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01虛幻引擎的前世今生

如果你是一個遊戲玩家,那麼對虛幻引擎這個名字應該不會太陌生。作為一個遊戲引擎,基於虛幻開發的遊戲大作數不勝數,比如《堡壘之夜》和廣受關注的《黑神話:悟空》這樣的作品。

極度精細且真實的畫面被無數玩家所熟知,而非常完善的開發流程和強大的實時渲染技術也讓它成為了眾多遊戲公司非常樂於使用的引擎。

而虛幻引擎的特點,就是來自其非常完善的應用體系。在過去十幾年的時間裡,虛幻引擎從遊戲領域一直向外延伸,如今已經覆蓋到了建築、影視、醫療、汽車等行業,並且哪怕在同一個行業里也有着非常豐富的應用面。比如在建築中既可以作為前期設計工具,又可以當作對外展示工具。可以說,3D 可視化的運用已經滲透進了各行各業。

而今天文章的主角,正是虛幻引擎在汽車智能座艙領域的表演。

我們有幸借着 UNREAL OPEN DAY 2022(虛幻引擎技術開放日)的機會,與路特斯智能座艙系統 Lotus Hyper OS 項目的合作夥伴魔思科技的 CTO 張霆先生有一次簡短的採訪溝通,以下為結合採訪整理的內容解讀。

02數字孿生

數字孿生就是在汽車車機上創造一個和真實世界狀態相同的世界和車輛,模擬並顯示真實炫酷的視覺效果。

路特斯的車機系統命名為 Lotus Hyper OS,基於兩顆 8155 SOC 的硬件和安卓底層架構,使用虛幻 4 打造高質量的 3D 交互界面,並且整個系統帶有非常高度的定製化和智能化。

為了塑造出虛擬世界的真實性,充分運用了 UNREAL ENGINE 虛幻引擎和高面數的車輛模型,使用 PBR 材質以及 HDRI 環境光照明技術,營造一個實際觀感非同尋常的車機界面。

從顏色,配置,外觀,到開關門狀態尾翼升起狀態,都能夠保持車機可視化和車輛真實狀態同步。

孿生還不止於此,在 Lotus Hyper OS 中,還可以通過接口讀取雲端天氣信息,並結合車身傳感器,在屏幕上顯示天氣狀態,日照情況、雨霧雪的效果。這些真實並且華麗的視覺效果都依託於虛幻引擎自身豐富的特效工具和接口。

03HMI 3D 化會是趨勢嗎?

魔思張霆:「對於車輛來說,人在接觸車的過程也是從車外到車內,一樣一樣去接觸車本身的。這個方向能夠降低使用上手成本。」

常規來說,一個熟悉使用智能系統的人,對於菜單邏輯的理解都是層級式的。而這些理解在建立的過程中,也是基於一個具體的事物來的,人只需通過眼和手的協調,就能在現實中準確地拿取東西。

比如,在常規菜單中,你想調節尾翼你需要先點擊車控按鈕,在第一級菜單中選擇對應的車輛外部設置欄,再在二級菜單中更改尾翼的開和關。而在 3D 車控界面中,首先是把視角切換到可以點擊尾翼控件的角度,然後點擊交互控件就可以開始設置。

所以其實對於 3D 智能座艙的交互邏輯來說,操控邏輯本質上其實並沒有發生變化。因為層級關係在 3D 化用戶界面中是融合存在的,兩者交互控件無非是具像化和文字描述上的區別。

但是對於用戶來說,一個不熟悉智能交互方式的用戶是可以直接上手 3D 車控界面的,因為在這個場景下交互與現實認知是完全匹配的,而層級菜單卻需要經過一次轉化。

雖然這兩者的理解層面其實沒有差別,並且,在 Lotus Hyper OS 的主界面邊緣同樣可以放置快捷控制功能,比如地圖、音樂和空調,依然可以融合層級菜單在整個界面中,並針對高頻功能進行整合實現快速控制。

但是相對應的,3D 交互效果目前看來依然需要配合層級菜單一起使用,完全脫離層級菜單只會讓整個車控設置缺乏邏輯性,過去所有的 3D 遊戲的交互設計也印證了這個道理。

比如需要調整車輛駕駛相關的細節設置,那麼像動能回收強度、方向盤力度等功能是抽象的,並不能作為實際存在在 3D 界面的內容中去交互。而現在大眾對視覺效果的需求是逐漸提升的,在這個時代下所有的產品都越來越講究設計。而在做到實用的基礎上,如果能夠有着更好的視覺效果,那麼這也許就是路特斯系統宣傳所提到的次世代座艙系統,一個面向未來的系統。

04高度定製化

上海魔思科技的 LuSuKu 工作室作為一家技術供應商,在面對不同的車企客戶時,需要為各種不同的需求定製開發流程。

對此,魔思公司內部製作了一個硬件性能評測工具 MoPerf。這個工具在已有的硬件平台上運行各種光照、材質、模型規模的測試,來獲取硬件對虛幻引擎各種效果的支持信息,再依靠此信息和需求去定製開發整個系統。

在 MoPerf 的幫助下,後續的開發工作有了高效的便利性。團隊可以靈活通過這個工具了解芯片的性能,並且根據性能對使用的技術和效果進行取捨來獲得相同硬件下的最優解。

比如 ELETRE 上採用了兩顆 8155 的芯片共同處理座艙 5 塊屏幕的計算任務 ,那麼預先通過 MoPerf 的測試,就發現這一套硬件平台可以支持實時光照和一些特殊效果,在整個開發流程上就減少了大量的調試時間。

而在 Lotus Hyper OS 中,實時光照對應的功能,就是日夜轉換和天氣效果,這也是路特斯對座艙系統的初始需求之一。

05遊戲引擎全新的應用

過去魔思科技有十多年的遊戲製作經驗,並有多部國內外的 3A 遊戲製作經驗。而對於一家遊戲公司來說,過去在遊戲行業的開發經驗在智能座艙的應用上,實際的利用率將會非常高。

一方面,虛幻引擎的開發工具非常統一且具有高通用性,尤其是 3D 可視化部分。也得益於虛幻引擎非常成熟先進的光照着色技術,所以在遊戲和動畫行業非常廣泛應用的 PBR(基於物理渲染) 材質流程也能夠直接應用在裡面,這也會對後期一系列的開發效率起到非常好的幫助作用。

另一方面,由於涉及到交互邏輯的設計和編程,而遊戲本身就是一個高度程序化的系統,常規的遊戲架構複雜度可能都會比 Lotus Hyper OS 需要的場景交互要複雜很多倍。

除開這些以外,虛幻引擎本身的物理系統、特效系統等,在這個路特斯的簡易場景中也幾乎沒有引用的。各方面的精簡,才讓整個系統能夠儘量為畫面服務,並且流暢地運行在雙 8155 的硬件平台上。

06對魔思科技 CTO 張霆的採訪紀要

Q:LuSuKu 的基因是來自遊戲行業的,我們如何去把之前的經驗借鑑到智能座艙方面?有哪些共通點?

A:其實有一個非常本質的一個東西,我們這個品牌叫 LuSuKu,其實這個品牌挺有趣的。站在我們的立場上,它並沒有什麼特殊的一個含義,它是我們自己,我們原來是做內容的,(我們所說的內容包括遊戲本身也是內容)這個名字是我們自己原創項目里一個賽車團隊的名稱。然後我們自己打造了這個團隊,在故事中其實特別有趣,所以我們就把這個團隊的名稱拿出來,作為我們這個業務品牌的名稱了,所以我覺得我們的基因會有一些跟別人不同的地方,除了遊戲之外來說的話,第一就是說我們喜歡去做熱愛的東西——車。對於我們團隊來說,有很多人是特別喜歡的,包括我們自己在做其他內容的時候,像遊戲等文化娛樂內容的時候,經常會涉及到車這個東西,我們也有很多車遊戲的一些經驗,那對於我們來說,進入到這個行業帶有一定的偶然性,但是它也是有一定必然性。因為我們在早前的時候會接觸到比較多數字孿生這樣的一個工作。

那車在一定程度上來說,是因為我們自己喜歡它,站在我們自己的角度,開發者角度和用戶角度,都對他有一定的解讀,所以說這個是我們進入到這個行業的一個契機。然後另外一點來說,就是從技術這個事情來說,因為我們其實更多地把自己定義為一家是帶有研發能力的產品公司或者服務商這樣的角色。那其實從本質上來講,我們去使用一個東西和去開發一個東西是兩個不一樣的狀態。

那對於我們公司來說,更多的是挖掘遊戲引擎,包括 UNREAL 這些引擎的一些有優勢的一些地方,加入自己的一些研發能力,然後把它進行產品化這樣的過程。這是我們過去在做遊戲的時候經常會做的一件事情,所以他自然會沉澱下來很多的這樣的技術,當其中對於像車機來說的話,3D 化就是一個話題。因為我們都知道,對於 8155 芯片來說,它的算力相對於我們現在的手機,或者 PC 來說的話是有限的,那如何去把我們的技術很好地轉化到這樣的一個平台上,如何去跟車載延伸功能做很好的結合,這是我們面對的課題,也是我們去解決的問題。好在我們在經歷過去的一段時間裡面所做的一件事情已經很好地證明了,一家具備圖形圖像能力研發的一家公司,是可以很好地把這個問題解決的。並且幫助品牌去拿出一些產品,他在產品上面是有些特性的,這個我覺得也是從側面證明了我們自己的一些價值。

Q:您剛才說那個 3D 效果,如果用在車機的話,他對那個芯片的算力和軟件的要求大概是有多高?

A:其實在車輛產品的設計來說,大部分情況是品牌做規劃設計,我們在進入項目時才會了解到我們面對的是一個怎樣的算力環境。這個話題對我來說一點都不陌生,因為從十幾年前我們開始做遊戲的時候,都會面對的問題。比如說我們算力就只有這些,我要做更好的東西,我要做東西越來越好,那我們就從遊戲機這個話題,從遊戲機剛出現的時候,當遊戲機(發布)過了五年、七年要結束的時候,它上面畫面的一些效果、功能都在變得越來越好,其實它是對於算力的一個挖掘。這樣的經驗可以幫助我們在跨行應用過程中,有更好的結合方式。如果我們單純說技術功能源已經占了很多的算力了,我們的渲染需要很多的算力等等。這樣說的話,其實很難是把這件事情做到這個高度上。

我覺得過去的經驗給我們帶來最好的幫助,是我們非常理解這個過程,我們應該怎樣去合作,去開發一個好的產品,不打破原有產品的定義和理念,同時又可以把我們的一些技術植入進去,我覺得這個是很寶貴的一件事情。

Q:因為 UE5 很多技術對於行業都是一個顛覆性的,包括 Nanite、Lumen 等技術,可以在傳統遊戲流程上面去大幅地提升開發效率,那未來 UE5 在智能座艙車機這一塊會不會有一些幫助?

A:技術上的升級會一點點地進入到 HMI 領域裡面去的,但貿然地去把技術植入到某一個領域裡面去,會把它變成一個負擔。或者說,其實我覺得更多的是來自於我們現在,包括未來跟廠商之間對於產品的探討,對於車本身的一些探討和需求的方向,我們會去選擇一步一步地用什麼樣的技術慢慢地植入到這個領域面去。您剛才所說的 Nanite 也好,Lumen 也好,其實都是很好的話題,我覺得在後面是有很大的機會運用的。而且算力肯定是個成長趨勢,這個成長趨勢之下也會解放更多的空間。

Q:在初期對於硬件平台的選擇,是主動選擇驍龍平台,還是被迫選擇?

A:其實對於我們來說的話,不會特別得去在意現在的平台的情況。因為十幾年以來,我們經常會面對這樣的一個話題,大家永遠都想做更好的效果,更多的功能,更人性化的產品,大家也都會希望產品本來的能耗都是有所控制的。對於我們來說,第一就是現在我們所面對的(智能座艙)行業,目前的芯片和架構選擇上,大概是處在一個這樣的層面上,我們也相信未來大家都會往高算力的方向去進行一步一步的有序地發展,那對於我們來說,是把更多可實現技術和對用戶有幫助的技術植入到現在的平台上,這個環境就會更重要一些,而不是說我們會去說做一個(硬件平台的)選擇。

Q:像我們這次合作其實還是一個基於安卓的底層去做了整個系統,那以後的話會不會有更多的比如說在虛幻引擎內部去做一些系統,就類似遊戲裡面有各種各樣的交易系統、任務系統這樣,都把這些程序第三方應用全部做到虛幻引擎裡面?

A:是不是第三方我們倒還不太好說,因為這個首先我還是說,第一就是這輛車的一個選擇問題。但單純從技術角度來講的話,您說的這個是完全有可能的,比如說舉個例子,說車載遊戲這個發展方向是不是會成為一個獨立的一個領域,這個話題一定是存在的,那既然是這樣的話,他是不是有更多的發展空間,包括其他的一些第三方的這些應用結合,是不是有更多深度的這種結合空間,我覺得完全可能,我們單純去說娛樂中的一個話題,它的空間和可能就會非常大。

所以我覺得,可能也因為就是說你是相關專業出身,所以對這方面呢,可能技術上面會更有興趣,會更敏感一些,那我覺得這些對於大家來說,大家都能看得到,我覺得品牌方也會看得到,然後也會去想象,就是說接下去是不是會有一些延展,甚至於涉及到一些生態的這樣一個話題,那我覺得對於我們來說的話,這個有空間。

Q:那如果拋開我們算力的因素,你覺得我們在智能座艙的一個想象力會有多大?

A:這就是一個很有趣的話題,我覺得我們可以聊很久,其實他的想象空間肯定是非常大的,因為為什麼說我們在就是座艙內的創新產品和娛樂這一塊都有投入和都有觀望,都是希望你們剛才所說的東西才會變成一個新的一個將來,駕艙內針對於不同的應用場景。單人的,朋友的,或者說家人的,他都會有一種就是合適的這樣的應用內容和應用空間和功能在裡面,所以我覺得這個話題從現在開始談的話,就是一個很好的時機,我覺得我們可以慢慢的去看整體車輛的品牌的一個發展方向,和我們技術的架構的一個發展方向,我覺得對於我們來說,包括娛樂、車載遊戲、人工智能,然後對於生活應用場景的一些延伸,這些話題都會涉及到,我覺得我們抱着一個完全開放的一個心態去面對這些東西,可能慢慢的都會到來。

Q:因為英偉達之前發布了一個芯片叫 Thor,它主要是面對自動駕駛的,但是他在發布會的時候有提到,是可以同時應用在自動駕駛的感知和決策,同時還可以再用在智能座艙的計算。那麼對這樣一個芯片有什麼看法嗎?

A:我覺得英偉達一直站在這一塊的前沿嘛,但是我更期待的是說我們是不是有一些自主品牌的芯片可以出來,然後自己的芯片是不是可以做到某一些啊,領域上的一些應用,這個是我最期待的一個地方,所以英偉達他有很多東西可以做到一個不錯的一個就是狀態,這個大家都能看得到。我們現在自己會開始關注更多的是國內自己的一些新生在車這個領域上的一些內容,這個是一個很有前景並且非常有趣的一個話題,而且這個事情其實我們已經做了很久很久,不單單是我們,而是說整個行業已經做了很久。其實這個點的話,對芯片公司來說也是一個非常長期的一個合作,是大家都是相互協同進步的。

單是一個車來說的話,整車至少有數萬個這樣不同的部件,我覺得大家在裡邊互相之間都會有各種各樣的簽約和共同發展這樣的話題,所以這也是說大的行業的方向在往好的方面發展,所以我們做這件事情對我們自己來說一定是積極的一個選擇。

07寫在最後

總的來說,虛幻引擎在汽車智能座艙的應用是足夠新的,將圖形化的界面賦以越來越高級的視覺效果這件事,在任何用戶看來都是十分明顯的代際差異,只不過這種代際差異在 3D 化的交互方式上被放大得足夠明顯了。

其實在智能座艙剛開始發展的前幾年——也就是現在,我們去想象未來的方向和空間依然是十分狹隘的。比如在張霆看來,其實硬件和軟件的需求是持續互相挖掘的。軟件從不會滿足於現有的硬件,反過來硬件也不會滿足現有的軟件,這個邏輯在過去十幾年的遊戲發展史中清晰可見。

而在汽車行業中,品牌之間、同級車型之間的智能化方案並不相似,從品牌路線到硬件方案,再到系統方案,每個部分也都有所差異。在這樣一個整個行業都沒有明確方向的智能化環境中,現在走在前面探索新路線的公司,基本就等於是在開荒。

基於這些東西我們會思考,在下一個 5 年裡,全面卷智能化會是智能汽車的趨勢嗎?並且在這個趨勢之中,3D 化的交互設計又會是一個更優解嗎?以及作為全球汽車電動化智能化的主戰場,國內會不會因此在芯片領域再次獲得機會得到進步呢?

起碼新一輪的軟件軍備競賽已經悄然開始了。

撰文:屹松編輯:波波

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