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차별화된 차량 내 경험을 제공하는 실시간 3D 기술

, 1월 14, 2020

유니티는 세계 최대 규모의 차량용 반도체 업체인 NXP Semiconductors 함께 NXP 인기 제품인 i.MX 8QuadMax 애플리케이션 프로세서에서 실행되는 HMI(Human-Machine Interface, 인간기계 인터페이스) 툴체인을 선보였습니다. 이번 협업을 통해 차량의 트림 레벨 비용에 관계없이 Unity 제작된 게임을 포함한 실시간 3D 경험을 대량 생산 차량 모델에 접목할 있게 되었습니다.

현재 자동차 업계에서 일어나고 있는 가장 큰 변화 중 하나는 계기판의 디지털화입니다. 계기판과 인포테인먼트 시스템을 합쳐 놓은 초대형 스트레치 스크린에서 증강 현실 기반의 헤드업 디스플레이(AR HUD)에 이르기까지 HMI 시스템은 빠른 속도로 자동차 업체 간의 치열한 경쟁 무대가 되고 있습니다. Mercedes-Benz의 모회사인 Daimler AG에서 디자인 총괄 책임자를 맡고 있는 Gorden Wagener는 “스크린은 이제 엔진만큼이나 중요합니다.”라며 스크린의 중요성을 강조했습니다.

변화는 스크린 하드웨어뿐만 아니라 스크린에 표시되는 콘텐츠에도 나타나고 있습니다. 이미 컵헤드(Cuphead)를 비롯한 Unity로 제작된 여러 게임을 차량 내에서 플레이할 수 있습니다. 이제 차량 이용자는 스마트폰에서 즐기는 게임 및 다른 최첨단 기술을 자동차에서 즐길 수 있게 되기를 기대하고 있습니다. 하지만 자동차를 바퀴 달린 스마트폰으로 변모시키는 것은 어려운 일입니다. 현재로서는 개발 프로세스가 여러 제작 툴을 동시에 사용하고 있어 더 우수한 사용자 경험을 구현하는 데 역부족입니다.

Unity는 이미 새로운 HMI 경험을 프로토타이핑 및 개발하는 데 있어 가장 선호도가 높은 플랫폼이 되었습니다. 실제로 올해 Unity에서 실행되는 HMI 시스템이 탑재된 첫 번째 양산형 자동차가 출시될 예정입니다.

자동차 제조업체를 비롯해 HMI 컴포넌트로 제품을 제작하는 다른 분야의 제조업체가 Unity를 선택하는 이유는 단지 실시간 3D가 제공하는 상호 작용성 때문만은 아닙니다. Unity의 WYSIWYG(What You See Is What You Get) 방식을 이용하면 HMI 설계 및 검토의 전 과정에서 개발 시간을 단축하고, 내장된 타겟(예: 칩셋)에 바로 배포할 수 있어 설계와 엔지니어링 간의 큰 격차를 해소할 수 있습니다.

설계자와 엔지니어는 설계, 프로토타이핑, 개발, 대량 배포 과정 전반에서 Unity를 포괄적인 HMI 그래픽스 툴체인으로 활용하여 이제 더 이상 서로 다른 설계 요구 사항을 충족하기 위해 HMI를 여러 차례 재구축하는 번거로움을 겪지 않아도 됩니다. 자세한 내용은 Unity HMI 툴킷 페이지에서 확인할 수 있습니다.

NXP와의 협업을 통해 더 적은 비용으로 혁신적인 HMI 환경 구현

기존에는 고가의 트림 레벨 또는 럭셔리 차량을 구매하는 소비자만 혁신적인 HMI 환경을 누릴 수 있었습니다. 하지만 NXP와 유니티와의 협업을 통해 i.MX 애플리케이션 프로세서가 2억 대 이상의 차량에 설치되었습니다.

Unity HMI 툴체인을 NXP의 인기 제품인 i.MX 8QuadMax 애플리케이션 프로세서에 접목시킴으로써 유니티는 가치를 중시하는 자동차 OEM(Original Equipment Manufacturer)이 자사의 모든 차량에 몰입형 HMI 시스템을 장착할 가능성을 보여주고 있습니다. 소비자는 고성능의 몰입형 인터페이스를 통해 고급 차량에서처럼 게임을 플레이하고, 스마트폰과 연결하여 차량과 상호작용할 수 있습니다.

NXP에서 i.MX 8 시리즈 애플리케이션 프로세서 부문 책임자인 Kyle Fox는 “Unity는 스트레치 스크린 및 ‘일반’ 해상도 스크린 모두에 활용할 수 있는 최적화된 콘텐츠 렌더링 엔진, 콘텐츠 제작 및 툴체인을 제공합니다. 이 강력한 엔진은 놓칠 수 없는 멋진 디스플레이 경험을 제공합니다. i.MX 8QuadMax의 성능에 장애 발생 시에도 작동 가능한 안전한 디스플레이가 결합되어 소비자에게 원활하고 안전한 경험을 선사합니다.”라고 말했습니다.

이러한 협업이 가진 가능성을 CES 2020에서 선보이기 위해 유니티는 자동차 UX(User Experience) 분야 최고의 디자인 자문회사인 icon incar와 협력하여 NXP의 i.MX 8QuadMax 애플리케이션 프로세서에서 실행되는 HMI 환경을 구현하였습니다. 아래에서 프로젝트를 확인할 수 있습니다.

Unity-NXP HMI 애플리케이션 데모 제작

이 데모는 화면 비율 32:9의 울트라와이드 49인치 스크린(1.24m)에서 생생하고 인상 깊은 경험을 지원하도록 설계되었습니다. 이 데모의 주요 3가지 구성 요소는 1) HMI 시스템(디지털 계기판, 3D 매핑이 탑재된 내비게이션, 차량 상태, 미디어 플레이어로 구성) 2) 게임(동승자석에 설치) 3) 비주얼 이펙트(VFX) 환경입니다.

 

icon incar는 HMI 시스템의 UI(User Interface) 및 UX를 설계하고 인터랙션을 프로그래밍했으며, 유니티는 3D 엔진을 기반으로 한 게임 및 VFX 환경을 HMI에 통합했습니다. 모든 인터랙션은 태블릿을 터치패드 또는 일반 게임 컨트롤러처럼 사용하여 원격으로 실행할 수 있으며, 음성 제어 및 제스처로도 사용할 수 있습니다. icon incar와 유니티는 다양한 HMI 환경이 NXP 칩셋에서 제대로 구현될 수 있도록 프로젝트를 최적화했습니다.

HMI 설계 

이 데모는 다양한 기기와 더 폭넓은 사용자층에게 다가가기 위해 최고 품질의 그래픽, 성능 및 확장성을 제공하는 Unity 유니버설 렌더 파이프라인(Universal Render Pipeline)으로 제작했습니다.

HMI UX는 사용자 선호도 또는 표시 중인 콘텐츠에 따라 맞춤형 경험을 제공하도록 여러 타일이 동적으로 업데이트됩니다. 예를 들어, 게임 또는 VFX 환경이 화면에 나타나면 HMI는 3개의 타일에서 2개의 타일로 변경되어 더 넓은 스크린 경험을 제공합니다.

사용자는 드라이브 모드(컴포트 또는 스포츠)를 선택할 수 있습니다. 스포츠 모드를 선택하면 계기판에 속도와 RPM이 더욱 두드러지게 표시되고, 차량 시각화도 공중에서 내려다보는 뷰에서 보다 역동적인 클로즈업 뷰로 변경됩니다. 또한 HMI가 시간대에 따라 동적으로 조정되어 주간 운전 및 야간 운전에 따라 밝은 모드와 어두운 모드로 변경됩니다.

중앙 타일에 공중 내비게이션 뷰가 표시된 주간 모드

중앙 타일에 차량 상태가 표시된 야간 모드

icon incar의 창립자 Florian Culden은 “Unity는 설계자가 타겟 시스템을 위한 인터랙티브 HMI를 개발한 다음, 이를 배포하기 한참 전에 거의 완성된 결과물과 실제 성능을 체험하게 해주는 커다란 이점을 제공합니다.”라고 말했습니다.

또한 내비게이션 환경은 현재 스마트폰에서 이용할 수 있는 것보다 훨씬 우수합니다. 운전자는 실시간으로 시점을 변경하여 실제로 보는 것처럼 시야를 조정할 수 있습니다. 한눈에 내려다보이는 뷰로 전체적인 상황을 파악할 수 있고 줌인(zoom-in)하여 차량의 전면, 후면, 측면에서 상세한 뷰를 얻을 수도 있습니다. 게다가 건물의 그림자가 내비게이션 모드에서 자동으로 조정되어 더욱 생생한 경험을 선사합니다.

실시간 3D 맵은 스마트폰 내비게이션보다 더 우수한 컨텍스트와 상호 작용성을 제공합니다.

게임 플레이를 위한 HMI 설계: 보트 어택(Boat Attack)

Unity로 제작한 게임을 디지털 계기판으로 재생하여 차별화된 차량 내 엔터테인먼트 경험 제공

Unity를 사용한 HMI 개발을 통해 익숙한 플랫폼을 뛰어넘어 차량의 새로운 환경으로 게임 플레이 환경이 확대되고 있습니다. Tesla CEO Elon Musk는 이미 Telsa의 전기 자동차(EV)에서 이를 현실화하고 있습니다.

도로 안전을 위해 차량 내 게임은 약속 장소에 일찍 도착해서 차 안에서 기다리거나 전기 자동차를 충전하는 등 운전하지 않는 대기 시간에 플레이되도록 설계되었습니다. 자율 주행 차량과 더불어 운전자가 운전대를 제어하지 않아도 되는 시대가 다가오면서 이와 같은 경험이 대세가 될 것입니다. 자동차가 차세대 미디어 및 엔터테인먼트의 중심으로 진화하면서 이제 자동차 제조사는 이동하는 동안 몰입감 있는 콘텐츠를 제공해야 합니다.

Unity로 제작한 보트 경주 게임 보트 어택을 이 칩셋에서 사용하기 위해, 게임이 NXP SoC(System-on-Chip)에서 정상적으로 실행될 수 있도록 다양한 최적화를 수행했습니다.

최적화한 사항은 다음과 같습니다.

  • 씬 내 경주용 보트를 제외한 모든 오브젝트에 정적 광원 사용, 셰이더에 더욱 간소화된 버전의 광원 사용
  • 섬 배경에 나오는 바위 및 이끼와 같은 에셋은 셰이더 작업을 하는 대신 광원을 텍스처로 베이크
  • 에셋 스토어에서 구할 수 있는Terrain To Mesh를 활용하는 등 섬 배경에 나오는 몇 가지 복잡한 오브젝트(예: 나무, 터레인, 바위)에서 버텍스 및 폴리곤 개수 줄이기
  • 일부 오브젝트에 디테일 수준(LOD) 사용
  • 게임 내 물 셰이더를 경량 버전으로 변경하여(uWater – Fast Water Shader에셋) 뎁스 기반 투명도를 지원하도록 수정

VFX를 위한 HMI 설계

대량의 이미지를 생성 및 애니메이션화하여 세련된 비주얼 이펙트 구현

탁월한 사용자 경험을 제공하려면 사용자의 예상을 뛰어 넘는 그래픽스 성능이 뒷받침되어야 합니다. 이 프로젝트에서는 비주얼 이펙트 그래프(Visual Effect Graph) 및 3D Visualizer Spectrum Vu Meter 에셋을 사용하고 음악을 추가하여 흥미로운 경험을 구현했습니다.

Unity로 HMI를 개발할 때의 또 다른 이점은 에셋 스토어를 통해 수많은 에셋을 무료 또는 저렴한 가격에 얻을 수 있다는 것입니다. 프로토타이핑 또는 제작의 경우, 600만 명 이상의 Unity 개발자로 구성된 탄탄한 커뮤니티에서 제작한 고품질의 아트와 툴을 사용하면 HMI 개발 시 시간과 리소스를 절감할 수 있습니다. 이 프로젝트에서 사용된 에셋은 다음과 같습니다.

올해 더 많은 Unity HMI 프로젝트가 공개될 예정이므로 많은 기대와 관심을 부탁드립니다.

Unity HMI 툴킷 및 Unity로 제작한 기타 HMI 환경에 대해 자세히 알아보기

Unity 백서: 자동차 업계의 5가지 주요 분야에 적용되는 실시간 3D 기술에서 HMI 분야에 대해 자세히 알아보기

5 replies on “차별화된 차량 내 경험을 제공하는 실시간 3D 기술”

Ridesharing and self-driving cars and trucks are part of this story, and, along with electric vehicles, will significantly alter the ways we use land, configure our streets, and manage congestion. Cities could become less noisy, more pedestrian focused, and bicycle friendly. With e-commerce transforming buying habits and door-to-door deliveries, the efficient management of freight transport is needed now more than ever.

I’m actually kind of shocked they weren’t able to make an optimal water shader for this platform using Shader Graph

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Erm… are you really dropping the potential to create automotive HMIs in a blog post saying “look that can be done”?
This is some major jump of the Unity Engine I wasn’t aware of, but it will change the way we use to use the Engine entirely ^^. I followed the “learn more” page and will contact you – but would you please consider providing a proper website getting all the information necessary, from engineer to engineer… ? This isn’t addressed to the Indies, this is addressed to the industry, so may I strongly suggest to follow some, say, standards.
To be clear: No criticism here, this is the most awesome thing I’ve seen since the HDRP real time rendering possibilites were introduced – but Oh my God, why just a blog post and a website with Contact Us links???

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