如今，汽车已经不再是一个简单的交通工具，而是一种智能化的移动终端。通过集成各种先进的传感器、控制器和执行器，汽车可以实现对环境的感知、分析和决策，实现自动驾驶、智能导航、车辆间通信、互联网连接等功能。这些功能不仅提高了驾驶的便捷性和安全性，也使得汽车成为了一种全新的出行体验和生活方式。交互界面（HMI）是现代智能汽车的重要组成部分，它不仅关乎驾驶者的驾驶体验、安全性，同时也关乎乘客的舒适度和便利性。作为车内信息交流的桥梁，HMI承载着人类与车辆互动的重要任务。一款友好的HMI可以帮助用户简单、直观、迅速地操作汽车，同时也有助于车机发挥最强的性能。
HMI设计作为智能汽车GUI设计的重要组成部分，对于提升智能汽车的品质、品牌形象和智能化发展都具有重要意义。“作为HMI设计工具提供商，我们的使命是专注于为智能汽车提供完整的HMI 解决方案，愿景是开发更易用、更高性能、更开放的汽车HMI工具平台，同时为汽车市场提供领军产品。”在2023深圳国际自动驾驶技术高峰论坛上，加贺富仪艾电子（上海）有限公司市场总监孙厚凯向现场的观众介绍了该公司旗下性能领先的HMI设计工具——CGI Studio。作为一款获得全球Top10 OEM厂商中8家采用的工具，CGI Studio以其可扩展且独立于硬件的HMI设计优势，能够为智能汽车创建出色且可定制的嵌入式 GUI 解决方案，而广受青睐。
加贺富仪艾电子（上海）有限公司市场总监 孙厚凯
创建完美的人机界面不是一个步骤，而是一个过程。CGI Studio因为以下特性被认为是创建设计个性化图形用户界面的最佳工具之一：首先，CGI Studio是开放源码的编辑平台，包括平台内的UI编辑器和其它工具，源码也都是开放给设计公司和用户的；其次，CGI Studio的可扩展非常强，它支持目前常见的汽车操作系统，例如Linux、Android、QNX等，甚至还包括一些小众平台；CGI Studio 专注于高级可用性功能，如即用型 HMI 控件、自动化工作流程和集成状态机，即使对于没有编程技能的用户，也能轻松创建 HMI；CGI Studio可以实现快速导入，屡获殊荣的AI Importer可以使用户在无需编程的情况下把资源直接导入，导入后的资源可以智能识别并且直接编辑；除了可实现多种操作系统的无缝对接之外，CGI Studio还拥有比较领先的渲染引擎，在给车厂或Tier 1公司提供出色的、可定制的、嵌入式GUI时，其中就包括高性能的OpenGL渲染引擎，该功能可以帮助车厂提前产品的发布时间。
“CGI Studio在独立于各种平台的同时也是一个跨平台的软件，到目前为止，CGI Studio集成了不同的硬件IC，包括国际知名IC厂商TI、NXP、英飞凌、ST、瑞萨等，现在我们也在努力与国内的顶流IC厂商做一些新的集成。”孙厚凯透露道，“值得一提的是，针对定制化GUI的开发，我们可以根据客户的不同需求来做，比如不同车厂、不同Tier 1公司的仪表盘、IVI系统等，这种定制化GUI开发的功能让客户的系统或者应用会更加出色。”
CGI Studio编辑界面
CGI Studio的这些独特能力在市场上很能打，在目前的市场应用中已经获得非常好的口碑和丰富的用例。孙厚凯如数家珍地给出了一组数据：“到目前为止，我们已经与全球前十中的8家互联网车厂建立了合作，通过 CGI studio 开发的应用程序均实现了量产；和超过6个以上的Global Tier 1公司达成合作，共同开发了IVI系统。通过23年的耕耘，我们在HMI创建和服务方面一直保持着领先优势，在整个欧洲市场，Candera公司一直是欧洲市场Tier 1厂商的顶级合作伙伴。”据悉，截至目前，已经成功在5000万辆汽车上实现了GUI的量产，这在HMI工具的应用规模上堪称最高纪录。
CGI Studio经过多年的迭代，目前的最新版本是CGI Studio 3.12。相比上一代，CGI Studio 3.12 增强的智能导入器现在支持导入 Figma 文件，同时能更精确地识别控件；借助新的Fusion Editor，用户可以直观地编写其应用程序逻辑；对矢量图形的支持确保了更出色的 HMI 图形和更低的内存占用；改进后的状态机编辑器提供了大量选项，可以在视觉上扩展使用的范围，并且播放器允许在制作过程中旋转和无缝缩放 GUI；升级后的帮助系统现在提供动态文档，包括搜索和历史记录以及对多种语言的支持。
一套完整的HMI设计软件解决方案，少不了工具链的加持。下图是CGI Studio工具链的展示。用户把用Photoshop或其他设计工具做的2D、3D资源通过Importer导入Scene Composer（资源编辑器）后，直接编辑完成需要的设置，然后配上state machine（状态机的编辑器）和Language tables（语言管理器），就能够得到一个完整的GUI方案。
以开发汽车的双开仪表方案为例，只需要把图片和语言导入就可以得到CGI Player（一个简单的界面），整个过程不需要人工编程。完成双开仪表的界面后，用户在Windows或操作平台上可随时做预览和模拟，当开发进度完成至100%后，整个资源逻辑管理就可以直接下载到用户的开发板。
CGI Studio工具链
此外，CGI Studio工具链里还有一个性能分析器（ANALYZER），当在硬件平台上遇到任务调度、资源管理、内存储存等问题的时候，ANALYZER会实时的、可视化的做分析，找到瓶颈在哪里并进行解决，实现最好的优化和最大的性能。
在汽车领域，SOC上集成了多个功能模块，包括处理器、图形处理器、内存控制器、多媒体处理器等。中低端SOC平台常见的问题就2D功能比较强，但3D渲染能力有限，或者几乎没有3D 渲染的能力。针对这个问题，CGI Studio有接口支持专用 2D API，不仅是位图传输，还包括旋转和图层的变化。
CGI Studio还具备缓存机制，使得各种系统内存的调用更加方便。在加速启动方面，CGI Studio也做了很多优化，包括内容分区、压缩算法、异步加载等，个别案例在引擎启动时间仅仅是100ms以内。多频渲染是在某个图层或单独线程里进行不同的渲染指令，比如仪表的渲染频率是每秒30帧、60帧，但HUD或者IVI渲染只有每秒5帧、10帧或者15帧，CGI Studio的多层渲染功能可以使传输和内存的占用降低，因此整个GUI的性能就会更好。
在HMI设计工具中，不同的绘图区域和不需要的区域就是脏区，脏区的管理需要自动化相机的失效机制功能，用不到的图像CGI Studio会直接删掉以便节约内存。资源包的管理CGI Studio有两种方式，一种为直接在VRAM上传，另一种是从 Flash 直接映射。针对内存池，CGI Studio也开发了专门的内存管理器。
“在经过在几千万辆汽车的应用以后，我们发现GUI的量产过程中遇到的大部分问题是碎片和垃圾收集，它们会导致程序越来越慢甚至出现死机、卡机的现象。CGI Studio的脏区管理和内存池功能使得GUI运行可靠，不会出现上述问题。”孙厚凯说道，“字体也是CGI Studio的一大特色。在欧洲，不同的国家使用不同的语言，常用语言超过20种以上。不同的字体语言需要专门的字体编码器，CGI Studio可以提供Freetype和Monotype 等各种字体和语言管理方式，使得HMI设计工具翻译更快、性能更好。总而言之，就中低端SOC平台而言，在整个欧洲市场、竞争对手以及整个亚太市场，CGI Studio都可以做到性能最佳。”
中高端SOC平台是指具备较高性能和先进功能的系统级芯片，用于驱动和管理车辆的各种电子系统，最常见的功能之一就是3D渲染。CGI Studio可以支持 3D的Open GL ES 1.1 至3.0不同版本，包括各种遮挡剔除、引擎、着色器等。同时，还广泛支持行业标准，例如
虚拟机管理程序、IPC 解决方案、OpenGL、Monotype、Photoshop、Lua 脚本语言等，用户或者设计师只需要简单的配置下相关的语言参数及逻辑即可完成开发。
“针对中高端SOC平台，高级功能安全是车厂普遍关注的问题。ISO 26262的标准为汽车的互联功能提供了安全性的指导和要求。CGI Studio软件已经实现了ISO 26262 ASIL B的标准，就这一点而言CGI Studio在业内的HMI软件里已处于领先地位。”孙厚凯强调，“不管是低端的2D SOC还是高端的3D SOC，我们都可以提供完整的供应链方案来应对用户的需求。CGI Studio作为智能汽车的应用开发工具，支持的3D渲染技术也已经达到了代码开源，车厂或用户可以利用我们的软件做二次开发，或者多个项目同时做不同的开发，使开发资源在重复利用的同时还能提高效率。”
利用CGI Studio软件工具开发的汽车显示系统包括显示控制（天窗、灯光等等其他氛围）、抬头显示器HUD、仪表、主机（IVI）以及后头枕显示器等。许多造车新势力将HUD作为其智能驾驶辅助系统的重要组成部分，在HUD的开发中，CGI Studio可以用于创建各种图像和动画，将重要的驾驶信息投影到驾驶员视线范围内，比如通过渲染粒子效果实现火焰、天气变化的模拟以及自动驾驶的路线选择、道路偏移等。除了驾驶位，对于后排的头枕显示器，可以通过CGI Studio提前设定与前端IVI系统进行并联，实现信息传输、画面共享或者娱乐信息显示等。已量产的还有增强式的抬头显示（AR-HUD），在HUD抬头上会显示一些基本的输入信息和障碍信息，同时也可以把地图推送到车窗上。
“CGI Studio已经应用在了奥迪、大众、保时捷、宝马等一些高端车型，日韩的本田、现代汽车也有应用。通过最近几年的耕耘，我们在国内也已经有一些项目在量产，比如比亚迪、长城哈弗等车机上的仪表、IVI系统等。”孙厚凯在分享CGI Studio的应用和合作伙伴时表示，仪表和抬头显示量产的车系有奥迪、宝马5系、7系全系列，国内有比亚迪唐、比亚迪宋部分车型；中控IVI在欧洲主要是宝马车系，亚太区铃木、江淮也有量产的项目；后座娱乐系统主要是在保时捷车型上有量产。
“随着科技的飞速发展，汽车HMI设计已经成为了汽车行业的重要竞争领域。凭借20多年的嵌入式软件开发经验，CGI Studio已经积累了丰富的技术实力和量产经验，能够为我们广泛的客户群提供可定制的产品。”孙厚凯表示，“作为汽车HMI设计工具的优质提供商，我们深入了解汽车行业的发展趋势，紧跟市场需求和技术潮流，致力于为客户提供具有竞争力的产品和服务。未来，我们将进一步和中国的用户、车厂，Tier 1公司一起进步，共同发展更具卓越体验的HMI产品设计。”
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