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Ansys 仿真推动以人类视觉感知为本的汽车显示设计

发布日期:
2023-05-08

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如果产品设计无法使终端用户产生共鸣,就不会存在卓越的工程设计。您可以设计一种结构坚固的方向盘,但如果它被放在错误的位置,就无法实现其用于转向的主要目的。


同样,在围绕人类视觉进行设计时,显示器其实无需具备尽可能高的亮度或能量输出。光学工程师可能会追求上述特性,但是这种期望往往会让设计的目的被忽略掉。优化车辆显示以终端用户为中心,因此应该重点关注他们感知周围世界的方式。


谈到功能,在很多设计方面都存在改进的空间:

  • 字体大小:显示器设计可以减小像素大小适应低分辨率,结果以精细的图像显示在屏幕上。

  • 对比度:可读性会被文本和背景之间的感知对比影响。在低对比度条件下,文字更难以看清,尤其是在驾驶员应该把注意力放在道路上的导航场景中时。

  • 材质:当显示器被灰尘或油性指纹覆盖时,在极端情况的日照位置下更难读取信息(图1)。摄像头上的灰尘或挡风玻璃上的雨滴也会产生类似的问题。

  • 人机交互:显示器的物理位置和方向会影响驾驶员和乘员对屏幕的感知。优化设计能提高人机交互的总体质量。

  • 视野:与抬头显示器(HUD)更紧密相关的是,工程师们正在开发支持更广阔视野的光学技术,并在真实世界条件的基础上叠加投影信息。这些技术预计将适用于小空间,以避免破坏仪表板的美感或占用仪表板下的宝贵空间。



实际应用中的人类感知设计


在早期,工程师们通过测试光如何与LED晶体或OLED层等不同几何结构的相互作用来设计纳米级的显示器。随着设计从光子组件模型扩展到光学组件模型,设计的焦点也转移到了偏振层和表面涂层等元素。由于大多数汽车制造商都依赖外部供应商的显示技术,因此设计的结尾阶段的重点,是将显示器集成到车辆中。


日照研究确定了极端情况的日照位置,并分析了来自其它光源的反射。在某些情况下,后处理算法允许用户看到比如眩光投射在屏幕上的效果。Ansys算法考虑了人眼生物学特性,可模拟出适应时间甚至是色盲的情况。比如,当驾驶员置身于黑暗环境中5分钟后,他们的眼睛突然看向显示器时,其感受与在处于明亮光线环境下5分钟后的感觉截然不同。眼睛可以不断适应光线的调整,而合适的仿真工具要能够渲染出真实的各种光环境类型。


Ansys 仿真推动以人类视觉感知为本的汽车显示设计


在使用基于物理的渲染来仿真人类视觉时,预测未来产品的质量和性能比创建现有原型的逼真渲染更有价值。基于物理的渲染的关键要求之一是中央处理器(CPU)或图形处理器(GPU)上的高性能计算(HPC)。Ansys正在快速增加对GPU的支持,因为其运算可以更接近实时。这些结果可以在Ansys Human Vision Lab中,利用上述人眼参数进行分析和体验。


归根结底,虽然规范很重要,但有时它们来自未知来源,或者纯粹只是比实际应用所需更严格。借助仿真软件可以很快获得结果,但是对于理想产品体验,还是有必要考虑更全面。因为,当驾驶员进入车内时,他们不会测量显示屏发出多少光,但却会考虑车辆给他们的感觉。由此可见,预测这些感觉和感知能力,以及在不过度设计的情况下做出设计决策的能力,便是虚拟原型开发工具的价值所在。


不只着眼于数字,而是体验结果。


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