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Ansys 仿真推動以人類視覺感知為本的汽車顯示設(shè)計

發(fā)布日期:
2023-05-08

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如果產(chǎn)品設(shè)計無法使終端用戶產(chǎn)生共鳴,就不會存在卓越的工程設(shè)計。您可以設(shè)計一種結(jié)構(gòu)堅固的方向盤,但如果它被放在錯誤的位置,就無法實現(xiàn)其用于轉(zhuǎn)向的主要目的。


同樣,在圍繞人類視覺進行設(shè)計時,顯示器其實無需具備盡可能高的亮度或能量輸出。光學(xué)工程師可能會追求上述特性,但是這種期望往往會讓設(shè)計的目的被忽略掉。優(yōu)化車輛顯示以終端用戶為中心,因此應(yīng)該重點關(guān)注他們感知周圍世界的方式。


談到功能,在很多設(shè)計方面都存在改進的空間:

  • 字體大?。?/strong>顯示器設(shè)計可以減小像素大小適應(yīng)低分辨率,結(jié)果以精細(xì)的圖像顯示在屏幕上。

  • 對比度:可讀性會被文本和背景之間的感知對比影響。在低對比度條件下,文字更難以看清,尤其是在駕駛員應(yīng)該把注意力放在道路上的導(dǎo)航場景中時。

  • 材質(zhì):當(dāng)顯示器被灰塵或油性指紋覆蓋時,在極端情況的日照位置下更難讀取信息(圖1)。攝像頭上的灰塵或擋風(fēng)玻璃上的雨滴也會產(chǎn)生類似的問題。

  • 人機交互:顯示器的物理位置和方向會影響駕駛員和乘員對屏幕的感知。優(yōu)化設(shè)計能提高人機交互的總體質(zhì)量。

  • 視野:與抬頭顯示器(HUD)更緊密相關(guān)的是,工程師們正在開發(fā)支持更廣闊視野的光學(xué)技術(shù),并在真實世界條件的基礎(chǔ)上疊加投影信息。這些技術(shù)預(yù)計將適用于小空間,以避免破壞儀表板的美感或占用儀表板下的寶貴空間。



實際應(yīng)用中的人類感知設(shè)計


在早期,工程師們通過測試光如何與LED晶體或OLED層等不同幾何結(jié)構(gòu)的相互作用來設(shè)計納米級的顯示器。隨著設(shè)計從光子組件模型擴展到光學(xué)組件模型,設(shè)計的焦點也轉(zhuǎn)移到了偏振層和表面涂層等元素。由于大多數(shù)汽車制造商都依賴外部供應(yīng)商的顯示技術(shù),因此設(shè)計的結(jié)尾階段的重點,是將顯示器集成到車輛中。


日照研究確定了極端情況的日照位置,并分析了來自其它光源的反射。在某些情況下,后處理算法允許用戶看到比如眩光投射在屏幕上的效果。Ansys算法考慮了人眼生物學(xué)特性,可模擬出適應(yīng)時間甚至是色盲的情況。比如,當(dāng)駕駛員置身于黑暗環(huán)境中5分鐘后,他們的眼睛突然看向顯示器時,其感受與在處于明亮光線環(huán)境下5分鐘后的感覺截然不同。眼睛可以不斷適應(yīng)光線的調(diào)整,而合適的仿真工具要能夠渲染出真實的各種光環(huán)境類型。


Ansys 仿真推動以人類視覺感知為本的汽車顯示設(shè)計


在使用基于物理的渲染來仿真人類視覺時,預(yù)測未來產(chǎn)品的質(zhì)量和性能比創(chuàng)建現(xiàn)有原型的逼真渲染更有價值。基于物理的渲染的關(guān)鍵要求之一是中央處理器(CPU)或圖形處理器上的高性能計算(HPC)。Ansys正在快速增加對圖形處理器的支持,因為其運算可以更接近實時。這些結(jié)果可以在Ansys Human Vision Lab中,利用上述人眼參數(shù)進行分析和體驗。


歸根結(jié)底,雖然規(guī)范很重要,但有時它們來自未知來源,或者純粹只是比實際應(yīng)用所需更嚴(yán)格。借助仿真軟件可以很快獲得結(jié)果,但是對于理想產(chǎn)品體驗,還是有必要考慮更全面。因為,當(dāng)駕駛員進入車內(nèi)時,他們不會測量顯示屏發(fā)出多少光,但卻會考慮車輛給他們的感覺。由此可見,預(yù)測這些感覺和感知能力,以及在不過度設(shè)計的情況下做出設(shè)計決策的能力,便是虛擬原型開發(fā)工具的價值所在。


不只著眼于數(shù)字,而是體驗結(jié)果。


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