汽车3D HMI图形引擎选型指南【2023】
推荐：用 NSDT编辑器 快速搭建可编程3D场景
2002年，电影《少数派报告》让观众深入了解未来。 除了情节的核心道德困境之外，大多数人都对它的技术着迷。 我们看到了自动驾驶汽车、个性化广告和用户可以无缝交互的 3D 计算机界面。 令人惊讶的是，虽然故事发生在 2054 年，但许多科幻想象的作品已经成为现实。 对于汽车和移动制造商和消费者来说，最令人兴奋的是 3D HMI 的快速崛起。
本文列举了汽车3D HMI可用的4中图形引擎：QT、Kanzi、Unity和Unreal Engine，并给出了图形引擎选择的一般性原则。
如果需要将你的3D模型转换成适合图形引擎的格式，可以使用NSDT 3DConvert这个在线3D格式转换工具：
1、汽车3D HMI概述
为什么？ 电气化颠覆了传统的品牌差异化因素，自动驾驶汽车也是如此。 随着驾驶体验变得越来越相似，HMI 对于提供有价值且独特的客户体验变得更加重要。 输入 3D。 计算能力的快速提高，与越来越多的针对汽车用途的图形编程工具集相匹配，使 OEM 能够利用 3D 为驾驶员创建更具吸引力、更易于访问和直观的交互。
未来几年，3D 汽车 HMI 将成为汽车制造商的关键增长杠杆。 探索该技术、它如何为更好的用户旅程提供动力、领先品牌的用例以及如何找到适合你需求的 3D 引擎。
3D HMI 有潜力提供更刺激的驾驶交互。 但 OEM 需要避免引入对体验没有任何价值的不必要的功能。 这些功能可能会分散驾驶员的注意力，并且可能在技术层面上消耗过多的资源，从而导致更高的成本。 因此，在启动任何新功能计划之前，必须为用户确定正确的用例。
首先，设计师和开发人员必须将用户体验放在首位。 他们需要了解用户的需求和愿望，并确定如何使用 3D HMI 来创建更加个性化、更具吸引力和无缝的体验，从而证明使用该技术的合理性。
关注用户痛点，并确定汽车界面或其他技术解决方案如何解决这些问题。 例如，3D HMI可以通过以更直观和易于理解的方式显示关键信息来增强安全性，帮助驾驶员做出更安全的决策。 此外，3D HMI可用于创造更加身临其境的娱乐，让乘客享受电影、游戏或其他内容。
为了使你的品牌在竞争中脱颖而出，请让你的设计师和开发人员专注于创造当前无法提供的独特且引人注目的用户体验，或者提供市场上无法提供的功能，例如基于手势的界面、个性化内容或预测性维护 。
最后，通过一致的视觉语言和风格为你的品牌进行设计。 3D HMI 成功的关键是创造一种既有意义、令人愉快又无缝地表达你的品牌的用户体验。
2、汽车3D HMI 进入高速档
OEM 已开始以新颖的方式利用 3D HMI 图形来增强车辆交互。 开始使用这些基准示例制定你的方法。
3、如何找到适合需求的 3D 引擎
在选择特定的 3D 引擎之前，你需要考虑处于产品开发生命周期的哪个阶段、硬件的功能以及你对用户和开发体验的重视。 虽然我们不会讨论太多细节，因为你的情况可能会有所不同，但在考虑 QT、Kanzi、Unity 和 Unreal Engine 时，请使用这些指南来帮助你选择合适的 3D 工程解决方案。
- QT：跨平台应用程序框架，可用于创建 2D 和 3D 用户界面。 它包括许多用于开发自定义接口的工具和 API，例如对 OpenGL ES 的支持以及与各种硬件平台的集成。
- Kanzi：专为 2D/3D 汽车应用程序设计的 HMI 工具，可开发自定义界面，包括实时渲染、高级动画和简化的工作流程。
- Unity：广泛使用的游戏引擎，可以创建 3D 界面，包括汽车，并支持实时渲染、物理模拟和高级脚本。
- 虚幻引擎：另一种流行的游戏引擎，在汽车界面中非常流行。 它提供了一系列用于开发自定义界面的功能，例如支持实时渲染、高级物理模拟和可视化脚本。
3.1 你处于产品开发周期的哪个阶段
硬件规格：如果你的硬件已经经过规格确定，并且转变为软件定义车辆的重大重新架构工作不在适用于你的 HMI 的范围内，那么你可以做的事情可能会受到限制。 你最好使用 QT 或 Kanzi，因为它们是根据嵌入式电子设备开发的。 尽管 Unity 确实为低性能系统支持提供了更大的灵活性，但在资源和处理需求方面，Unity 和 Unreal Engine 的开销要大得多，效率要低得多。
3.2 想要的用户体验或用户影响的类型
如果你的硬件尚未经过规范（欢迎，时间旅行者），或者它已经被定义为高端，并且你已经知道正在寻找尽可能流畅和最佳的照片真实/物理体验，那么虚幻引擎可能是 非常适合你。 它是目前市场上细节方面最好的 3D 引擎。 Unity 紧随其后。 两者都发挥了良好的营销作用，因为它们是该行业目前的佼佼者，为游戏社区树立了定义标准。
3.3 汽车开发准备
Unity 和虚幻引擎开发环境和社区的汽车成熟度不如传统的现有企业 QT 和 Kanzi。
Kanzi致力于汽车HMI； QT 非常关注汽车 HMI，但覆盖范围相当广泛。 Kanzi 和 QT 都以自己的形式提供 3D 功能，并且呈现得相当好。
开发者社区：
- QT/Kanzi：如果你内部已经具备这种开发专业知识，那么就可以继续这条道路，并通过额外的 3D 功能（例如适当的 3D 模型、动画和计算机图形支持）增强你的 HMI。 QT 拥有比 Kanzi 更多元化的社区，因为 Kanzi 主要专注于嵌入式汽车应用。
- Unity/虚幻引擎：这些是较新的技能组合，似乎很受欢迎，但在传统汽车 HMI 开发公司中并不流行。 但是，有一个优秀且更广泛的游戏开发社区可供利用。
3.4 汽车级工具套件
Unity 和虚幻引擎正处于汽车专用硬件和应用程序的早期支持阶段，如果你的时间安排很严格，这可能会使它们不太适合你的项目。
QT 和 Kanzi：业界成熟的工具集。 许多 OEM 厂商多年来一直在使用这些解决方案，并在性能较低的汽车级硬件上取得了巨大成功。 两者都提供动态 HMI 导入，只需最少的努力即可看到基本结果。 尽管如此，这仍然需要在幕后进行工作才能实现你特定的所需体验功能。
请记住，目前在安全关键型汽车应用/内容中还没有完美的 3D 解决方案。 因此，它应该仅次于更重要的信息，例如通过集群的遥测和错误/警告消息。
最后，最新的 Unity 渲染管道在图形真实感方面可与 Unreal 相媲美； 这两个引擎都比 QT 更容易创建和维护复杂的视觉应用程序。 有趣的是，QT 也曾用于游戏，直到被 Unreal、Unity 和自定义工作室引擎推到一边。 随着车辆硬件计算能力的增强，这种情况也可能发生在 HMI 市场。
3.5 深入探讨 3D 引擎的优缺点
虚幻引擎
优点：
- 真实感用户界面（灯光、反射、烟雾效果
- 进入优秀的开发者社区
- C++ 开发专业知识是汽车行业的普遍需求
- C++为优化提供了更多的灵活性
- 实现物体交互物理的可能性
- 大量3D图形构建工具
- 以3D为中心：起源于3D游戏开发工具集
缺点：
- 高需求的 C++ 开发人员专业知识
- 高端图形细节需要更多的时间、精力和专业知识
- 可能需要更高端的硬件和更多的开发支持
Unity：
优点：
- 游戏开发者社区的大量使用
- C#易于掌握，资源管理更安全
- 为新进入者提供更优惠的许可选择
- 可以使用低端性能硬件构建解决方案
- 比虚幻引擎更好的文档
- 与虚幻引擎相比，插件种类更多
- 最新版本显着提高了图形的真实感
- 支持Android Automotive、QNX和Yocto Linus
缺点：
- 需要开发人员不太常见的 C# 专业知识
- 不太真实感
Kanzi：
优点：
- 现有汽车 HMI 专业知识
- 专门构建的HMI环境
- 从设计到基本功能的平滑过渡
- 如果需要的话，为汽车提供更传统的支持
- 支持操作系统：Android、INTEGRITY、Linux、Nucleus、QNX
缺点/注意事项：
- 仅限于汽车界
- 不以游戏为中心，专为更实际的汽车应用而设计
- 创建自定义图形元素的灵活性有限
- 获取教育材料和文档的机会有限
QT：
优点：
- 现有的汽车HMI专业知识
- 启用安全关键的 HMI，特别是对于集群
- 多元化的社区——不仅仅限于汽车专家
- 为汽车提供传统支持
- 支持Android、嵌入式Linux、INTEGRITY、QNX和VxWorks
- 嵌入式焦点
缺点/注意事项：
- 最初并不以 3D 为中心； 在工具集的演变中添加了后期支持
- 不再以游戏为中心，专为更传统的汽车应用而设计
4、结束语
3D HMI 不再是前沿技术。 领先的汽车品牌已经部署了该技术来简化导航、增加信任、提高舒适性和便利性以及增强个性化。 此外，随着电气化使驾驶体验、3D 图形和强大的工具商品化，OEM 和其他行业参与者可以实现差异化和创新。