2022年8月22日，由蓋世汽車主辦的2022第二屆中國汽車人機(jī)交互創(chuàng)新大會(huì)中，武漢光庭信息技術(shù)股份有限公司，智能網(wǎng)聯(lián)汽車軟件技術(shù)研究院副院長(zhǎng)陳治結(jié)合光庭智能座艙3D HMI原型案例，對(duì)光庭信息在智能座艙3D HMI設(shè)計(jì)原則的探索實(shí)踐進(jìn)行了分享。

陳治表示，隨著硬件平臺(tái)的逐步進(jìn)化，座艙HMI設(shè)計(jì)3D化是一個(gè)逐步演進(jìn)過程，需要從車模、三維組件，三維背景、語音助手、智駕信息向整體3D場(chǎng)景循序漸進(jìn)。他認(rèn)為，“三維UI不能僅限于單一的屏幕體驗(yàn)，而需要與其他交互方式和設(shè)備協(xié)同，帶來虛擬和實(shí)體空間的融合。”

陳治 武漢光庭信息技術(shù)股份有限公司 智能網(wǎng)聯(lián)汽車軟件技術(shù)研究院副院長(zhǎng)

以下為演講內(nèi)容整理：

光庭智能座艙三維HMI探索案例

在座艙芯片的算力發(fā)展、軟件驅(qū)動(dòng)下汽車被重新定義、三維HMI開發(fā)平臺(tái)的成熟等變化趨勢(shì)下，汽車軟件座艙的三維化開發(fā)正向著落地化發(fā)展。當(dāng)自動(dòng)駕駛能力等級(jí)逐漸提升，駕駛員、乘員的注意力能夠逐步被釋放，因此可以針對(duì)不同駕駛情景來設(shè)計(jì)不同的三維界面HMI。

智能座艙三維HMI的落地并不是一蹴而就的，而是遵循漸進(jìn)式的發(fā)展路線。此前量產(chǎn)車型已有了許多三維車模的呈現(xiàn)，并以三維組件的形式在IVI和儀表界面進(jìn)行交互，隨后也出現(xiàn)了三維背景，即整個(gè)座艙的背景用三維的方式呈現(xiàn)；另外還有通過三維角色呈現(xiàn)的智能語音的交互助手、三維智駕信息等。但業(yè)界還沒有嘗試全三維化交互的智能座艙設(shè)計(jì)。

圍繞將整體智能座艙的交互和體驗(yàn)變成三維場(chǎng)景的想法，光庭啟動(dòng)了智能座艙全三維HMI原型項(xiàng)目，旨在打造完全沉浸式的全三維化場(chǎng)景，將車身的各種功能用三維場(chǎng)景交互實(shí)現(xiàn)。

團(tuán)隊(duì)設(shè)想了春夏秋冬四個(gè)主題，涵蓋主頁、音樂、導(dǎo)航與車身設(shè)置。我們構(gòu)造了四個(gè)島嶼，基于四個(gè)島嶼進(jìn)行一鏡到底的切換，根據(jù)春夏秋冬四個(gè)主題制作四個(gè)沉浸式的場(chǎng)景。

圖片來源：武漢光庭

在主頁界面用的是春季的主題。在場(chǎng)景中使用三維元素承載了二維的交互，包括新聞消息、導(dǎo)航信息、車身控制等，每個(gè)場(chǎng)景都包含簡(jiǎn)易車身控制和語音助手。 

圖片來源：武漢光庭

夏季主題以娛樂為主。以海灘為場(chǎng)景，可以實(shí)現(xiàn)沉浸式的音樂播放模式。我們還設(shè)計(jì)了燈塔元素，可以通過燈塔來調(diào)節(jié)HMI的白天和黑夜模式。

圖片來源：武漢光庭

秋季主題的場(chǎng)景是露天電影院，承載的是導(dǎo)航的信息。通過目的地的設(shè)置，將電影院的屏幕作為導(dǎo)航地圖的呈現(xiàn)平臺(tái)。 

圖片來源：武漢光庭

冬季的場(chǎng)景以車身設(shè)置為主，可以通過小面板對(duì)座椅、方向盤、氛圍燈燈配置進(jìn)行設(shè)置，車身、車模與場(chǎng)景進(jìn)行交互，能打造沉浸式的體驗(yàn)。

為了更好地適配車機(jī)，除了pc版之外光庭還推出了車機(jī)簡(jiǎn)化版的三維HMI設(shè)計(jì)方案?；谶@一套低模色彩的三維方案，可以實(shí)現(xiàn)接近60幀較穩(wěn)定的平臺(tái)表現(xiàn)，且同樣還原了整體的設(shè)計(jì)理念。

圖片來源：武漢光庭

今年4月初奔馳Smart精靈發(fā)布，同時(shí)釋放了一套三維UI的設(shè)計(jì)。在這之前，三維元素設(shè)計(jì)在量產(chǎn)車?yán)锒嘤糜趦x表的地圖體驗(yàn)或智駕信息的呈現(xiàn)，娛樂系統(tǒng)上用得較少，因此Smart精靈在三維UI交互上邁出了一小步。這一套HMI還沒有實(shí)現(xiàn)全場(chǎng)景的3D HMI，仍是二維交互+三維元素的輕量化搭配。

不久前，吉利幾何M6發(fā)布了座艙設(shè)計(jì)，這一套設(shè)計(jì)基于房間的形式構(gòu)造了三維視覺上的效果。雖然最終采用二維方式實(shí)現(xiàn)視覺效果，但整體上仍體現(xiàn)出了三維空間的設(shè)計(jì)理念。

智能座艙三維HMI體驗(yàn)設(shè)計(jì)原則思考

圖片來源：武漢光庭

在三維HMI的制作過程中，二維元素和三維元素共有三種組合方式：疊加式的組合、分區(qū)式的組合以及完全分屏式的組合。

圖片來源：武漢光庭

疊加式的融合在春天的場(chǎng)景里可以看到，很多二維元素在三維場(chǎng)景里面使用了一些載體，以不完全脫離三維場(chǎng)景的方式呈現(xiàn)。但這種形式會(huì)帶來一些衍生問題，例如運(yùn)動(dòng)變換的同步，一旦鏡頭空間變化，二維元素是跟隨三維元素動(dòng)，還是不跟著動(dòng)？同事三維場(chǎng)景也會(huì)對(duì)二維交互元素形成干擾。

同屏分區(qū)是另一種考慮，二維的元素放一塊，三維的元素放另一塊，這種方式一般適合顯示區(qū)域長(zhǎng)的長(zhǎng)屏，否則將只是一種三維組件的呈現(xiàn)，而不是全三維的駕艙表現(xiàn)。

如果要實(shí)現(xiàn)全三維可以參考長(zhǎng)城摩卡車型的中控設(shè)計(jì)，有控制屏和娛樂屏兩個(gè)屏幕，可以把交互功能放在控制屏上，另外一個(gè)屏可以給三維HMI更多發(fā)揮空間。

我們認(rèn)為只有將三維同二維分離才能更多發(fā)揮三維的優(yōu)點(diǎn)。車機(jī)里的交互還是二維方式為主，三維的優(yōu)點(diǎn)不是交互，而在于情感化表達(dá)、場(chǎng)景化演繹和駕駛娛樂化。

圖片來源：武漢光庭

整個(gè)三維場(chǎng)景能給用戶帶來更好的視覺和情感傳遞，我們制作這樣的場(chǎng)景里面像風(fēng)，音樂的節(jié)奏進(jìn)行變化，整體的環(huán)境也可以做一個(gè)變化，這種沉浸式的表現(xiàn)才是最大發(fā)揮三維交互UI情感傳遞的能力。例如還可以在三維HMI畫面中放置一杯咖啡，在駕駛過程中收集整個(gè)汽車的動(dòng)力，看駕駛是否穩(wěn)定，對(duì)駕駛員進(jìn)行評(píng)分，打造出更有趣的車身交互體驗(yàn)。

圖片來源：武漢光庭

三維里面另外一個(gè)考慮的點(diǎn)是鏡頭運(yùn)動(dòng)。靈活的變化、無縫銜接轉(zhuǎn)場(chǎng)是三維界面的優(yōu)勢(shì)，但三維場(chǎng)景中快速的鏡頭運(yùn)動(dòng)也會(huì)為部分用戶帶來眩暈感。因此對(duì)畫面的調(diào)度也需要進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，如避免主觀鏡頭大范圍的快速轉(zhuǎn)場(chǎng)，對(duì)三維組件進(jìn)行小范圍運(yùn)動(dòng)。

總體而言，三維界面當(dāng)前面臨著這樣的挑戰(zhàn)：如何避免眩暈？同時(shí)如何設(shè)計(jì)出超出交互功能層面的體驗(yàn)？如何實(shí)現(xiàn)設(shè)備協(xié)同及人機(jī)共駕場(chǎng)景下的體驗(yàn)設(shè)計(jì)？純粹的控制面板交互不是三維界面的強(qiáng)項(xiàng)，更多需要考慮如何實(shí)現(xiàn)沉浸感、情感化的傳遞。未來，三維UI不能僅限于一種屏幕體驗(yàn)，而需要與其他交互方式和設(shè)備協(xié)同，帶來虛擬和實(shí)體空間的融合。

光庭座艙三維引擎技術(shù)能力介紹

光庭信息的業(yè)務(wù)設(shè)計(jì)汽車電子軟件多個(gè)領(lǐng)域，但智能座艙的研發(fā)、設(shè)計(jì)、測(cè)試是我們公司業(yè)務(wù)中非常重要的一塊。光庭現(xiàn)有用戶體驗(yàn)實(shí)驗(yàn)室和數(shù)字體驗(yàn)實(shí)驗(yàn)室兩大相關(guān)的實(shí)驗(yàn)室，其中用戶體驗(yàn)實(shí)驗(yàn)室專注于智能汽車領(lǐng)域的人機(jī)交互設(shè)計(jì)，數(shù)字體驗(yàn)實(shí)驗(yàn)室更面向于智能汽車領(lǐng)域的創(chuàng)新性研究。

數(shù)字實(shí)驗(yàn)室的開發(fā)方向主要有六個(gè)方面：高精三維地圖渲染、智能座艙三維HMI、仿真軟硬件環(huán)境、數(shù)字城市及駕駛仿真以及VR等車內(nèi)娛樂化體驗(yàn)、VR仿真座艙交互等。

光庭能實(shí)現(xiàn)基于地圖自動(dòng)生成路網(wǎng)，構(gòu)建速度快，且天然具有車道軌跡數(shù)據(jù)，可實(shí)現(xiàn)大規(guī)模車流仿真。此外，光庭早已開始布局平面交互研究，在VR環(huán)境下，通過車機(jī)虛擬屏可以實(shí)現(xiàn)整個(gè)座艙里的虛擬交互。

光庭也有VR虛擬座艙的快速原型驗(yàn)證方案，同時(shí)面向車載領(lǐng)域的VR娛樂和體驗(yàn)應(yīng)用開發(fā)也較為成熟。在自動(dòng)駕駛領(lǐng)域，通過VR高精度定位走行，能實(shí)現(xiàn)讓車的物理運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)VR的運(yùn)動(dòng)，并在VR里構(gòu)建車周圍的虛擬道路環(huán)境，并實(shí)現(xiàn)虛擬與現(xiàn)實(shí)的場(chǎng)景同步。當(dāng)然，當(dāng)前VR設(shè)備還不是為車內(nèi)環(huán)境打造的，真的將VR設(shè)備在車內(nèi)應(yīng)用，還需要針對(duì)車的環(huán)境做一些定制化的功能，但是這些體驗(yàn)確實(shí)是成立的。

在虛擬人方面，光庭也打通了整個(gè)流程，實(shí)現(xiàn)了技術(shù)的引領(lǐng)。我們可以為車廠提供三維形象建模、形象轉(zhuǎn)換等，并借助引擎的能力應(yīng)用到實(shí)踐中。

光庭旨在用技術(shù)為OEM賦能，并為消費(fèi)者提供更好的體驗(yàn)。無論是在研發(fā)還是在量產(chǎn)的平臺(tái)中，我們會(huì)逐步通過這些能力對(duì)車廠進(jìn)行賦能，也希望能讓這些能力有更多落地的平臺(tái)，謝謝大家。

（以上內(nèi)容來自武漢光庭信息技術(shù)股份有限公司智能網(wǎng)聯(lián)汽車軟件技術(shù)研究院副院長(zhǎng)陳治于2022年8月22日由蓋世汽車主辦的2022第二屆中國汽車人機(jī)交互創(chuàng)新大會(huì)發(fā)表的發(fā)表的《智能座艙三維HMI設(shè)計(jì)探索和實(shí)踐》主題演講。）