智能座舱又迎来一个新的「蓝海」赛道！谁在领跑？

2022-10-22 09:10

随着新车搭载屏幕尺寸和数量的提升，实现人机界面的体验升级（从传统的功能设计到体验），是汽车制造商和Tier 1面临的最大挑战之一。同时，也为HMI工具及解决方案提供商提供了一个巨大的市场增量机会。

高工智能汽车研究院监测数据显示，今年1-8月中国市场（不含进出口）新车前装标配搭载10英寸及以上中控显示屏交付上限为658.51万辆，前装搭载率首次突破50%，达到52.84%。此外，全液晶仪表、中控+副驾屏，双联屏、液晶控制屏的数量也处于快速上升阶段。

以2022年上半年的统计口径，交付新车的平均单车搭载屏数量达到1.35块，高工智能汽车研究院预计，到2025年，这个数字将会增加至2.5-3块。此外，HUD尤其是AR HUD、车窗显示等更多显示终端的上车，对于整车HMI的交互设计提出了更高的要求。

而在大尺寸、多屏互动逐步成为市场主流的背景下，人机交互界面设计市场也在成为行业关注的焦点。“没有好的交互，大屏、多屏反而会成为累赘。”在行业人士看来，功能和配置逐步趋同的背景下，对于车企和Tier 1来说，交互设计的功底就成为新的门槛。

不同品牌也在打造自己的专属HMI，同时将UI交互设计与后端功能逻辑解耦，这意味着设计师和软件系统开发人员可以并行工作，并借助OTA实现更容易、更快的迭代。

此外，随着座舱交互硬件的革新，以及汽车制造商对于软件定义汽车和用户体验升级的需要，提供逼真的可视化交互功能越来越受到重视。

而由于本土车型的座舱大多数基于Android平台设计搭建，对于供应商而言，拥有快速适配该系统的完整工具链将成为领先市场的核心竞争力。

应运而生的Qt for Android Automotive

在数字座舱的不同领域使用统一的工具链能给车企带来巨大的收益。

过去，车企没有自己的平台，因此每辆车都由各个Tier 1实施各自软件。这种分割不仅带来了高昂的维护成本，也为快速更新和功能创新带来了很大困难。

感受到这种痛苦，车企现在更倾向于自行掌控软件，开发和拥有自己的软件平台并作为资产。

通过这种改变，车企可以获得更多改变和创新软件的权力，同时带来各种好处，如基于用户数据更快和持续的功能更新，统一不同车型的品牌标识，以及利用软件重用、降低维护成本。

另一方面，提高能力以实现各领域之间更好的通讯，并节省开发每个领域或平台的时间和成本，这种需求比以往任何时候都要高。

作为出色的跨平台软件设计、开发框架供应商，Qt公司全面的产品恰好能满足车企的上述需求，且很好地顺应软件定义汽车的市场趋势。

车企通过Qt for Android Automotive可复用所有的应用程序和设计，避免重复工作时间和成本，同时保持整个数字座舱的连接性。

在座舱界面设计需求剧增的当下（Android系统为主），Qt的图形化工具可以高效开发车载数字座舱中图形化界面。其Qt for Android Automotive（简称QAA）可将Qt技术、车载信息娱乐系统以及Android平台三者进行集成，提供Java API的Qt/C++封装，为开发团队提供易于使用的、可靠稳定的Android IVI的底层接口。

具体而言，Qt for Android可以把整个Qt GUI封装成一个原生Activity；将QProcess封装成原生后台进程（Service）；控制各种传感器和周边设备，如GPS、摄像头、陀螺仪、Wifi、蓝牙、NFC等；使用浏览器(QWebEngineView)等重要控件；支持Qt Quick 3D模块和Qt Design Studio所见即所得的画面编辑器；用C++封装多种Android系统函数，使得Qt具备和原生程序一样的系统控制能力。

Qt for Android Automotive直接面向Android IVI的应用需求。基于Linux容器技术，替代Hypervisor可节省Hypervisor复杂度和成本，复用成熟稳定的Android的驱动和HAL。

值得一提的是，Qt for Android Automotive还提供了与Car API的集成，以便通过VHAL数据来触发UI，为车企填补了其需求与Android产品之间的空白，如可复用性和3D UI开发。

而Android Automotive OS (AAOS) 则是具有相同代码库的Android系统，可通过Car Services, Car API 和 VHAL扩展成为车载信息娱乐平台。

此外，前不久发布的Qt AA 6.3添加了一个新模块Qt Android Activity View。该模块允许设计师将Android的Activity嵌入到Qt 应用程序中。

它创造了将一个App嵌入另一个App的可能性。例如，在您的应用程序中同时显示地图应用程序和音乐播放器。Qt Activity View 组件可以自由调整大小和移动，轻松地创建复杂和动态的用户界面。

而其中的Qt Quick图形技术可以在同一个原代码中同时渲染2D和3D内容，或在同一个直角坐标系中绘制3D和2D元素，并将两种图形有机融合于同一个界面设计中。

要知道，环境中流程的运镜所创造的沉浸感仅仅依靠2D图形很难实现。而在同一场景画面中同时并用3D和2D元素，可谓两全其美。设计师则可以只用一种工具创作所有内容，无需人为分离2D和3D元素，这意味着更快的UI迭代，以及UI创建工作流程中更少的障碍。

Qt公司汽车与设计工具产品总监罗淼表示，“和其他助力引擎一样，我们在Blender或3ds Max等外部工具中创建3D素材，然后将场景导入到Qt Design Studio项目中。Qt支持所有主流3D文件格式，例如.blend、.dae、.fbx、.gltf、obj, 因此设计师的所有素材都可开箱即用。我们团队倾向于使用glTF 2.0格式，因为它能让我们轻松导入整个3D场景描述，包括灯光、材质和纹理。”

Qt介绍该技术使用了开发语言 QML，统一了2D和3D设计的工具，让设计团队更方便地拖拽，实现画面的灵活组合。这也是Qt区别于其他厂家技术的差异化优势。而从Qt 6.0开始，系统将支持骨骼动画、变形动画和3D粒子效果。

炫酷设计

3D 图形现已成为汽车 HMI 的关键元素，其重要性与日俱增。

随着车辆通过不断增加的内、外部传感器收集到越来越多的信息，如何有效地可视化这些数据成为一大挑战。3D不仅赏心悦目，对于生活在3D世界中的人们来说，它也是数据可视化的一个要素，人类可在一秒钟内识别、处理大量数据。

因此，许多 HMI 开始采用先进的实时3D 图形，通过3D图形结合2D指示UI展示各种信息，为驾驶者提供准确和身临其境的驾驶体验。

众所周知，原生Java开发很难打造高级的3D图形。

Qt for Android Automotive则可以通过使用实时渲染引擎将2D和3D的UI嵌入Android，从而解决了该问题。

其实时渲染引擎Qt Quick 3D可在单个scenegraph中无缝渲染2D和3D图形，并支持各种动画和效果。借助Qt for Android Automotive，开发者甚至可以在其Android环境中轻松利用3D能力。

然而，设计流程离不开持续调整迭代以使用不断变化的环境、硬件和用户需求。这意味着供应商需要找到能让设计师和开发者紧密合作的方式，并能实时检验这些解决方案。

因此，让设计师参与开发流程非常重要。例如借助直观的工具，直接实现和迭代器设计，并将这些设计转化为功能性产品的高质量代码。

“我们需要一种工具能让设计师专注所长，创造性地解决问题，将开发者从无休止的设计规范文档和UI迭代中解放出来。能让双方坐在一起，用相同的语言沟通交流，我们把这个工具称作Qt Design Studio。要让用户的工作更轻松，我们必须让设计师参与开发流程，并为设计师与开发者之间的高效协作提供工具。”罗淼表示。

“而光有工具是不够的，我们还对底层技术进行了重大改进，以确保我们的渲染管线能支持您天马行空的产品愿景。我们构建了这一演示，展现部分炫酷的图形功能，同时也是对我们设计和功能开发工具的测试和验证。”罗淼强调。

众所周知，后期处理为电影注入了灵魂，实时渲染的3D UI同样如此。Qt 提供了近30种现成效果，包括高斯模糊、泛光、运动模式、暗角、色差、去色等。还提供多种抗锯齿算法，例如Multisample/Temporal和Progressive AA.也可以创建自定义效果。

其在Qt 6.0中实时渲染引擎增加了令人兴奋的新特性，其中包括对粒子系统、网格变形、骨骼动画实时渲染以及反射的支持，以便在3D空间中使用电影般的运镜来取代传统类似UI过渡的换页。

例如，利用最新粒子系统打造的气流动画能实现栩栩如生的效果和动画。而设计师则可以创建各种painter emitter和affector，并定义他们的速度、方向、重力、湍流和形状。总之，成熟的粒子系统所具备的一切应有尽有。在可视化气流和音频方向等概念，或在自动驾驶汽车UI等用例中需要考虑的复杂，不断变化的，现实生活环境时，实时渲染的粒子很有用。

同时，Qt Design Studio基于图片的各类光照技术可支持先进的3D光照算法，满足更丰富的设计需求。

例如，利用真实物理渲染（PBR）技术可以设计不停旋转的，随着光线不断变换明暗阴影的球体，也可以实现车模表面的反射或一些倒影。简单概括就是，其允许设计师通过简单拖放实现后期处理效果、粒子效果、灯光和反射，并可自由调整它们的属性，为其HMI创建确切的预期效果。

更为关键的是，Qt Design Studio可将设计转化为产品级的高质量代码，消除设计原型与最终产品UI之间的鸿沟，让设计师可以在任何硬件或操作系统上运行项目，轻松地在模拟和生产环境后端之间切换，而无需对UI层进行任何修改，或编写代码。

此外，Qt Design Studio还集成了一个用节点编辑着色器效果的工具。可以随着节点和属性的变化创建着色器代码，还可以直接导入。比如，在空调的显示界面中，系统为暖风时，界面中运动的粒子特效会呈现粉色，在改为冷风时，粒子便会瞬间变为蓝色。

在Qt Design Studio最近发布的版本中，设计师可利用材质编辑器和浏览器在单独的库视图中主动创建和修改材质，从而更轻松地制作逼真的3D模型和场景。

总之，与传统的工作流相比，Qt Design Studio让产品设计、开发迭代更简洁。设计师可在 Qt Design Studio中实时看到设计在最终产品中的呈现效果，无需等待开发者实现设计，因而能大幅缩短修改时间。同时，开发人员在早期设计阶段就能在目标设备上测试设计，可以避免在开发阶段后期优化性能的开销。

“创建炫酷UI只是第一步，将所有这些结合在一起的，是无缝连接所有界面并提供统一的电影般体验的能力。我们不仅让设计师和开发者的合作更紧密，还将生产力提升到全新高度，让您能快速地将想法打造成产品。无论您在构建单屏的嵌入式应用还是复杂联网的数字座舱。现在有了工具和改进的实时渲染管道以及底层Qt框架和社区所带来的的所有优势，剩下的就交由您来起步，”罗淼表示。

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来源: qq

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