如今智能网联汽车迅速发展，车内屏幕的数量越来越多、尺寸也越来越大，就连汽车的定义也在被无限扩大。OEM与Tier1虽然较早涉及人机交互（HMI）的开发，但是由于软件技术等限制，成果并不显著。随着用户对于场景化车载体验的需求越来越高，车企希望通过多方合作以构建有效的HMI体系的愿望也变得更加强烈。智能网联汽车时代，谁也不甘愿在这条新赛道上落后。
本文就将介绍科技公司在智能座舱HMI上的思考与实际应用案例，并展望未来智能座舱HMI发展趋势。
游戏引擎构建HMI优质画面
传统二维HMI 界面及开发工具已经不能满足日益增长的三维显示和运营需求。目前著名游戏引擎公司Unity与Unreal Engine（虚幻引擎）都推出其旗下的智能座舱HMI开发工具，试图让设计师更轻松的实现车机的设计、快速原型以及项目发布。
当前车载 HMI 的设计和开发工作面临着三大痛点：工作流程断裂，50%-60% 的设计概念最终无法落地；平台碎片化，HMI 开发需适配各类车载操作系统和车载 SoC；缺乏用于运营和变现的内容和工具。
针对以上三个痛点，Unity 相应的解决方案是：HMI 开发团队可以使用Unity 作为一个端到端的设计和开发工具，以并行开发的方式加速原型设计迭代，减少迭代沟通的成本并100%还原设计概念；一次开发、跨平台部署，Unity HMI 已经适配安卓、Yocto Linux、黑莓QNX等主流车载操作系统以及高通、恩智浦、瑞萨电子、NVIDIA等车机芯片；Unity HMI 能够创造新的盈利模式，车企可以引入Unity 百万数量级的开发者生态，获得海量的可复用开发素材，车内娱乐内容和客户运营服务。例如在车主想喝咖啡的时候，通过与汽车的实时语音交互推荐咖啡店，并快速开启三维视觉的地图导航应用。
Unity 将提供图形化界面的 HMI 开发工具，其多屏显示功能和URP通用渲染管线可以兼顾酷炫的视觉效果和较低的车机性能占用，Unity 也是在车机端唯一能够提供基于 GPU 大规模粒子特效的引擎；开发团队使用Unity 可以在调整参数时实时看到开发运行的结果，并在功能整合界面使用状态机系统通过连线的方式串联子系统数据，最终汇聚成主界面查看数据流。
目前 Unity 已经与国内主机厂、造车新势力达成次世代智能汽车的业务合作。据悉，搭载 Unity 实时3D 体验的车型将在2022年上半年量产上市。
Unity HMI开发工具构建智能座舱效果图；图片来源：Unity
虚幻引擎主打实时、高画质、可交互的3D技术，可以在汽车行业很多细分领域得到充分使用，如理想汽车创建实时汽车设计评审和可视化项目；华晨宝马用虚幻引擎打造一个全数字的虚拟工厂，以验证其生产线。不仅如此，虚幻引擎也可以创建一套高质量的实时汽车配置器把它部署到云端，让更多用户、买家了解其产品，同时也可以用虚幻引擎虚拟制片技术，足不出户就可完成汽车广告商业大片。
而这一切的基础，就是虚幻引擎所打造的平台优势。在HMI界面，实时虚幻引擎技术正在打造次世代HMI。其配备了四大功能，其中蓝图可视化脚本系统可以实现不必触碰一行代码即可快速地制作原型和交付交互式内容；Niagara粒子和视觉效果可以表现火焰、烟雾、尘土和流水等效果；通过丰富的内容下载包可立即修改用户界面的外观与功能；完整访问C++源代码可以学习、自定义、扩展和调试整个虚幻引擎，毫无阻碍地完成项目。值得一提的是，在2021年12月2日举行的虚幻引擎技术开放日上，华人运通高合汽车的创始人、董事长兼CEO丁磊从汽车产业和游戏产业的日趋融合现状出发，讲述高合汽车与虚幻引擎的深度合作为两个产业带来的创新思考和全新机遇。
就悍马EV为例，其HMI界面由12英寸的组合仪表与13.5英寸的中控触屏组成。组合仪表默认为2D内展示常规的信息，车主可以第一时间使用实时技术切换成3D仪表，切换之后可以得到2D罗盘和3D轮索展示。而在中控屏内集成了常用的车机功能，如音乐播放、导航等。除此之外，中控屏支持三种用户自定义布局编辑，不论3D和2D，用户可以根据自己的习惯定制。此外，其还具备驾驶切换的功能，切换成越野模式时会有一个炫酷的实时渲染动画。悍马HMI界面同时提供了3D悍马模型，通过外部获取到的传感器数据直接接入到车机，可以实时且动态显示当前整车姿态，在横纵两个轴向帮助驾驶员规避风险。当路面极其复杂或者极其颠簸的时候，3D的汽车模型会相应作出联动显示，帮助用户了解当前车身的状况。
悍马EV车载HMI；图片来源：悍马EV
程序框架融合HMI成就智能屏
在智能座舱HMI赛道上，除了使用引擎让设计师打造智能、真实、可视化的界面之外，还有一个方向就是将HMI与手机操作平台相融合。因此，对于汽车HMI的开发，不仅是游戏引擎的强势介入，也有国际知名软件应用程序框架开发公司的参与。Qt公司结合其自身平台优势正在整合Android IVI（车载信息娱乐系统）平台以打造统一的Qt数字座舱体验。
Qt目前在将车载信息娱乐系统与安卓平台进行集成，提供Java API的C++封装，为开发团队提供易于使用的可靠稳定的Android IVI的底层接口。提供支持多窗口的桌面App方案，支持在独立子窗口中运行任何原生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模块绘制的3D场景随意嵌入到原生App中。
据悉，此前已经有多家知名车企正在用Qt打造其车载信息娱乐系统、数字仪表盘。戴姆勒就已于2018年与Qt展开合作，为其全新车载信息娱乐系统MBUX合作开发用户界面。
Qt构建HMI；图片来源：Qt
VR/AR助推HMI打造全新体验
值得我们关注的是，还有许多软件开发新势力正在投入HMI开发，成立于德国的Luxoft汽车事业部就是其中的代表。当传统的HMI开发还限制于实体中控屏与仪表组合，在多屏幕之间的互联互通时。Luxoft却走了一条新的道路，他们开发了LUVRE系统工具，该软件系统可以用于虚拟环境可视化与预览automotive UI等设计。
简而言之，就是利用虚拟现实技术与增强现实技术，让HMI界面从多块屏幕整合成为一块“大屏”。仅通过一个“屏幕”就能查看所有设备的情况，从而实现监控与验证。而且相对于固定屏幕显示数据，VR应用可以跟随车内用户的位移调整屏幕呈现的状态，不仅解放了双手，双腿也得到了释放。
可以想象一下，当一个人坐在车里，一抬头车里的一切细节都以第一视角出现在眼前，是一件多么酷炫的事情。虽然LUVRE只是用来构建一流用户体验的其中环节，从软件开发到落地应用仍需一个漫长且谨慎的过程，但也值得我们期待及其对于HMI设计的赋能。
Luxoft公司介绍；图片来源：Luxoft
展望未来，共建生态，造就新智能座舱HMI
其实现在很多主机厂旗下汽车都配备了智能屏，不过很多用户其实没有习惯于去使用它。其原因有两点，第一点是因为它的速度太慢，第二点是它的版本更新太麻烦，因此未来智能座舱HMI的发展首先要解决这两个问题。
运行速度主要与芯片的算力有关，未来需要打造车规级高算力芯片来提升HMI运行速度。而版本更新则需要持续推进OTA升级，贯穿整个汽车生命周期。
此外，随着未来HMI界面和语音结合，人机互联将进一步呈立体式互联，包括面部表情的识别，动作的识别，AI识别等。并且所有智能终端将通过网络传输，对网络宽带的响应速度、扩展性、安全性等都提出了更高的要求。
未来智能座舱HMI的开发绝不是一家OEM或是一家Tier1就可以独立完成的。此外，智能座舱HMI复杂程度将进一步提高，软件成本也将快速上升；车载显示集合3D、AR技术将更具亮点；多模交互、主动交互也是未来人机交互的主要方向。
汽车智能座舱整条产业链也将呈现跨界延伸，OEM与Tier1的边界将不断被打破。多方合作，共建生态，随着智能座舱HMI的不断发展，相信当座舱成为“第三生活空间”后，智能座舱HMI将为用户带去焕然一新的体验。
