2021年4月13日，由蓋世汽車、慕尼黑上海電子展聯(lián)合主辦的“2021中國汽車人機交互HMI創(chuàng)新大會”隆重召開。本次大會旨在聚集汽車HMI領域的杰出人才、UX/UI設計師以及前瞻規(guī)劃研究人員分享全方位汽車人機交互領域的創(chuàng)新理念、技術趨勢、行業(yè)焦點、現(xiàn)實挑戰(zhàn)及應用解決方案。會議期間，Epic Games中國技術客戶經(jīng)理紀大偉發(fā)表了“實時3D技術引領次世代HMI的發(fā)展與變革”的主題演講。

以下為演講實錄：

大家好，我是來自Epic Games的紀大偉，很榮幸能夠代表公司在這里跟大家分享虛幻引擎一整套實時工作流和我們落地的HMI案例。同時我還會給大家額外講解一些以虛幻引擎為核心的整套實時技術和Epic打造的生態(tài)圈對未來智能座艙HMI的影響。

Epic Games成立到現(xiàn)在將近30年，一直致力于實時引擎的技術研發(fā)，總部在美國，目前在全球超過15個國家，建立了52個辦公室，我們一直保持著穩(wěn)步增長，全球員工3000人。虛幻引擎主打的是實時、高畫質、可交互的3D技術，已經(jīng)在世界上獲得了眾多國際獎項，其中包括了兩次艾美獎。

全球現(xiàn)在有超過1450萬虛幻引擎用戶分布在所有行業(yè)，我們既做引擎的研發(fā)和推廣，同時還用這些引擎研發(fā)自主游戲，我們研發(fā)了全球知名的游戲《堡壘之夜》。目前為止，虛幻引擎在全球范圍內被各行各業(yè)獲得認可，尤其在汽車行業(yè)，我們與全球前十大量產(chǎn)汽車制造商以及頂級的超跑制造商都有合作，比方說法拉利、蘭博基尼、通用、寶馬、奔馳都是我們的客戶，接下來我們看一段視頻。

    —VCR—（視頻01）

通過剛剛視頻可以了解到Unreal Engine實時技術可以在汽車行業(yè)很多細分領域得到充分的使用，比方說可以創(chuàng)建實時汽車設計評審和可視化項目；也可以創(chuàng)建一套非常高質量的實時汽車配置器把它部署到云端，讓更多用戶、買家了解你的產(chǎn)品；甚至可以用Unreal Engine打造一個全數(shù)字的虛擬工廠，驗證你的生產(chǎn)線；還可以用虛幻引擎虛擬制片技術，足不出戶便完成汽車廣告商業(yè)大片。

今天我們就要介紹這其中最為重要的實時虛幻引擎技術打造的次世代HMI。我們經(jīng)過調研發(fā)現(xiàn)，市場上80%的OS都是基于安卓的，兩年前我們完成了安卓的移植，右圖是安卓原生OS，左邊是安卓原生UI。接下來由于我們與很多主機廠做了量產(chǎn)車的HMI項目，他們對安全性有非常高的要求，所以我們又進一步從安卓跨到QNX，以實現(xiàn)量產(chǎn)。

我們來看一個案例——悍馬。通用旗下的GMC悍馬EV是全球首個使用游戲引擎開發(fā)的HMI項目。悍馬EV本身有很多的功能，我們用最前沿的3D技術給它進行詮釋和表達，在接下來片子當中有很多基于Unreal Engine開發(fā)的HMI亮點。

    —VCR—

這是非常炫酷的宣傳片采用實拍加結合大量HMI交互功能的方式非常好的詮釋了悍馬EV的強大。接下來我們走進悍馬EV的內飾看有哪些亮點，請看大屏幕。

   —VCR—

這短視頻也有很多亮點，首先組合儀表是12英寸，中控觸屏是13.5英寸，這些背后都是由虛幻引擎的實時技術支撐。后面我們也會繼續(xù)支持悍馬EV這個項目。

接下來我們看一段悍馬EV功能視頻。首先第一個功能是Crab mode，就是四輪可以同時轉向一個角度，在極端越野情況下可以幫助車主脫困。第二個功能叫做Watt to freedom它可以在駕駛員啟動之后，降低悍馬EV底盤，之后駕駛員可以跟隨車機發(fā)出的指令先剎車再踩下油門，抬起剎車一刻就可以看到動能已經(jīng)開始傳輸，車子由靜止轉向行駛狀態(tài)。

接下來是組合儀表，它默認是2D的，里面展示常規(guī)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。

在中控屏里面集成了非常多常用的車機功能，比如說音樂播放、導航，除此之外，中控屏支持三種用戶自定義布局編輯，這里展示所有3D和2D，用戶可以根據(jù)自己的習慣定制；更加酷炫是有一個駕駛切換的功能，切換成越野模式時會有一個非常炫酷的實時渲染動畫。悍馬EV是一個越野車，越野車不可避免的需要在路面幫助駕駛員規(guī)避很多風險，所以這里我們提供了3D悍馬模型，通過外部獲取到的傳感器數(shù)據(jù)直接接入到車機，可以實時動態(tài)顯示當前整車姿態(tài)，在橫縱兩個軸向幫助駕駛員規(guī)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(lián)動顯示，幫助用戶了解當前車子的狀況。

大家可以看到，在短短HMI功能視頻里可以看到非常多的亮點，里面已經(jīng)打破了我們對傳統(tǒng)車機的認知，甚至添加了一些科幻的元素，這背后都離不開虛幻引擎實時技術的支持。

在這個項目上由于得到比較好的效果，通用啟動了第二個項目，就是凱迪拉克Lyriq。它同樣采用虛幻引擎開發(fā)了整套HMI系統(tǒng)，不同的是它是偏向于主打科技感和豪華感，用的是曲面屏，多屏幕，并且通用旗下自動駕駛這套系統(tǒng)背后3D技術支持也是虛幻引擎，我們通過下面短片了解一下。

    —VCR—

通過對兩款量產(chǎn)車型的了解，大家可以看到，次世代3D HMI是不可逆的趨勢，并且可以在這里透露，通用官方已經(jīng)宣布，這兩款車都采用高通高端芯片，并且這款車會在國內投產(chǎn)，在最近上海車展會進行展示。所以3D HMI車機其實離我們已經(jīng)很近了。

接下來還有一段非常炫酷的HMI案例，是我們跟北美一家設計公司Siili Auto合作，它主打的是2D、扁平化、簡潔的風格，大家可以一起來了解一下。值得注意的是，這套系統(tǒng)的開發(fā)沒有寫一行代碼，而是使用虛幻引擎的藍圖和UMG系統(tǒng)完成的。

    —VCR—

接下來今天的重點是整套技術解決方案。我們既是一家引擎開發(fā)的公司，同時也使用自己的引擎做出了優(yōu)秀的實時交互產(chǎn)品。在這一過程中，我們看到HMI開發(fā)和游戲開發(fā)有非常多的交集。首先3D效果是一個非常硬核的需求；我們還提供了開源的C++代碼供開發(fā)者們免費獲?。涣硗馕覀冇姓坠ぞ呒瘞椭蠹以陂_發(fā)過程中節(jié)省成本。對于來自主機廠開發(fā)部門的小伙伴來說，大家都會好奇一點，虛幻引擎這套工具很炫酷，如何才能將它最低成本地整合到現(xiàn)有車機系統(tǒng)里？這個問題完全沒有必要擔心，如果有充分的開發(fā)能力，可以用虛幻引擎開發(fā)一整套應用；如果出于成本考慮可以把虛幻引擎整套3D解決方案當成一個庫，直接植入到你現(xiàn)有的車機系統(tǒng)。另外虛幻引擎實時渲染方面，每一個UE實例都可以針對屏幕里的3D視口做單獨內容方面的渲染。如果芯片屬于比較高端的可以支持多屏幕。我們專門開發(fā)了一整套管線工具，幫助用戶把現(xiàn)有的DCC工具里產(chǎn)生的數(shù)據(jù)能夠無縫導入到UE里面做HMI開發(fā)，并且DATASMITH幫助大家實現(xiàn)自動化數(shù)據(jù)轉換。原本外部數(shù)據(jù)進入引擎編輯，如果沒有專用工具輔助還是會有額外的成本，但是現(xiàn)在我們完全解決了這個問題。

同時我們官方在虛幻商城里發(fā)布了非常非常多的免費資源，比方說上個月就跟奧迪合作，直接把他們A5這輛車免費贈送給所有虛幻用戶，大家可以在商城上直接體驗和下載。前幾周，我們與另外一家合作伙伴Vectorform合作，他們用虛幻引擎開發(fā)了一整套車機學習場景，大家可以免費下載并且學習、測試。我們還研發(fā)了一整套虛幻引擎專用的汽車材質庫，有超過140多種PBR材質，任何時候都可以用在商城上下載使用，而且我們還提供了非常豐富的專門用來展示汽車的場景資源，一整套官方資源讓大家在開發(fā)車機過程中能夠最大程度地節(jié)約成本。

虛幻引擎整套HMI開發(fā)流程是設計驅動型的方案，在藍圖編輯器中可以做2D和3D的交互，在UMG編輯器中可以做UI動畫和交互，Unreal Insights可以幫助大家做調試、性能優(yōu)化和分析。作為一款實時引擎，在任何時候，我們不但關注效果，還關注性能，任何跟性能有關的細節(jié)，無論是效果、材質、紋理、模型、燈光，這一切都可以用這些工具做實時的剖析，以優(yōu)化車機的性能。

我們自己研發(fā)的HMI系統(tǒng)Gazelle的芯片選型為高通8115，它能同時兼顧高畫質和性能。我們把HMI啟動時間縮短在1s以內，運行的幀率為60幀。啟動之后可以看到完全3D實時交互的車型，整車面數(shù)超過50萬。為了盡可能保持更多細節(jié)，我們沒有對外飾做任何優(yōu)化，保證車主通過屏幕縮放可以看到每一個細節(jié)。我們務求在車載移動芯片上也能呈現(xiàn)近似PC端的高水準。

接下來，讓我們看一下虛幻引擎是如何實現(xiàn)這些非常炫酷的實時效果。為此，我們開發(fā)人員做了很多嘗試和努力。我們可以從默認情況下和重寫之后車漆的對比，手機上開啟HDR高動態(tài)的效果，非常容易看到兩者的差別。我們也盡可能把性能做到最優(yōu)，通過簡化材質效果，保證最終完美的運行。

接下來看一下音樂界面，所有UI界面的按鈕、交互方式都是在UE中編寫完成的。背后的音效也是引擎實時抓取音軌的動態(tài)波長演算并顯示出來的。另外，電動車已經(jīng)成為了目前的發(fā)展趨勢，我們?yōu)榇藢ｉT設計了能量頁面，能夠讓車主非常直觀地在3D透明材質下感受到電池的狀態(tài)，右側有一個圖表可以讓車主實時檢測到它的電量信息以及續(xù)航里程信息。這個頁面目前在市場上，在同類產(chǎn)品里應該是唯一的。

    —VCR—（插入視頻02）

對于OEM來說，將來車機有很大一部分功能是需要展示車型相關的內容和信息，讓車主在第一時間通過實時渲染的方式，盡可能多的了解與你的車型、車本身相關的信息。加入了這些主題切換的元素，特別是游戲內容，能夠極大程度上豐富HMI的用戶體驗。我們甚至與OEM做過車機聯(lián)動，比如說福特150這款車通過設計師重新設計，與《Rocket League》游戲做了直接聯(lián)動。

    —VCR—

這種跨界聯(lián)動方式在北美已經(jīng)非常流行，《火箭聯(lián)盟》基本上在每個月都會跟全球大的IP做類似的聯(lián)動。我們的《堡壘之夜》在全球有上億的用戶，我們和合作伙伴，各大IP嘗試過各種不同的聯(lián)動。所有《堡壘之夜》里的這些效果都是基于虛幻引擎實時技術，實時渲染出來的，里面囊括了非常多大家耳熟能詳?shù)腎P。

 —VCR—

這里展示的就是全部使用虛幻引擎技術開發(fā)出來的游戲《堡壘之夜》，從畫面上就能很容易感受到虛幻引擎技術和其他同類產(chǎn)品的差別。而汽車和游戲的應用差距已經(jīng)越來越拉近了。我們通過特斯拉官方公布的一些消息，了解到特斯拉內部已經(jīng)植入了AMD新款芯片，相當于放置了一款精簡的PS5的主機。所以《堡壘之夜》同樣在全球范圍內跟很多大IP做很多聯(lián)動，未來我們會不斷地嘗試也有可能在國內做類似的活動。

接下來我們放眼未來，未來車機在強大實時引擎技術基礎下會有對我們未來智能座艙和HMI有哪些指導性的引領呢？

我們之前嘗試在《堡壘之夜》舉辦了虛擬演唱會，當時有超過1400萬人同時在線做這個體驗，與Travis Scott這個虛擬3D形象做了互動。

未來有了強大的芯片，高解析度的屏幕，我們還有什么東西可以往前再邁進一步的呢？我們認為虛幻引擎很有可能在未來把電影級別的車主虛擬形象植入車機。而事實上我們已經(jīng)開始做這方面的嘗試，我們近期會發(fā)布一款由虛幻引擎技術支持開發(fā)出來的編輯器——MetaHuman Creator。

    —VCR—（插入視頻03）

這套制作數(shù)字人類的編輯器背后運算全部放在云端，通過像素流的方式推送到每個終端的移動設備、手機上。未來很有可能可以通過實時捕捉用戶自己的面部肖像或提供一些照片生成，來完善我們的編輯庫，可以第一時間創(chuàng)作出車主自己的虛擬3D形象。未來可以根據(jù)虛擬形象做很多嘗試，比如說可以在虛擬世界里與他人交互。

除此之外，我們還有非常前沿的技術就是Unreal Engine 5，有了強大的UE5的技術支持，相信前面展現(xiàn)的這些內容在不遠的將來都能得以實現(xiàn)。

除了3D這個趨勢外，從引擎的角度分析，未來車機會有以下三大趨勢：云端計算與互聯(lián)，人工智能和自動化，豐富交互和沉浸式體驗。希望未來，我們能不斷地改進引擎技術，在國內與更多OEM有機會合作開發(fā)出優(yōu)秀的HMI產(chǎn)品，謝謝大家。

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