색맹 운전자가 전방 도로를 탐색하는 데 도움이 되는 시뮬레이션 

전 세계적으로 3억 명이 넘는 사람들이 색맹입니다. 통계적으로 남성이 색맹에 걸릴 위험이 훨씬 더 높습니다. 남성은 12명 중 1명, 여성은 200명 중 1명만이 색맹으로 불편을 겪고 있습니다¹. 이는 교통 신호등을 보는 것부터 제품을 식별하거나 옷을 맞춰 입는 것까지 일상적인 것까지 상당히 불편하게 만들 수 있습니다. 색맹 운전자는 특수 안경이나 콘택트 렌즈를 착용하거나 스마트폰 앱을 통해 이를 보완할 수 있습니다.

하지만 운전할 때는 어떻게 될까요? 미국에서 색맹인들이 운전자 시험을 통과할 수 있는 한 운전하는 것은 합법이며, 색맹이라고 해서 대부분의 색맹이 운전하는 것을 방해하지는 않습니다. 그러나 디스플레이의 색상을 볼 수 없는 경우 내비게이션 화면을 읽는 것은 어려운 일입니다. 그래서 자동차 엔지니어들은 색맹인 사람이 보는 것을 해석하는 데 도움이 되도록 Ansys 시뮬레이션을 활용하고, 이를 적용하여 시각적 색맹 운전자에게 보다 사용자 친화적인 디스플레이를 만들었습니다.

 색맹이 어떤 것인지, 또는 색맹인 사람이 실제로 보는 것이 무엇인지 궁금한 적이 있습니까? 색맹의 경우 세상이 항상 흑백으로 보이는 것은 아닙니다. 색상이 다르게 보이는 것입니다. 이러한 인식 차이로 인해 특정 색상을 구별하기가 더 어려워집니다. 적록 색맹(가장 흔한 형태)으로 인해 빨간색과 녹색을 구분할 수 없게 됩니다. 청황 색맹은 파란색과 녹색, 노란색과 빨간색을 구별하는 능력에 영향을 미칩니다. 단색 또는 완전 색맹은 매우 드물지만 말 그대로 색을 전혀 볼 수 없는 현상입니다.

일반적으로 우리의 망막에는 빨간색 감지 추상체, 파란색 감지 추상체, 녹색 감지 원추체 등 세 가지 유형의 원추체가 서로 다른 파장의 빛에 반응하여 색상을 인식하는 데 도움을 줍니다. 우리 대부분은 약 600만 개의 추상체를 가지고 태어났고², 이 추상체 모두는 일상 생활의 주변 물체에 빛이 반사되면서 다양한 색상을 볼 수 있게 해줍니다. 적록 또는 청황 색맹이 있는 경우 이는 눈의 망막에 추상체라고 불리는 특정 광수용 세포가 부족하기 때문입니다. 색맹인 사람들은 정상보다 이러한 추상체 수가 적으며, 이로 인해 색을 혼동하게 됩니다.

시뮬레이션을 통한 색맹 운전자의 포용성 시각화

실제로 도로 지도를 마지막으로 읽은 때는 언제였습니까? 우리 대부분은 차량 인포테인먼트 디스플레이를 통해 볼 수 있는 Waze나 GPS 시스템과 같은 스마트폰 앱에 의존합니다. 그러나 경로 안내나 기타 표시와 같은 GPS 디스플레이의 특정 색상은 사용된 색상에 따라 색맹인 사람이 항상 볼 수 있는 것은 아닙니다. Ansys의 전자 부문 R&D 수석 엔지니어인 Laurent Fournier는 Ansys Speos 광학 시스템 소프트웨어 내에 색맹 기능을 개발하여 엔지니어가 색맹 운전자에게 더 민감한 광학 설계를 검증할 수 있도록 지원했습니다.

차량 내 디스플레이를 설계하는 것은 인체공학의 문제입니다. 색상을 적절하게 사용하면 시각 장애가 있든 없든 모든 운전자의 사용자 경험이 향상될 수 있습니다. 이를 위해 Speos 기능은 디스플레이 밝기, 해상도, 대비 및 주변 조명 조건의 조도 등 다양한 요소에 반응하여 색맹인 사람들이 무엇을 보게 될지 예측해야 했습니다. 이 모든 것은 색을 인식하는 방식에 영향을 미칠 수 있습니다. 

Fournier 팀은 Speos와 결합하여 Ansys SpaceClaim 3D CAD(컴퓨터 지원 설계) 모델링 소프트웨어를 사용하여 직접 모델링을 수행한 다음, 그 위에 다양한 환경을 시뮬레이션하기 위해 필요한 관련 광학 특성, 센서 및 광원을 포함하는 추가 광학 레이어를 추가했습니다. Speos를 사용하면 광원 방출, 빛 전파, 빛과 표면의 상호 작용, 스펙트럼 관리를 통한 빛 감지를 정확하게 시뮬레이션할 수 있습니다. 그런 다음 Speos 사람의 눈 모델은 스펙트럼 휘도 정보가 인지된 시각 정보로 변환합니다. 이 모델은 특정 생리학적 측면을 기반으로 하여 엔지니어들이 빛의 수준, 색상, 대비에 대한 눈의 반응뿐만 아니라 망막의 반응에 따른 주변 광도의 급격한 변화를 고려하여 육안으로 색상이 어떻게 나타날지 이해할 수 있도록 도와줍니다.

Fournier는 “차량 내부에서는 모든 방향에서 경험에 영향을 미치는 색상과 빛이 있습니다.”라고 하면서 “Speos 기능을 사용하면 색맹인 사람들이 디스플레이에서 무엇을 볼지 예측할 수 있을 뿐만 아니라 다양한 환경에서 디스플레이에서 무엇을 보게 될지 예측하는 데 도움이 됩니다. 우리가 시뮬레이션하고 있는 3D 장면에 디스플레이가 있는 경우, 화면의 색상 사용부터 내부 대시보드까지 해당 장면 내 환경 요인의 영향을 예측을 통해 확인할 수도 있습니다.”라고 말했습니다.

Ansys Speos를 통한 색채 인식 예측 

특정 이미지의 맥락 내에서 색맹 사용자가 색상을 어떻게 인식할지 예측할 수 있는 프리웨어가 있습니다. 그러나 운전석 환경이 운전자와 화면 인터페이스 사이의 상호 작용에 미치는 영향, 즉 디스플레이 색상부터 대시보드 소재에 이르기까지 디자인 선택에 긍정적인 영향을 미치는 예측은 아무도 할 수 없습니다.

Ansys의 애플리케이션 엔지니어링 관리자인 Fabien Bastide는 "단순히 사진을 찍고 기본적인 인식 확인을 수행하려는 경우 이를 효율적으로 수행할 수 있는 프리웨어는 웹 사이트에 많이 있습니다."라고 하면서 “하지만 시뮬레이션을 사용하면 우리가 시뮬레이션하고 있는 현실 세계에 아직 존재하지 않는 특정 시나리오를 사용하여 검증 도중에 예측을 할 수 있습니다. Speos 내부에서 이러한 유형의 테스트를 수행하는 것의 가치는 이전에 이미 시뮬레이션한 모델을 사용하여 운전석 환경 내에서 빛의 거동에 관해 미래를 예측할 수 있는 능력을 제공한다는 것입니다.”라고 말했습니다.

Speos의 색상 검사기는 엔지니어가 색맹과 관련된 모든 시각적 색상 결함을 설명하는 사용자 친화적인 팔레트를 선택하도록 안내합니다. 3D 모델 내에서 작업하면서 사용자는 특정 광학 및 환경 속성을 적용하여 정상적인 시각과 색맹의 시각이 어떻게 보이는지 확인할 수 있습니다. 광학, 스펙트럼 및 환경 데이터의 조합을 통해 색상 인식에 대해 포괄적인 관점을 가지게 됩니다. 후처리 도구인 Speos는 이 세 가지 값을 가져와 내부 디스플레이의 컴퓨터 생성 모델을 기반으로 특정 기능으로 효율적으로 재결합하여 엔지니어는 팔레트 사이를 오가며 색상 결함에 대응할 수 있도록 지원합니다.

도로에서 운전자는 헤드업 디스플레이나 I계기판 클러스터의 경고등을 통해 운전 상태에 대한 중요한 경고와 정보를 받습니다. 인포테인먼트 디스플레이를 넘어 Speos는 자율 기능을 지원하는 가상 프로토타입 내에서 색상 이동과 IPC에 나타나는 기타 시각적 경고를 지원합니다. 또한 이 소프트웨어는 운전자에 대한 눈부심과 대비의 시각적 효과를 시뮬레이션하는 데 사용될 수도 있습니다. 이는 나이가 들수록 운전이 어려워지는 노화에 따른 인식 문제입니다.

Ansys Speos를 이용한 블라인드 비행

군대에서는 다양한 전투 병과에 배속하기 위한 전제 조건으로 색각 여부를 검사합니다. 이것은 특히 공군 조종사들이 마하 2.25(1,667mph)³의 속도로 비행하는 Lockheed Martin F-22 랩터와 같이 세계에서 가장 빠른 항공기를 안전하게 조종하기 위해 수많은 색상의 신호 제어와 야간 비행을 하기 때문에 더욱 그렇습니다. 색맹이 아니라는 의료 진단서를 받으려면 군대에서 요구하는 적록 시력을 측정하는 두 가지 검사 중 하나인 PIP(Pseudoochromatic Plate) 시력 검사⁴를 통과해야 합니다. 이 요구 사항은 적록 색맹을 가진 조종사 지망생이 군대에서 경력을 쌓는 것을 어렵게 합니다. Speos는 미래의 조종석을 개조하여 색맹인 조종사라도 군용 및 민간용 항공기를 모두 조종할 수 있도록 할 것입니다.

Ansys Speos는 자동차 및 항공 환경에서 단순한 포장 재설계에 이르기까지 제품을 재구상하여 색맹 소비자를 지원하고 제품을 보다 포괄적으로 만드는 데 도움을 줄 수 있습니다. 지금 바로 무료 평가판을 시작해 보십시오. 

1. “색맹에 관하여(About Colour Blindness)”, Colour Blind Awareness, 2022년 5월 6일.
2. “추상체란? 색각을 생성하는 눈의 신경 세포(What are Eye Cones? Nerve Cells in the Eye that Produce Color Vision)”, VeryWellHealth.com, 2020년 12월 20일.
3. “세계에서 가장 빠른 전투기 15대(15 of the Fastest Fighter Jets in the World Ever Built)”, Hangar.flights, 2022년 4월 16일.
4. “PIP 검사를 통한 색상 구분 임계값 결정(Color-discrimination threshold determination using pseudoisochromatic test plates)”, Frontiersin.org, 2022년 5월 6일.