实时3D引擎Unity如何驱动次世代汽车HMI设计

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如今的汽车早已突破了代步工具的定义，大家希望汽车能够成为一个让人轻松愉悦的个性化空间。如何给用户提供更人性化的体验、让出行更加智能，也是当下车企的竞争焦点。在这场竞争中，HMI又是重中之重。

HM软文推广热门平台I 即“人机接口”，也叫人机界面，是系统和用户之间进行交互和信息交换的媒介。4月13日，由盖世汽车、慕尼黑电子展联合主办的 2021 中国汽车人机交互 HMI 创新大会在上海浦东星河湾酒店圆满落幕。本次会议聚集了汽车 HMI 领域的杰出人才、UX/UI 设计师以及前瞻规划研究人员，全方位地分享了汽车人机交互领域的创新理念、技术趋势、行业焦点、现实挑战及应用解决方案。

作为全球领先的实时 3D 互动内容创作和运营平台，Unity 受邀参与本次大会并发表主题演讲《Unity，下一代智能汽车嵌入式 HMI 设计工具》。

当前车载 HMI 的设计和开发工作面临的三大痛点是，工作流程断裂、平台碎片化、缺乏用于运营和变现的内容和工具，Unity 作为一款交互式的实时 3D 引擎，能够把移动端 2D、3D 内容开发和运营的领先技术、经验扩展到智能座舱领域，将有潜力驱动集车载品牌营销管理公司信息娱乐、沉浸式增强现实及地理空间和多媒体技术为一体的未来汽车用户体验。

Unity 的现场展位吸引了众多参观者驻足

在大会现场，Unity 展示了 HMI demo 在各类车载操作系统“中高低端” 车机芯片上的运行实况，充分体现了 Unity 优秀的跨平台兼容性和“一次构建、多端部署”的独特优势。

首先映入眼帘的是基于芯驰 X9 芯片、以 hypervisor 虚拟机架构运行的三个车载系统上的 Unity HMI，分别是 Linux 的汽车仪表盘、Android 的游戏应用、和 Android 的另一个三屏 HMI demo，实现了三个系统无缝运行、五个屏幕流畅呈现。应用在真实车机上，独立系统的好处是即使其中一个系统出现问题，也不会影响其他运行中的系统，保证最重要的汽车仪表盘始终在线，为驾驶员和乘客保驾护航。

用车载 HMI 玩赛艇游戏

在展台中央，Unity 还展示了在恩智浦 NXP iMX8 芯片、QNX 操作系统上运行的游戏应用。高清晰、高画质的赛艇游戏可以 40+FPS 的高帧率运行，快手直播选品十分丝滑、毫无延迟。在未来，车载 HMI 的显示帧率完全可以达到 60 帧，甚至乘客坐在车内畅玩一局“王者荣耀”游戏也可能实现。

可交互的 HMI demo

在展台另一侧是一个非常吸睛的 4K 超宽“带鱼屏”，展示了可交互的 HMI demo，不仅可以在不同的驾驶模式下切换，还可以调整日间、夜间屏幕光照，选择多媒体播放，还能进入沉浸式导航系统和游玩游戏。当外接一个游戏手柄后，车机“秒变”游戏机。

此外，交互式全息显示技术供应商 Leia 也作为 Unity 的 VSP 合作伙伴展示了基于 Leia 光场的革命性 3D 显示技术。现场演示的车载游戏、3D 地图导航和电子版车载仪表盘，均以裸眼 3D 技术创造性地改变了传统的人机信息交互方式，让驾驶员与车辆的互动更为舒适且直观，对于高端车型而言是必不可少的体验加分项。

同时，Leia 还专门针对 3D 地图导航中仅作为参照的建筑物等部分进行了透明化处理，让用户感知三维深度的同时，最大程度地降低了眩晕感，保证驾驶员和乘客的安全。

大会现场，Unity 大中华区工业解决方案技术总监任沁明作为嘉宾，为大家分享了基于 Unity 实时 3D 技术的下一代智能汽车 HMI 解决方案。以下为简略版的演讲实录。

大家好，今天我给大家带来的演讲是 Unity 在下一代智能汽车 HMI 设计工具上的解决方案。

在座各位应该都思考过这个问题，就是未来智能汽车的 HMI 会是什么样子？当下我们可以很明显的感觉到汽车里面的屏幕越来越大，车机芯片能力也越来越强，这也在“催促”我们在开发工具上进行改进，以更低的成本、更加快速地创造所需的内容工具。

这里是 Unity 和 HERE 地图一起创造的 Demo，可以看到，汽车屏幕上的图形实现了非常丰富的效果。

屏幕越大，带来的机遇也越多，可以实现的使用场景也越丰富。

新的硬件也带来了新的机遇，原来在车里最主要的交互硬件就是方向盘和油门，随着新技术的发展，目光跟踪、手势识别、裸眼 3D 屏幕等交互方式不再是梦，甚至未来可能还会有 AR/XR 等全新的解决方案。

手势识别，用户无须触摸任何硬件，通过直观或者通过直觉交互，就能进行互动

视频来源："Project Soli" The Untouched | Developed by Google

正如一开始所说，越来越大的屏幕和越来越强的车机芯片，“催促”我们革新开发工具。其实，现在车机上用的很多硬件跟移动端硬件都是中低功耗，这和手机生态其实是类似的。因此，在移动平台开发具备优势的 Unity，也同样可以用于车载 HMI 开发。

接下来我来给大家介绍一下 Unity HMI 解决方案。

自进入汽车领域，Unity 就在汽车行业做了很多调研，首先就去了解了用户在 HMI 开发过程中有哪些痛点？我们通过用户访谈总结出以下三点：

01  HMI 开发流程是有断裂的，设计端和生产端流程并不是一套工具，很多设计内容在开发周期过程中会丢失。

02  平台碎片化。不同厂家选用的硬件平台、软件平台、操作系统都是不一样的。我们车内又有非常多的屏幕，分辨率各不相同，且往往是异形的，这导致在不同环境中迁移内容的成本非常高，因为要针对各种平台进行适配。

03  缺乏运营和变现的内容。Unity 不仅仅是内容创建平台，还是一个内容运营平台，提供了各种创作工具以及在后期运营中的运营生态环境，从软件到服务全覆盖。

首先来看一下 HMI 的传统设计流程，设计端和开发端使用的工具都不统一。设计端使用的是传统软件，把这些内容整合在一起以后做概念设计，但是也就到此为止了。我们车机也还是在用传统的软件平台。这样一来就会遇到一个问题，即设计端工具链所设计的各种特效在实际开发过程中可能是无法实现的，无论是因为技术的复杂度，还是功能或者性能原因。

我们这边自然而然地有了一个想法，何不使用 Unity 制作呢？Unity 在移动端运作了十几年，我们有丰富的经验，所以我们觉得完全可以把 Unity 继续往下推，一直走到车机端。

这样一个工具链有什么好处呢？

这就要提一下 Unity 一直推崇的理念——民主化开发。我们希望整个开发团队尽可能使用同一套工具链，这样一来我们的沟通成本会降低很多，设计端、开发端的数据是一样的、概念也是一样的。如果设计师初期就使用 Unity 这样的平台实现自己的概念设计的话，那么最终实现到车上的时候就不会有大量的设计概念丢失了。

我们会提供基于 Unity 编辑器提供专属的 HMI 编辑器，它是针对 HMI 开发流程提供的 Unity 扩展包。它仍然是 Unity 编辑器，但是使用体验和使用流程完全不一样了，对车企更加友好，能够更加方便地做原形搭建，并且最重要的是不需要写任何代码。

Unity HMI 编辑器原型模型（预览测试版）

同样在这个工具包里，我们也会提供 HMI 相应的素材。比如一些基本的模块，大家就不需要重新制作了，直接把模块拉拽至编辑器就可以开始设计。

对于平台碎片化的问题，Unity 也能很好地解决。Unity 核心的能力之一就是跨平台，当然车机软硬件生态和手机也不是完全一致的，因此我们和软硬件厂商开展了很多合作，改善车机端兼容性的问题，比如恩智浦、英伟达、高通、英特尔等。

在操作系统方面，HMI 这块也是有它自己的特性，不完全是安卓，Unity 针对仪表盘做了 Yocto Linux 适配的同时，近期也支持了 QNX 系统，所以仪表盘这块基本的开发环境也已经打通了。针对中控屏，Unity 也已经支持地非常好了。

当然我们所支持的软硬件列表不仅仅是这里列出来的这些，因为 Unity 本身提供的应用程序是基于 ARM 的，所以理论上来讲只要是 ARM 芯片都能跑Unity的应用程序。同样操作系统也是一样的，核心层面它需要的是窗口管理等能力，所以只要能提供对应的库就，Unity 就能支持。

Unity 也可以保证对运营服务的支持，广告服务是 Unity 一直以来的重要服务之一。Unity 本身就有广告推送渠道，我们也会有大量生态可以直接迁移到基于 Unity 的开发平台上，这样一来不仅仅用 Unity 进行了开发，我们同样还获得了 Unity 相关的生态，这个对于车厂来说也是一个很好的机会，在很早期就可以获得大量的内容。

另外 Unity 有两套系统，一套是基于 CPU，一套是基于 GPU。在移动端，尤其是车机平台，Unity 是唯一能够提供基于 GPU 大规模粒子特效的引擎。

我们相信未来 UI 肯定不是简单按纽和图标，一定是非常个性化的 UI 系统，这样的 UI 系统就需要非常强大的框架支持，得益于十几年的经验积累，我们有一个完整的分析调试工具可以加速开发，有完整的 UI 框架。

同样我们完善支持了业界各类的数据格式，特别强调一下我们针对 CAD 格式提供了 PiXYZ 的工作流程，这个可以极大的加速车机平台的开发周期。传统做一个车模建模要一两个月时间，但是使用 Unity 大概只需要一两天时间，可以完全实现在车的外观还没有完全定型情况下，就同步进行相关的开发。

最后是一些图形能力的展示，在中低功耗平台上我们提供了高性能的通用渲染管线（URP），我们去年做了飞度的发布会项目。

针对高端平台提供了高清渲染管线（HDRP），Unity 支持光线追踪，可以达到和实际照片无异的质量。光线追踪不光可以提供很高的材质效果，更重要是提供逼真的光照环境，让图像以假乱真。

Unity 致力于发展伙伴生态，我们有很多软硬件合作伙伴，这次在车机方面带来的合作伙伴 Leia，使用 Leia 屏幕，就可以在车内带来裸眼 3D 体验。同时，Leia 已经提供了转换插件，可以很快很轻易把 Unity 所开发出来大量的内容转换为支持裸眼 3D。