万博max体育

咨询热线:0898-08980898

万博max体育

以3D HMI为起点虚幻引擎打造次世代智能座舱新体验

添加时间:2024-04-01 21:20:09

  在智能化时代下,智能座舱的人机交互系统(HMI)成为汽车智能化最直观的体现。智能化的浪潮不断前进,3D HMI开始融入座舱设计,利用三维技术和设计原理,可以创造更具洞察、沉浸式的用户界面;通过补充、融合2D系统,3D HMI设计将提供更富有趣味性和交互性的娱乐体验,更直观真实的导航信息和准确易懂的驾驶指导。HMI结合3D 空间艺术,在自动驾驶来临时,将成为连接着现实世界和数字座舱的纽带,实现座舱“第三空间”的遐想。

  3D HMI行业正迅猛崛起,从2020年北美车企的初步尝试,到如今各大车厂纷纷下注,卷 3D 成为最新的潮流。在潮流之下,实时 3D 引擎成为打造 HMI 必不可少的一环,其中不乏优质的引擎厂商跨界入局。

以3D HMI为起点虚幻引擎打造次世代智能座舱新体验(图1)

  智能座舱正在加速普及,据盖世汽车研究院预测,2030年智能座舱市场规模或将达到2000亿元人民币,HMI作为用户直接感知的空间生态也将随之快速增长。

  现阶段车内的HMI多为触控、语音、生物识别等多方式组合,以提高人机交互的效率和便捷性为主,交互主要依赖于高性能芯片等硬件支持和高清大屏的信息呈现。随着车内投影显示技术的不断发展,未来车内信息显示将突破屏幕限制,出现在车内座舱的任何区域,数字座舱也将打破传统HMI和屏幕硬件交互的壁垒,结合三维空间进行整车的全新交互,3D HMI将成为智能座舱发展的新起点。

  以EPIC GAMES为代表的游戏厂商正携Unreal Engine(UE)(虚幻引擎)跨界入局,助力打造次时代智能座舱新体验。而不禁让人产生疑问的是:相较于其他3D实时引擎,Unreal Engine在3D HMI设计开发方面具备怎样的优势?

以3D HMI为起点虚幻引擎打造次世代智能座舱新体验(图2)

  首先,随着芯片、屏幕、5D座椅等声光电等持续加入座舱,与游戏的发展逻辑相似,座舱需要更精美的画面呈现。Unreal Engine具备丰富的经验,能够更好地为HMI设计提供精美画面和3D设计。

  其次,相较于2D系统的“瀑布式”开发,3D HMI更趋向于“敏捷式”开发,强调设计与开发间的无缝合作。Unreal Engine所强调的不是取代2D,而是以“2D+3D”相融合的场景设计经验,大大缩短开发周期,将原本需要耗时2周的场景设计,缩短到5分钟搞定。

  最后,在传统HMI开发过程中,设计、开发以及最终上车等环节间存在断层。例如在动效、特效方面,设计师需要工程师协助实现。但工科出身的工程师门难免对美学认识存在偏差,耗时一周做出来的效果未必能达到设计要求。基于UE进行3D HMI开发可以打通工作流,设计师全权完成零代码HMI解决方案,还可以快速验证和迭代自己的设计,做到“所见即所得”。

  想要真正弄明白“如何打通设计端和开发端”,需要系统了解3D HMI的开发流程。

  据凯朴硕科技(Capsule Tech) 3D开发负责人李逸飞介绍,3D HMI的整体开发流程包括“模型处理—增加材质—打光环节—特效制作—代码实现—优化工作—测试反馈—集成上车”等过程,再具体来看,还会涉及到Bug的反向编译定位等问题。

  其中特效制作之前的流程主要涉及美术环节,之后则主要是工程师的操作实践。得益于UE高性能、实时3D技术以及“打通设计开发全链路、所见即所得”的优秀特性,设计师和工程师可以在同一平台讨论、开发。EPIC GAMES中国区汽车行业总监庄华祥表示:“在HMI开发过程中,基本上90%的工作都可以通过Unreal的蓝图功能来实现,设计师可以通过蓝图实现想要的特效和流程,涉及代码的部分可能不到10%。”

  下图是UE的工作界面,具体来看,左上是基本功能的模块整合、蓝图可视化脚本。右上是面向2D的UMG UI Designer。最下方是Timing Insights,对工作流中CPU、GPU、内存的性能指标进行实时监控,帮助工程师在项目的前期、中期、后期等不同阶段迅速定位问题所在。设计师和工程师可以通过协同使用“蓝图”、UMG等部件,充分释放UE的全部潜力。

以3D HMI为起点虚幻引擎打造次世代智能座舱新体验(图3)

  值得注意的是,作为一个通用引擎,UE还支持原有资产的导入。据庄华祥介绍,当前UE面向汽车行业提供了大量的官方开源资产,例如和奥迪合作的面向X86的车辆控制器。同时UE的兼容性也极为强大,可以在高通8155、IMX8以及国内的芯驰等芯片上运行,2024北京车展期间,UE将与国内芯片公司联合宣发。

  而在3D HMI的开发过程中,如果想让3Dmodel和贴图渲染更真实,首先需要让它与实际场景相结合,得到最线D场景。在此方面,UE具备优异的跨平台图形渲染能力。同时UE也在不断升级迭代,2023年4月推出的UE 5.3还发布了新的材质系统——Substrate。结合UE 5.3和 Substrate的新功能,在原有的高品质实时渲染基础上实现了进一步的提升。

以3D HMI为起点虚幻引擎打造次世代智能座舱新体验(图4)

  目前,UE针对车漆、车身反射的效果都最接近真实质感,同时UE已经在通用、福特、沃尔沃、Rivian、高合、名爵、路特斯、吉利等车型上量产落地。其中,值得一提的是2023年发布的吉利银河E8。

以3D HMI为起点虚幻引擎打造次世代智能座舱新体验(图5)

  吉利银河E8探索并创新了3D HMI技术,炽墨幻境(成都)科技有限公司商务总监曾雉茗坦言:“吉利银河E8是我们首次在高通8295平台上应用Unreal Engine开发全场景3D HMI,实现了基于Vulkan图形API的高强度光照渲染,逼真地呈现了雨雪天气和高保真车模。我们还在进行ADAS智能辅助驾驶系统的3D预演,基于UE 4.27在安卓平台展示,能够实时逼真地还原行车过程中的城市路面、建筑设施、轨道交通等变化情况,为智能驾驶提供了有力支持。”

以3D HMI为起点虚幻引擎打造次世代智能座舱新体验(图6)

  吉利银河E8的3D HMI至少经历了五轮打磨,呈现出三套精美主题。其中,以“三潭印月”为主题的45寸8K大屏设计,将时光引擎的魅力展现得淋漓尽致;同时吉利银河E8的3D HMI实现了一镜到底的便捷操作,用户可轻松从主场景切换到空调、内饰等不同界面。

以3D HMI为起点虚幻引擎打造次世代智能座舱新体验(图7)

  庄华祥坦言:“银河E8做了6个时段,多种场景,同时其设计、转场、动效以及性能消耗等方面借助用Unreal Engine二维、三维相结合的转场近1000个,其HMI设计对数字座舱的软件架构而言,是目前所有量产车中最复杂的;但借助于Unreal Engine的领先技术栈,不仅做到了领先业界的视觉呈现,同时,在性能消耗方面,将CPU控制在5%以内,GPU在40%内,作为一个如此复杂场景和高分辨率、高视觉表现的案例,也绝对是行业之最。”

  整体来看,从游戏引擎到助力次时代智能座舱新体验的打造,Unreal在汽车行业已经做到了造型可视化及评审、自动驾驶仿真、下一代HMI和数字座舱乃至市场营销等工作。但作为拥有全球第二大游戏商店的公司EPIC GAMES,虚幻引擎目前的应用还只是其冰山一角。

  当前,EPIC GAMES游戏商店拥有超3000款主机器游戏,在全球拥有超8亿注册用户,倘若将搭载了EPIC GAMES游戏的车辆推广到海外,可想而知8亿用户对每个主机厂而言的价值。

以3D HMI为起点虚幻引擎打造次世代智能座舱新体验(图8)

  随着迪士尼、乐高等大IP的注资,EPIC GAMES也将迎来更多IP粉丝的关注。同时伴随英特尔、AMD等开始在车机行业发力,当英特尔、AMD等X86架构的SOC进入车机,Unreal Engine已与他们开始合作开启游戏与汽车座舱更为多元的创意空间。

  其一从座舱娱乐出发,将车载游戏作为座舱娱乐的一部分,某种角度而言是从手机端转向车机端;其二是从“独立空间”出发,将车机看做“移动游戏房”,从头打造继主机游戏、手机游戏之后的第三市场——车机游戏。

  随着AR/VR等技术的不断上车,随着芯片性能的不断优化,智能座舱将成为元宇宙的最佳入口之一,EPIC GAMES将以3D HM作为切入智能座舱的点,未来与更多主机厂共同探讨“车机游戏”的无限可能,在自动驾驶真正来临之时,为用户创造不一样的“第三空间”。

  未来的数字座舱将打破了传统HMI的想象,更结合3D的环境、实景的空间进行全新的情与景的交互。当2D设计、开发与3D真正融合,行业将获得了前所未有的设计效果和用户体验。在3D场景下,可以尝试更多大胆的场景假设,如ADAS与导航地图的融合,让UI界面可以像3D实景一样的被触摸感受;将不同属性车型的驾驶模式与不同场景融合,重新定义场景和个性化改造……

  据外媒报道,作为美国能源部汽车技术办公室(United States Department of Energy’s Vehicle Technologies Office)500万美元奖励 ...

  自 20 世纪半导体在汽车中引入以来,传感技术不断发展。最初设计用于提高动力系统效率,随着安全优先级的提高,特定传感器变得不可或缺, ...

  2024年,随着汽车行业的竞争加剧,车企也是要让智能驾驶卷一卷,技术的演进和商业模式的探索到了生死关头,很多的企业都面临生死存亡。长期 ...

  “疯了疯了,一片原价15元的芯片,竟然卖到了1500块。”很难想到,这竟然是在中国汽车市场上,万博max体育线年“芯片荒”的荒诞,哪 ...

  在比亚迪2023年财报投资人沟通会上,比亚迪掌门人王传福化身成了比亚迪的“爆料头子”,不但亲自证实了传的满城风雨的DM5 0混合动力系统、 ...

  站点相关:动力系统底盘电子车身电子信息及娱乐系统安全总线与连接车用传感器/MCU检测与维修其他技术行业动态