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智能座艙爆紅背后的隱形冠軍

來源:AutoLab 瀏覽次數:1156 發布日期:2021-07-01

設計汽車人機交互界面(Human Machine Interface, HMI),可以說是當前時代最“艱難”的設計挑戰之一。這項工作不僅需要集成大量復雜的功能、多個部門在一起無縫協作,還需要發揮具有“未來思維”的想象力。在這樣的高需求面前,一套靈活、高效且功能強大的工具必不可少。

總部位于柏林的 icon incar 是一家專注于汽車用戶界面與用戶體驗,以及智能網聯生態系統設計的咨詢公司,堪稱各大汽車品牌新銳 HMI 設計背后的“隱形冠軍”。自 2011 年開始,icon incar 團隊就開始利用 Unity 的卓越能力,不斷助力知名汽車品牌打造出無與倫比的 HMI 產品體驗。更為重要的是,Unity 還幫助團隊不斷突破設計和開發協同的瓶頸,從而持續應對未來汽車設計趨勢的新挑戰。

原型設計為汽車設計師賦予“超能力”

相信很多人在了解 icon incar 這家公司之前,就曾看到過他們的設計作品。自2008年起,icon incar 就一直是寶馬集團的戰略合作伙伴。多年來,在汽車行業,icon incar參與了超過100個汽車生產項目,并與寶馬、奧迪、福特、斯柯達等眾多知名汽車品牌合作,其中還包括了大量的概念車設計項目。

icon incar自2003年起與眾多知名汽車品牌合作生產項目

在這些項目的設計過程中,Unity 成為了 icon incar 不斷將創新概念快速落地變為現實的一柄“利器”。例如,在 Gumpert Aiways 的設計項目中,icon incar 使用了 Unity 實時 3D 技術來進行概念車的原型設計,僅用了 6 個月就將設計理念變為可以上路測試的實體汽車。而擁有“史上最大中控屏幕”的拜騰汽車,同樣在設計其車載 HMI 時利用 Unity 進行了包括攝像頭傳感器輸入、手勢輸入在內的各種高度復雜交互功能的設計與驗證。

icon incar的HMI設計作品之一:寶馬MINI

在汽車 HMI 設計中,原型設計是至關重要的一環,它既是一個將人機交互設計概念具象化的工具,也是向協作者、決策者呈現和傳遞創意體驗的高效途徑。正如一張圖包含的信息量可以勝過千言萬語,一個 HMI 設計原型帶來的生動展示和體驗效果,則可以勝過一千次“紙上談兵”的描述。毫不夸張地說,原型設計可以被視為汽車 HMI 設計師塑造未來概念的一種“超能力”。

不同的應用場景對于 HMI 原型保真度的需求也各有不同。通常,受眾角色離實際設計過程越遠,為其展示的 HMI 原型的視覺保真度和復雜性就應該越高。比如,當 HMI 設計師與開發人員、用戶研究人員進行協作時,原型就重在精確、細致地描繪出 HMI 系統的功能和結構細節,美觀性放在其次,這樣有助于原型的功能快速迭代。而當需要向高層決策者或產品營銷團隊展示時,原型則更多需要圍繞逼真的用戶體驗,體現交互功能的流暢性,并模擬出各種實際使用場景,這就需要更高的保真度和視覺效果。在這一過程中,Unity 實時 3D 技術可以針對面向不同受眾的演示需求,提供不同保真度的 HMI 原型,以滿足整個協作流程中的多樣化需求。

“放在后備箱里”的華麗 UI 體驗

icon incar 設計的大多數概念車,在HMI部分都有很高的數據可視化要求,其用于展示的人機交互界面需要大量調用真實數據。因此,團隊創建了一個名為網絡資源庫(Network Library)的獨立程序,匯集了來自車輛不同傳感器接觸點的所有數據,包括來自 USB 串行端口、Arduino 端口、OBD 端口、CAN 總線、LIN 總線等。而Unity 實時 3D 技術可以毫無障礙地訪問并讀寫這些數據,整合這些異構數據到其統一的平臺上,以實現實時的交互功能。通過這些接口,還可以修改車輛硬件設置,以測試運行可靠性等問題。

icon incar創建的網絡資源庫將車輛不同傳感器接觸點所收集的數據整合至Unity平臺

在整個流程中,icon incar 設計團隊使用了一組由 CAN 總線集成的硬件設備來模擬車載硬件,它們由路由器、互聯模塊以及 NUC 迷你電腦等設備組成,兼具強大的功能、小巧的外形和低功耗,并通過單獨的 PC 進行控制。將它們與 Unity 配合應用,就可以進行原型設計并進行各種測試。

運行演示界面原型的車載集成設備

由于廠商的概念車通常在后期才能準備就緒,因此用來進行系統整合的時間非常有限。利用這套裝置,icon incar 設計團隊可以在幾個小時之內就整合就緒,確保概念車得以按時交付用于演示。在很多情況下,整套組件實際上是以車載的形式集成放置在概念車的后備箱中運行,但觀看演示的觀眾卻渾然不覺。這個完整的 HMI 原型提供給觀眾們的體驗,與一套完全真實的交互系統毫無二致。

icon incar 曾參與設計了奧迪 Q8 概念車,其中應用了一些信息和交互功能,打開車門既是激活儀表盤的觸發信號,也是整個系統啟動的觸發信號。而這款包含數字儀表盤的 HMI 既可以顯示信息,體驗者也可以在駕駛模式使用它。

奧迪Q8概念車載HMI

從車內到車外:連接虛擬與現實的沉浸式體驗

此外,icon incar 還使用 Unity 制作原型設計工具用于早期展示,例如利用一組互聯的顯示器來模擬車內環境。以 Unity 作為框架程序,由連接顯示器的各臺 PC 機從中央服務器提取信息,打造這樣的“模擬智能座艙”不但可以像制作 PPT 一樣簡單快捷,還可以連接多達 150 塊不同尺寸的屏幕,來營造盡可能真實的駕乘體驗。在這一過程中,由不同屏幕協同營造出的沉浸式 HMI 交互體驗,就像管弦樂隊一樣珠聯璧合、和諧有序。因此,團隊將這一系統形象地稱為“Kapellmeister”,在德語中是”管弦樂指揮“的意思。

用一組互聯顯示屏模擬智能座艙體驗的“Kapellmeister”系統

而且,借助這一方式還能夠在線發布并同步演示內容。這就意味著,在疫情期間不方便全球出行的情況下,設計團隊不需要到現場,也能通過位于全球任何地方的工作室進行原型演示,而所獲得的體驗和效果都是相同的。

當前,團隊還在嘗試利用 Unity 構建基于 Hololens 眼鏡等可穿戴設備的 AR 智能交互場景體驗,這樣的智能交互場景不僅僅位于汽車內部,更可以延伸到汽車外部。例如,當佩戴 Hololens 眼鏡的用戶靠近汽車時,系統會自動在汽車引擎蓋上投射出本次計劃出行的 AR 地圖;無需接觸汽車,就可以一覽汽車各個部位的狀態,例如輪胎狀況、車上有無刮痕、檢查后備箱物品等。未來,隨著可集成的數據和服務來源不斷增加,這一切勢必發展成令人驚嘆的全方位智能出行體驗。

利用平板電腦模擬的沉浸式HMI交互駕駛體驗

以往,局限于性能上的要求,這類華麗的人機界面交互系統原型往往只能在用于模擬的 PC 環境下運行。如今,Unity 的跨平臺兼容性能夠支持在各類車載系統的“中高低端”的車機系統部署,做到“一次構建、多端部署”。因此這些高保真原型已經可以在無需專用圖形芯片的真實車機系統上運行,非常接近于實際的生產樣品。這使得設計人員能夠在早期階段創造出更加真實的設計,或者幫助開發人員優化用戶體驗,同時減少需要完成的解析工作量。

Unity 變革跨部門協作,加速迭代

事實上,Unity 為汽車 HMI 設計帶來的革命,絕非僅僅在于實現更好的原型設計,更在于對整個設計觀念和流程的革新。面向未來,汽車行業面臨的一個日益清晰的重大挑戰在于,如何向客戶提供品牌和產品的整體體驗。對于汽車廠商而言,要完成這一共同的目標需要眾多部門人員的緊密協同,盡管不同的團隊有各自的責任,但他們必須以更全局的視角和更緊密的方式進行協同。但是,傳統的公司結構和協作工具往往難以為此提供支持。

原型設計使各部門各取所需,實現無縫協作

例如,對于一個汽車儀表臺的設計,不同部門人員會有不同的關注點。內飾設計師、用戶界面設計師、人機工程設計師、營銷人員甚至高層決策者都會提出各自的要求。比如內飾設計團隊希望儀表盤保持對稱、旋鈕放在中間,營銷團隊希望強調“跑車”的定義、想添加一個引擎啟動按鈕,人機工程團隊有他們的洞察、為了讓駕駛員手不離開方向盤而添加更復雜的方向盤功能等。以往,各個部門通常依靠創建各類規范來實現協同,但這些規范通常會留下巨大的“差距”,使得設計和開發無法保持良好的連續性,而且這種”規范“非常容易過時。

采用 Unity 則有望幫助團隊突破這一協作流程中的瓶頸,有效彌合設計與開發之間的鴻溝。icon incar 團隊認為,Unity 使得設計人員可以將原型作為橋梁,先由創意技術專家負責完善原型,然后移交給開發人員逐步進行優化、迭代,以保障在整個跨部門的協作流程中,設計意圖可以自始至終保持不變。

由此,HMI 設計人員、原型制作人員和開發人員都使用相同的工具,從而擁有共同語言。Unity 可以幫助各部門統一的工作流程,持續提高效率,最終潛移默化地增強協作思維,改變行為方式。當人們意識到合作的價值,并將各自的創意在同一個平臺上交融時,才能夠真正打造出整體的最佳體驗。

“在汽車設計領域,原來傳統的那套‘規范’流程已經沒人再用了,現代化的 HMI 設計都采用移交原型的方式來統籌跨部門的協作,不但效率提高而且節省時間和成本。我們相信 Unity,相信原型制作,因為它能將人們團結在一起。” icon incar 聯合創始人 Florian Gulden 表示。

用科技重塑未來汽車體驗

icon incar 將汽車用戶體驗的未來劃分為五個階段。當前大部分的設計和體驗還停留于初始階段,即系統還需要根據用戶的指令進行設置和運行。在第二階段,汽車逐漸增加了情景化體驗,開始提供環境建議或者接收到了 BIM 信息,從而得以作出反應。在第三階段,當基礎框架搭建完成后,基于用戶數據和行為加入個性化體驗。在第四階段,汽車將會主動“學習”用戶的各方面偏好以及日常工作生活方式,以更好地與人交互。到達最后的理想階段時,即隨著人工智能等新技術的加速應用,汽車能夠提前預知、預測用戶行為,并提供相應的體驗。

未來汽車用戶體驗的五個階段

未來的數字體驗和人機界面將是動態且不斷變化的

我們相信,消費者對汽車人機交互界面的期待和認知還將會不斷變化。與此同時,嶄新的情景式個性化體驗也將以全新的 HMI 設計為載體而不斷涌現,并在用戶需求變化的驅動下實現持續改善。

icon incar為寶馬設計的概念車體驗

icon incar 的聯合創始人 Florian Gulden 預測,未來的車載 HMI 將告別固定的布局和按鈕,而將會是能夠動態調整的“流動式”的用戶界面,根據用戶所需,從一種狀態轉化成另一種狀態,甚至提供預測性的體驗。這也是目前 icon incar 為寶馬設計的概念車體驗。對此,設計團隊也需要更加靈活的設計工具加以實現,而 Unity 必將在這些新方向的探索上提供絕佳的支撐。


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