Qt Group：Qt 6-快捷智能地打造下一代座舱HMI

当前，各大OEM为实现软件定义汽车的目标纷纷进行转型。2023年12月19日，在长城汽车2023技术研讨会上，Qt Group中国商务拓展经理高森指出，OEM转型成功的标志是从制造商变为软件公司，能够在汽车经销店外实现盈利。

高森介绍，Qt 6在OEM智能化转型中能够发挥诸多作用。针对国外某OEM智能化转型中遇到的一系列困难，Qt Group与该OEM共同设计了一个自上而下的模型，构建出一个新的平台体系框架，统一了中间件开发，并进行了APP模板化开发，最后对设计开发的工作流程进行优化。

最后，高森提到，Qt紧跟着汽车的未来而发展，能够快捷智能地帮助OEM打造品牌专属的数字座舱。

高森 | Qt Group中国商务拓展经理

以下为演讲内容整理：

专业逻辑

软件定义汽车是指通过软件实现人们对汽车的现代化要求。软件成为了汽车创新和差异化的核心，而不再仅仅是硬件，实现了汽车功能上的灵活性、可升级性和个性化。为实现这一目标，OEM纷纷进行转型。

从营销角度看，当前，新势力品牌和传统主机厂都开始将展车和展厅设置在大型商场、CBD的一楼最醒目的位置，也引入全新的“VR 3D虚拟现实”技术实现的车辆选配器，通过模拟真实环境,让消费者在即使没有真车的情况下,也能体验车辆的车型亮点

图源：演讲嘉宾素材

从服务上看，以前汽车出厂到4s店后就会和OEM失去关联，而现在要求的是整车全生命周期的OTA。因此我们需要进行一系列改革，打造 SaaS产品。之所以要采取 SaaS模式，是因为该模式提供了最高的毛利率、转化率和全生命周期价值，并且能降低客户成本。因此OEM转型成功的标志就是从制造商变为软件公司，能够在汽车经销店外实现盈利。

要打造一个有自主权的SaaS平台，就需要拥有软件上的自主权。因此许多OEM开始做自己的座舱软件和智能网联。在此过程中，主机厂也在不断探索新技术，如安卓车机，能够将移动端的体验赋能到智能座舱中。从广告运营的角度看，广告不再限于传统媒体，而是延伸到抖音、小红书等平台。基于此，主机厂不仅要整合软件和硬件的架构，还需要在软硬件结合的基础上构建扩展服务的平台，提供数字化运维。

汽车行业数字化的最底层逻辑就是实现新能源汽车的可持续发展。新建立的生态应当是以该生态为核心，所有企业都能持续盈利，而不是手机厂商跨界赋能，形成车机上的垄断。我们的生态应当是“你中有我、我中有你”的共创式。

座舱HMI是汽车智能化的门户，能够集中体现产品力，国内在这一方面竞争非常大。当前竞争主要有三个方向，一是HMI与车内内饰的融合，要提供情感属性；二是屏幕数量和大小的竞争，开始采用一体化横屏高清屏设计，还有厂商取消了传统仪表的显示，用HUD或其他方式替代；三是UI内容，从机械仪表到LED仪表，再到2D到3D的升级，竞争十分激烈。此外，手机厂商跨界带来的手机和车机的深度融合也对智能互联提出了许多要求。

当前竞争如此激烈的基础主要有两个。一是软件的所有权，OEM在软件层面的HMI工具、智能网联等不一定要是自主的，但一定要可控。就HMI工具而言，我们如果拥有其自主权，就可以实现UI的快速迭代和持续更新。当UED部门提出新需求时，层层传导，需要经过tier1、tier2，甚至有一些还需要HMI工具厂商自己做，这样一个流程违背了快速迭代的需求。因此HMI工具一定要是可控且成熟易用的。二是芯片。由于半导体制成工艺的限制，我们可选择的芯片有限，但国内的汽车半导体厂商在不断带来更有力的硬件平台。

落地及案例分析

我们在助力一家国外OEM厂商进行数字化转型落地的过程中遇到了诸多问题。第一个问题是未能实现SDV愿景。碎片化的软件让统一软件管理变得困难，阻碍了实现软件定义车辆（SDV）的愿景；由于软件结构的差异，该OEM厂商无法快速更新以满足日益增长的市场需求、无法集中处理收集到的用户数据并以此为基础改进功能、无法为每个正在扩展的品牌和车型赋予一致性的标识。

第二个问题是开发成本激增。碎片化的软件在成本管理方面极其低效；由于每款车型和每款版本及车辆的软件缺乏统一，该OEM厂商不得不承担高昂的维护成本，以应对每个领域的不同软件架构；在为车辆开发新软件时，由于碎片化软件的可重用性低，面临着高昂的开发成本，每次都要从头开始。

第三个问题是缺乏软件可扩展性。非集中化的软件在面对不同的硬件或操作系统时，很难具有灵活的可扩展性；在缺乏软件所有权的情况下，无法规划其的车辆软件的未来战略，大部分的开发工作将由第一梯队产品驱动，可能会根据不同的评价指标决定开发方向和优先级；在缺乏标准化的平台和软件的情况下，无法应对硬件和操作系统的更替，而更替的原因可能多种多样，如市场趋势或芯片短缺等。

针对以上问题，我们和这家OEM设计了一个自上而下的模型，并成立了一个新的业务部门。此外，我们定了一个新的平台体系，统一了中间件开发，进行了APP模板化开发，最后对设计开发的工作流程进行优化。

图源：演讲嘉宾素材

平台定义上，。中间件开发上，我们和OEM合作开发了Connected Car OS 架构，该架构是一个车身所有通信的跨域、跨操作系统、跨硬件的通信接口，十分标准。OEM将其作为内部的结构标准，tier1、tier2和通信类开发都已该结构为标准，在将来的应用中可以很方便的进行跨平台移植。

Qt经过28年的迭代，有1700多个基于c++编程的类库。在此基础上，我们为OEM提供了很多深度集成，包括DDS协议集成、SomeIP网络通信协议等。优势在于统一的数据接口获得输入和输出，采用Qt统一的渲染框架，具有跨平台特性。

跨域渲染主要是依赖Qt的跨平台特性，并且我们开发了一套APP模板，在该模板中，我们会将逻辑进行封装，可以同时处理输入的信号和输出的一些状态。标准化封装可以实现标准化，更容易进行迭代和维护。并且我们消除了由于软件开发者之间的差异而带来的弊端。由于不同程序员对业务的理解有所不同，代码功底不一样，如果重复开发一些控件，会导致控件质量参差不齐。采用这种标准化的控件后，我们只需要负责UI和视觉层面的内容，不用担心交互逻辑和业务实现，做到了前端和后端分离。

控件的打造并不简单，需要极高的抽象度，而我们的Qt侧有一个共建库，经过十几年的迭代后非常成熟，可以在此基础上进行开发打造。我们相当于为OEM提供了许多零件，能够支持其快速迭代车型。基于我们Qt的可配置性和开源的开放性，许多国外的OEM选择用Qt打造其专属的软件平台。如现代集团采用了我们Qt的渲染框架，大幅提高了维护和开发效率；通用汽车选择Qt，实现其改变车内用户体验（UX）并连接客户数字生活的愿景，为司机和乘客提供更好的车内体验。

Qt HMI框架介绍

目前，Qt在汽车产品上的应用涉及仪表、HUD、ADAS等。我们对汽车半导体的芯片和跨操作系统会进行适配，跨渲染API则可以在不同平台灵活运用，提供API驱动。Qt的标准产品可以发挥SOC里GPU的最大3D性能。

工具链上，我们与其他HMI厂商有所不同，我们的Qt提供了从设计到开发、测试、运维的整套工具，所有工程师都能拿到合适的工具。比如我们可以把一张photoshop的psd图纸一键导入DS工具中生成代码，不用像以前一样十分复杂的进行处理。前端做好后，可以拿到Qt Creator中做前后端逻辑的融合。我们还有多语言的工具，能够满足出海需求。此外，还有一些程序的调试分析Profiler工具，在程序开发完成后会生成二进制，到板卡上进行测试。

通过收购，我们已经拥有了一整套QA套件。从界面上看，我们需要对界面进行OCR识别或基于属性的测试。针对全自动化的测试工具是Squish，Coco则主要针对编码的动态代码覆盖率进行测试。

Qt Design Studio是一个UI组合工具，用于2D和3D内容的原型开发，并将其转换为实际的应用程序。Design Studio可以制作原型与交互和动画设计、将UI设计素材转化为可复用的代码、支持添加电影级别的转场、效果和动画、使用真实数据在目标设备上部署和测试。

首先是进行资产导入，可以与通用设计工具无缝对接，连接最常用的设计工具如Sketch，Figma和Photoshop，提供对完整的层和组件的支持，支持所有主要文件格式，允许导入2D/3D资产，无需调整。其次，我们可以进行线框图操作，可以生成一些交互逻辑，最终的2D和3D所见即所得组件，可以使用内置的、高度可定制的组件组成UI，并在实时所见即所得的编辑器中查看进度，还能在同一个场景中无缝结合2D和3D UI元素。UI状态则可以进行UI元素的动态转换，为每个UI元素的各种场景定义多个可视状态，轻松支持状态之间的转换和动画。

我们技术下的支撑是一个统一的2D和3D混合渲染引擎，在同一上下文可达最高效率。针对车厂不同级别的车辆，我们有不同的SOC和操作系统，Qt侧能够保证2D控件可以完全运行在MCU上。

3D层面，我们有许多效果。一是粒子效果，是一组小的图形元素组合在一起，创建动态视觉效果，可以模拟各种自然和物理现象。基于粒子系统，Qt提供了现成的粒子效果，即天气效果，并在Qt Design Studio中集成现成的工具，以便更容易创建原型或自定义创建。

还有实例化渲染，在单个绘制调用中绘制同一对象的多个实例的特性，而不是单独绘制每个对象。实例化渲染可以在不牺牲视觉质量的前提下提高性能，因为其减少了渲染许多相似对象所需的绘制调用次数和状态更改次数。

还有基于物理渲染的PBR材质编辑，是一种计算机图形学方法，旨在以模拟现实世界中的光流的方式来渲染材质。我们还集成了物理引擎，可以模拟虚拟环境中对象的物理行为，可以模拟物理定律，如重力、摩擦力和碰撞检测等。

Qt Safe Renderer则为安全关键信息提供了现成的、预认证的UI组件，这些组件在任何时候都应该正确并且一致地显示。这一现成的UI组件符合MISRA C++和MISRA C指南，将安全关键的功能划分到一个独立的子系统中防止故障，获得了ISO 26262和ASIL-D的认证。

Qt for MCUs则为客户提供了在高端到低端硬件之间重用相同的基于QML语言的UI，允许不同品牌和车辆从一个平台迁移或扩展到另一个平台。在使用标准C/C++实现应用程序逻辑时，重用和部署相同的基于QML的UI、采用轻量级图形引擎，消耗硬件资源更低、还有多种多样的MCU和RTOS支持。

我们的Qt QA工具则提供了持久、可靠和强大的自动测试，以实现QA工作的长期成就。CoCo是跨平台、跨编译器的高级代码覆盖率分析工具，Test Center则是集中测试结果管理平台，可将自动化与整个开发过程联系起来。Axivion Static Code Analysis是新一代静态代码分析，能够检查软件是否违反规则。

我们的Qt紧跟着汽车的未来而发展，能够快捷智能地帮助OEM打造品牌专属的数字座舱。希望在未来，Qt能为更多OEM服务，促进OEM转型。

（以上内容来自Qt Group中国商务拓展经理高森于2023年12月19日在长城汽车2023技术研讨会发表的《Qt 6——快捷智能地打造下一代座舱HMI》主题演讲。）