“零代码开发 所见即所得” 虚幻引擎释放HMI新动能

游戏引擎在汽车软件领域能走多远？零代码开发、打通设计端与开发端的断层，是不是伪命题？

Epic Games China开发者关系软件工程师兼Evangelist马骥结合虚幻引擎同主机厂、软件公司合作案例，深入阐述了基于虚幻引擎（Unreal Engine，下文简称UE）开发HMI项目的六个环节。

马骥强调，UE可以提供“所见即所得”的设计开发体验，充分利用蓝图（BLUEPRINTS）、UMG等部件，可以极大优化开发环境，帮助设计师将灵感化为现实。

图片来源：Epic Games 官网

Epic Games打造虚幻引擎多重定位

技术与产品并行，是Epic Games打造商业生态的基本战略。以虚幻引擎（UE）为核心技术，一方面开发出以《堡垒之夜》、《糖豆人》为代表的全球爆款，打造用户数量突破两亿，全球第二大的游戏商店；另一方面以游戏收入“输血”技术研发，将UE推广至游戏以外的不同行业。

马骥介绍，游戏之外，UE还被广泛应用不同领域，涉及建筑、电影、汽车行业的设计、仿真、制造、广告等多个环节。以HMI（人机交互界面开发）为例，跑通了Linux、QNX、安卓等操作系统后，UE已经从测试车型过渡到了量产车型上。

通用的悍马（Hammer）是搭载UE进行HMI设计的第一款量产车型，随后，凯迪拉克、Rivian、沃尔沃、高合汽车也开始了和Epic Games在HMI项目上的合作。

图片来源：Epic Games 官网

Rivian用户体验部门副总裁Eric Wood评价道：“无论仪表盘还是中央显示器，我们希望用汽车行业内前所未有的方式去渲染它们。”Eric Wood提到，使用UE有助于增强车内视野中模拟环境的可信度，从而使传达给用户更直观、更强力的安全指令。

伴随自动驾驶向高阶演进，马骥认为，相较于传统的2D显示，将3D技术引入感知方案，更有利于驾驶员及时感知到整车状态、四周路况、突发事件，快速反应并参与干涉。

此外，UE的兼容性也极为强大，马骥表示，UE可以在高通8195、8155、以及算力低于8155的芯片上运行。 Rivian车内体验高级软件工程师Eddy Reyes表示，“虚幻引擎能够在我们的硬件（高通8155）上运行，并且表现出色。”

零代码开发 所见即所得

简要浏览UE的工作界面，左上方是基本功能的模块整合、蓝图可视化脚本。右上方是面向2D的UMG UI Designer。最下方是Timing Insights，对工作流中CPU，GPU，内存的性能指标进行实时监控，帮助工程师在项目的前期、中期、后期阶段迅速定位问题所在。

图片来源：Epic Games

在Epic Games与Siili Auto的合作项目中，通过协同使用“蓝图”，UMG等部件，UE的全部潜力被充分释放，实现了“无工程师介入，设计师全权完成的零代码HMI解决方案”，马骥表示：“所有东西都是所见即所得，UE后台在进行逻辑调整，前端就有视觉上的反馈。”

行业而言，汽车HMI设计流程存在一大痛点：设计、开发以及最终上车这些环节之间存在断层。马骥强调，这正是UE的竞争点所在，使用UE进行HMI开发可以打通整个工作流，设计师在前期就可以对整车接收信号进行模拟，在模拟界面验证汽车的视觉表现和交互效果。

图片来源：Epic Games

要知道UE如何打通了设计端和开发端，需要先对HMI的开发流程有所了解。

具体来看，使用UE开发HMI具体可以分为六个部分：概念设计（Concept Design）；原型快速迭代（Prototype Iteration）；3D部件开发；2D UI开发；交互逻辑设计（Handle Logic）；最后进入部署和测试环节（Deployment & Test）。

在概念设计环节，Epic Games充分考虑到了艺术参考对设计师的必要性，基于其在游戏领域的多年积累，UE的用户可直接使用Sketchfab等内容社区中的HUD素材，或是进入Epic Games旗下全球最大的数字艺术家社群中心ArtStation寻找灵感。

在原型快速迭代阶段，马骥着重介绍了UE提供的Block out tools。通过这一工具包，开发者可以从资产库Market Place中取材，搭建场景原型并进行迭代。Market Place包含Epic Games合作伙伴提供的各种HMI范例工程：上至HMI完整解决方案，下至视觉还原所需素材（如汽车材质库），开发者都可以直接下载并使用。

图片来源：Epic Games

在交互逻辑设计阶段，“蓝图”会起到促成技术人员和设计人员沟通的桥梁作用。“蓝图”全名为蓝图可视化脚本系统，此系统的基础概念是使用基于节点的界面在虚幻编辑器（Unreal Editor，以下简称UE 编辑器）中创建互动性元素。正如下图所示，“蓝图”采用连线图的方式，直观地将基本的交互操作节点串联为完整的逻辑工作流。

逻辑流 图片来源：Epic Games

马骥介绍，交互节点的预览、调试都可以在“蓝图”的编辑界面里进行，不同于出了一点错就报错崩盘（Crash）的代码，“蓝图”会提前报出异常，降低调试过程的复杂度。

在部署和测试阶段，UE可以帮助用户实现从模拟演示到性能分析的五种功能。首先，通过PIE（Play In Edit）将所有视觉效果和交互节点在UE编辑器中进行演示和验证；使用移动预览器（Mobile Previewer）在UE编辑器中提前显示HMI设计的上车效果。

PIE 图片来源：Epic Games

接着，用户可以通过UE将构建版本部署至目标项目（Deploy to target）；通过专门针对显示数据统计的控制台命令（Stat Commands）对项目进行分析，实时监控引擎自带设备中程序的消耗；最后，通过Unreal Insights分析应用性能，帮助开发者更直观地确认瓶颈，优化应用并获得更好的性能。

Unreal Insights 图片来源：Epic Games

通过完整覆盖概念设计、原型迭代、逻辑开发与3D/2D组件开发、调试与测试几大环节，UE作为桥梁消解了设计人员与工程人员之间的信息鸿沟，将设计与验证的大部分问题放在同一平台上进行解决。

为了推动基于UE开发的HMI项目量产落地，Epic Games还进行了一系列优化实践探索。

基于UE开发的HMI项目如何量产落地

首先是软件接口快速整合（API Gear）方案。马骥表示，HMI设计开发的过程中仍然存在难点：”虽说设计师和HMI工作人员已经能够流畅地使用UE开发HMI项目，但当项目需要接入到具体芯片架构、域控制器上时就会遇到很大的困难。“

也就是说，面向软件层的工程师，同面向底层硬件的工程师之间仍然存在信息鸿沟，如何将车机信号传递至软件层工程师眼中，将车机信号传递至HMI中做可视化，是HMI项目顺利上车的关键。要解决这一问题，灵活多样的API 接口不可或缺。

API Gear应运而生，根据软件的协议可以自动生成两端接口，将工程师从接口开发的繁琐工作中解放出来，将精力集中在同算法相关的关键问题上。不仅如此，所有代码接口的参数规范标准化，可以统一调用与进行单元测试。马骥补充，如果客户需要适配不同车机芯片的传入参数和接口定义参数，API Gear也可以满足这种需求。

图片来源：Epic Games

此外，HMI项目上车之后，工程师往往需要对故障进行精准定位：“当（项目）跑起来的时候，我想知道到底HMI收到了哪些信号，为什么有时候会门打开就关不上了。”这需要对所有进入HMI的信号的全生命流程进行监控，而API Gear studio可以做到这一点。

随着软件定义汽车的发展，软件开发、测试环境虚拟化的热度渐长。如何在硬件架构尚未部署完成、各种协议还未敲定时，就开始进行软件设计和开发，从而缩短项目迭代周期？是汽车行业的上下游各企业致力于解决的问题。

马骥提到，将整车芯片收集到的信号在UE中进行模拟，可以通过Api Simulation Scenario来模拟最终量产车信号的流转过程，并基于这一过程提前进行HMI项目的前期设计，软硬件并行提高工作效率。

图片来源：Epic Games

虚幻引擎上车，只是Epic Games的第一步，将游戏虚拟的社交平台落实到实体相关的数字孪生体验中，为新概念的落地提供基建的服务；以技术为核心向其他行业扩散，以虚幻引擎作为各种未来项目落地的基石，更是Epic Games未来的愿景所在。

（以上内容根据Epic Games China开发者关系软件工程师兼Evangelist马骥于2022年8月22日由盖世汽车主办的2022第二届中国汽车人机交互创新大会发表的《虚幻引擎进行HMI开发最佳实践》主题演讲进行理解和整理。）