當自動駕駛真正來臨，我們在車內可以做些什么？

在智能化時代下，智能座艙的人機交互系統（HMI）成為汽車智能化最直觀的體現。智能化的浪潮不斷前進，3D HMI開始融入座艙設計，利用三維技術和設計原理，可以創造更具洞察、沉浸式的用戶界面；通過補充、融合2D系統，3D HMI設計將提供更富有趣味性和交互性的娛樂體驗，更直觀真實的導航信息和準確易懂的駕駛指導。HMI結合3D 空間藝術，在自動駕駛來臨時，將成為連接著現實世界和數字座艙的紐帶，實現座艙“第三空間”的遐想。

3D HMI行業正迅猛崛起，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，實時 3D 引擎成為打造 HMI 必不可少的一環，其中不乏優質的引擎廠商跨界入局。

圖源：虛幻引擎官網

破“屏”而出，3D HMI成為智能座艙的新起點

智能座艙正在加速普及，據蓋世汽車研究院預測，2030年智能座艙市場規?；驅⑦_到2000億元人民幣，HMI作為用戶直接感知的空間生態也將隨之快速增長。

現階段車內的HMI多為觸控、語音、生物識別等多方式組合，以提高人機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。隨著車內投影顯示技術的不斷發展，未來車內信息顯示將突破屏幕限制，出現在車內座艙的任何區域，數字座艙也將打破傳統HMI和屏幕硬件交互的壁壘，結合三維空間進行整車的全新交互，3D HMI將成為智能座艙發展的新起點。

以EPIC GAMES為代表的游戲廠商正攜Unreal Engine（UE）（虛幻引擎）跨界入局，助力打造次時代智能座艙新體驗。而不禁讓人產生疑問的是：相較于其他3D實時引擎，Unreal Engine在3D HMI設計開發方面具備怎樣的優勢？

圖源：虛幻引擎

首先，隨著芯片、屏幕、5D座椅等聲光電等持續加入座艙，與游戲的發展邏輯相似，座艙需要更精美的畫面呈現。Unreal Engine具備豐富的經驗，能夠更好地為HMI設計提供精美畫面和3D設計。

其次，相較于2D系統的“瀑布式”開發，3D HMI更趨向于“敏捷式”開發，強調設計與開發間的無縫合作。Unreal Engine所強調的不是取代2D，而是以“2D+3D”相融合的場景設計經驗，大大縮短開發周期，將原本需要耗時2周的場景設計，縮短到5分鐘搞定。

最后，在傳統HMI開發過程中，設計、開發以及最終上車等環節間存在斷層。例如在動效、特效方面，設計師需要工程師協助實現。但工科出身的工程師門難免對美學認識存在偏差，耗時一周做出來的效果未必能達到設計要求?；赨E進行3D HMI開發可以打通工作流，設計師全權完成零代碼HMI解決方案，還可以快速驗證和迭代自己的設計，做到“所見即所得”。

從0到1，Unreal  Engine持續釋放3D HMI新動能

想要真正弄明白“如何打通設計端和開發端”，需要系統了解3D HMI的開發流程。

據凱樸碩科技(Capsule Tech) 3D開發負責人李逸飛介紹，3D HMI的整體開發流程包括“模型處理—增加材質—打光環節—特效制作—代碼實現—優化工作—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環節，之后則主要是工程師的操作實踐。得益于UE高性能、實時3D技術以及“打通設計開發全鏈路、所見即所得”的優秀特性，設計師和工程師可以在同一平臺討論、開發。EPIC GAMES中國區汽車行業總監莊華祥表示：“在HMI開發過程中，基本上90%的工作都可以通過Unreal的藍圖功能來實現，設計師可以通過藍圖實現想要的特效和流程，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、內存的性能指標進行實時監控，幫助工程師在項目的前期、中期、后期等不同階段迅速定位問題所在。設計師和工程師可以通過協同使用“藍圖”、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，作為一個通用引擎，UE還支持原有資產的導入。據莊華祥介紹，當前UE面向汽車行業提供了大量的官方開源資產，例如和奧迪合作的面向X86的車輛控制器。同時UE的兼容性也極為強大，可以在高通8155、IMX8以及國內的芯馳等芯片上運行，2024北京車展期間，UE將與國內芯片公司聯合宣發。

而在3D HMI的開發過程中，如果想讓3D model和貼圖渲染更真實，首先需要讓它與實際場景相結合，得到最真實的3D場景。在此方面，UE具備優異的跨平臺圖形渲染能力。同時UE也在不斷升級迭代，2023年4月推出的UE 5.3還發布了新的材質系統——Substrate。結合UE 5.3和 Substrate的新功能，在原有的高品質實時渲染基礎上實現了進一步的提升。

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質感，同時UE已經在通用、福特、沃爾沃、Rivian、高合、名爵、路特斯、吉利等車型上量產落地。其中，值得一提的是2023年發布的吉利銀河E8。

圖源：虛幻引擎

吉利銀河E8探索并創新了3D HMI技術，熾墨幻境（成都）科技有限公司商務總監曾雉茗坦言：“吉利銀河E8是我們首次在高通8295平臺上應用Unreal Engine開發全場景3D HMI，實現了基于Vulkan圖形API的高強度光照渲染，逼真地呈現了雨雪天氣和高保真車模。我們還在進行ADAS智能輔助駕駛系統的3D預演，基于UE 4.27在安卓平臺展示，能夠實時逼真地還原行車過程中的城市路面、建筑設施、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至少經歷了五輪打磨，呈現出三套精美主題。其中，以“三潭印月”為主題的45寸8K大屏設計，將時光引擎的魅力展現得淋漓盡致；同時吉利銀河E8的3D HMI實現了一鏡到底的便捷操作，用戶可輕松從主場景切換到空調、內飾等不同界面。

吉利銀河E8 | 圖源：虛幻引擎

莊華祥坦言：“ 銀河E8做了6個時段，多種場景，同時其設計、轉場、動效以及性能消耗等方面借助用Unreal Engine二維、三維相結合的轉場近1000個，其HMI設計對數字座艙的軟件架構而言，是目前所有量產車中最復雜的；但借助于Unreal Engine的領先技術棧，不僅做到了領先業界的視覺呈現，同時，在性能消耗方面，將CPU控制在5%以內，GPU在40%內，作為一個如此復雜場景和高分辨率、高視覺表現的案例，也絕對是行業之最。”

整體來看，從游戲引擎到助力次時代智能座艙新體驗的打造，Unreal在汽車行業已經做到了造型可視化及評審、自動駕駛仿真、下一代HMI和數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，虛幻引擎目前的應用還只是其冰山一角。

定義“第三生活空間”，打造次時代智能座艙

當前，EPIC GAMES游戲商店擁有超3000款主機器游戲，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8億用戶對每個主機廠而言的價值。

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粉絲的關注。同時伴隨英特爾、AMD等開始在車機行業發力，當英特爾、AMD等X86架構的SOC進入車機，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意空間。

關于車載游戲，主流定位有兩大方向：

其一從座艙娛樂出發，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端轉向車機端；其二是從“獨立空間”出發，將車機看做“移動游戲房”，從頭打造繼主機游戲、手機游戲之后的第三市場——車機游戲。

隨著AR/VR等技術的不斷上車，隨著芯片性能的不斷優化，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，未來與更多主機廠共同探討“車機游戲”的無限可能，在自動駕駛真正來臨之時，為用戶創造不一樣的“第三空間”。

未來的數字座艙將打破了傳統HMI的想象，更結合3D的環境、實景的空間進行全新的情與景的交互。當2D設計、開發與3D真正融合，行業將獲得了前所未有的設計效果和用戶體驗。在3D場景下，可以嘗試更多大膽的場景假設，如ADAS與導航地圖的融合，讓UI界面可以像3D實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，重新定義場景和個性化改造……

返回第一電動網首頁 >