智能座舱三维HMI如何设计？

2022年8月22日，在盖世汽车主办的2022第二届中国汽车人机交互创新大会上，武汉广庭信息技术有限公司副总裁、智能网联汽车软件技术研究院陈至结合广庭智能驾驶舱3DHMI原型案例，分享了广庭信息在智能驾驶舱3DHMI设计原理上的探索与实践。

陈至表示，随着硬件平台的逐步演进，驾驶舱HMI的3D设计是一个逐步演进的过程，需要从车模、3D组件、3D背景、语音助手、智能驾驶信息逐步走向整体的3D场景。他认为，“3D UI不能局限于单一的屏幕体验，而需要与其他交互方式和设备配合，带来虚拟和物理空间的融合。”

武汉广庭信息技术有限公司智能网联汽车软件技术研究院副院长陈至

组织以下演讲内容:

广庭智能驾驶舱三维人机界面探索案例

随着座舱芯片计算能力的发展，软件驱动对汽车的重新定义，三维HMI开发平台的成熟，汽车软件座舱的三维开发正在向落地化发展。当自动驾驶能力的水平逐渐提高后，司机和乘客的注意力就可以逐渐释放，因此可以针对不同的驾驶情况设计不同的三维界面HMI。

智能驾驶舱3D HMI的落地不是一蹴而就的，而是遵循循序渐进的发展路线。之前已经呈现了很多量产车的三维模型，以三维组件的形式与IVI和仪表界面交互，然后也出现了三维背景，即整个驾驶舱的背景以三维呈现；此外，还有三维人物呈现的智能语音交互助手、三维智能驾驶信息等。但业界还没有尝试过全三维交互的智能驾驶舱设计。

围绕将整个智能驾驶舱的交互和体验变成三维场景的思路，广庭推出了智能驾驶舱全三维HMI原型项目，旨在打造一个完全沉浸式的全三维场景，与三维场景交互实现车身的各种功能。

团队构思了春夏秋冬四个主题，涵盖了首页、音乐、导航、身体设置。我们构建了四个岛屿，基于四个岛屿从镜子切换到镜子，按照春夏秋冬四个主题制作了四个沉浸式场景。

主页界面使用了spring的主题。场景中使用三维元素来承载二维交互，包括新闻、导航信息、车身控制等。每个场景都包含简单的车身控制和语音助手。

夏天的主题是娱乐。以海滩为场景，可以实现身临其境的音乐播放模式。我们还设计了灯塔元素，可以用来调整HMI的白天和夜间模式。

秋天的主题场景是一个露天电影院，里面承载着导航信息。通过设置目的地，将电影院的屏幕作为导航地图的呈现平台。

冬季场景以车身设置为主，可以通过小面板设置座椅、方向盘、氛围灯的配置。身体、汽车模型和场景相互作用，创造一种身临其境的体验。

为了更好的适应车机，广庭在pc版之外，还推出了车机的简化三维HMI设计方案。基于这套低模式彩色3D方案，可以实现近60帧的稳定平台性能，整体设计理念也得以还原。

今年4月初，奔驰Smart Wizard发布，同时发布的还有一套3D UI设计。在此之前，3D元素在量产车中多用于仪表的地图体验或者智能驾驶信息的呈现，在娱乐系统中使用较少，所以智能精灵在3D UI交互上迈出了一小步。这套HMI还没有实现全场景3DHMI，仍然是2D交互和3D元素的轻量级结合。

不久前，吉利几何M6发布了驾驶舱设计，它根据房间的形式构建了一个三维视觉效果。最终通过二维的方式实现视觉效果，但整体上还是体现了三维空间的设计理念。

智能座舱三维人机界面体验设计原则的思考

在制作3D HMI的过程中，2D元素和3D元素的组合有三种:叠加组合、分区组合和完全分屏组合。

春天的场景中可以看到重叠融合，很多二维元素在三维场景中使用了一些载体，以不完全脱离三维场景的方式呈现。但这种形式会带来一些衍生问题，比如运动变换的同步性。镜头空间一旦改变，二维元素是否会跟随三维元素？同事的三维场景也会干扰二维的交互元素。

同一屏幕上的分区是另一个需要考虑的问题。二维元素放在一个区块，三维元素放在另一个区块。这种方法一般适用于显示区域较长的长屏幕，否则只会是三维组件的呈现，而不是完整的三维驱动表现。

如果想实现全3D，可以参考长城摩卡模型的中控设计。有两个屏幕，一个控制屏幕和一个娱乐屏幕。你可以把交互功能放在控制屏幕上，另一个屏幕可以给3D HMI更多的空间。

我们认为，只有将3D从2D中分离出来，才能充分发挥3D的优势。车内的交互还是二维的，三维的优势是情感表达、场景演绎、驾驶娱乐，而不是交互。

整个三维场景能给用户带来更好的视觉和情感传递。当我们制作这样的场景时，音乐的节奏改变了，整体环境也可以改变。这种沉浸式的表现是发挥三维交互UI情感传递能力的最佳方式。例如，还可以在三维HMI屏幕中放置一杯咖啡，收集全车行驶过程中的电量，查看行驶是否平稳，为驾驶员打分，打造更有趣的车身交互体验。

3D中的另一个考虑因素是镜头移动。灵活的变化和无缝的过渡是3D界面的优势，但3D场景中快速的镜头移动也会给部分用户带来眩晕感。所以画面的调度也需要优化，比如避免主观镜头大范围快速过渡，小范围移动3D组件。

总的来说，3D界面目前面临以下挑战:如何避免眩晕？同时，如何设计一个超越交互功能层面的体验？如何实现设备协同、人机共驾场景下的体验设计？单纯的控制面板交互并不是三维界面的强项，更多的是需要考虑如何实现沉浸感和情感传递。在未来，3D UI不能局限于一种屏幕体验，而是需要与其他交互方式和设备配合，带来虚拟和物理空间的融合。

广庭驾驶舱3D引擎技术性能介绍

光信息的业务设计涵盖了汽车电子软件的很多领域，但是智能驾驶舱的研发、设计和测试是我们业务中非常重要的一部分。有两个相关的实验室:用户体验实验室和数字体验实验室。用户体验实验室专注于智能汽车领域的人机交互设计，而数字体验实验室更面向智能汽车领域的创新研究。

数字实验室的发展方向主要包括六个方面:高精度3D地图渲染、智能座舱3D HMI、仿真软硬件环境、数字城市与驾驶仿真、VR车内娱乐体验、VR仿真座舱交互等。

广能基于地图自动生成路网，建设速度快，自然有车道轨迹数据，可实现大规模交通流模拟。此外，广庭已经开始布局平面交互的研究。在VR环境下，通过车和机的虚拟屏幕，可以实现整个驾驶舱的虚拟交互。

广庭也有针对VR虚拟座舱的快速原型验证方案，针对车载领域的VR娱乐和体验应用开发也比较成熟。在自动驾驶领域，通过VR的高精度定位，车辆的物理运动可以驱动VR的运动，在VR中构建车辆周围的虚拟道路环境，实现虚实场景同步。当然，目前的VR设备并不是针对汽车内部环境而打造的。要真正在车内应用VR设备，需要针对车内的环境做一些定制的功能，但这些体验确实是成立的。

在虚拟人方面，广庭也打通了全程，实现了技术的领先。我们可以提供三维图像建模、图像转换等。为车厂，并在发动机的帮助下应用于实践。

广庭旨在用技术赋能OEM，为消费者提供更好的体验。无论是在RD的平台，还是量产，我们都会通过这些能力逐步赋能车厂，希望这些能力有更多的平台落地。谢谢你。