部就是其中的代表。當傳統的HMI開發還限制于實體中控屏與儀表組合，在多屏幕之間的互聯互通時。Luxoft卻走了一條新的道路，他們開發了LUVRE系統工具，該軟件系統可以用于虛擬環境可視化與預覽automotive UI等設計。
簡而言之，就是利用虛擬現實技術與增強現實技術，讓HMI界面從多塊屏幕整合成為一塊“大屏”。僅通過一個“屏幕”就能查看所有設備的情況，從而實現監控與驗證。而且相對于固定屏幕顯示數據，VR應用可以跟隨車內用戶的位移調整屏幕呈現的狀態，不僅解放了雙手，雙腿也得到了釋放。
可以想象一下，當一個人坐在車里，一抬頭車里的一切細節都以第一視角出現在眼前，是一件多么酷炫的事情。雖然LUVRE只是用來構建前沿用戶體驗的其中環節，從軟件開發到落地應用仍需一個漫長且謹慎的過程，但也值得我們期待及其對于HMI設計的賦能。
展望未來，共建生態，造就新智能座艙HMI
其實現在很多主機廠旗下汽車都配備了智能屏，不過很多用戶其實沒有習慣于去使用它。其原因有兩點，第一點是因為它的速度太慢，第二點是它的版本更新太麻煩，因此未來智能座艙HMI的發展首先要解決這兩個問題。
運行速度主要與芯片的算力有關，未來需要打造車規級高算力芯片來提升HMI運行速度。而版本更新則需要持續推進OTA升級，貫穿整個汽車生命周期。
此外，隨著未來HMI界面和語音結合，人機互聯將進一步呈立體式互聯，包括面部表情的識別，動作的識別，AI識別等。并且所有智能終端將通過網絡傳輸，對網絡寬帶的響應速度、擴展性、安全性等都提出了更高的要求。
未來智能座艙HMI的開發絕不是一家OEM或是一家Tier1就可以獨立完成的。此外，智能座艙HMI復雜程度將進一步提高，軟件成本也將快速上升；車載顯示集合3D、AR技術將更具亮點；多模交互、主動交互也是未來人機交互的主要方向。
汽車智能座艙整條產業鏈也將呈現跨界延伸，OEM與Tier1的邊界將不斷被打破。多方合作，共建生態，隨著智能座艙HMI的不斷發展，相信當座艙成為“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。
(原標題：進軍智能座艙賽道，HMI更需跨界合作)
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