ANSYS 部落格
March 3, 2023
最佳化車內照明體驗
當我們談論最佳化車內照明以提升人類感知時，實際上主要關注兩個方面：安全性與駕駛體驗。若車內照明的設計旨在提供最佳體驗，則駕駛更能做好準備面對具有挑戰性或意外的駕駛情況，並減少疲勞感。除了其功能性優勢外，車內照明還能讓車輛展現流線感、現代感、放鬆氛圍，或是單純就是酷。如今，照明對車輛造型而言扮演核心角色。(有聽說過：「燈光是新的鍍鉻」嗎？)
車內照明包括衛星導航/GPS、車頂、收納空間、閱讀和環境照明，例如光導或光管。這些照明類型中的每一種都對駕駛的舒適度和安全性有影響。工程師必須平衡光學需求 (如均勻性) 與其他和效能及成本相關的核心規格。借助多物理模擬，工程師能夠在遵循核心工程設計約束的同時，考量以人為本的設計之複雜性。
環境照明的設計考量
工程師在為車輛設計尋求最佳照明配置和材料選擇時，面臨許多光學挑戰。下列因素對於駕駛在車內的環境照明使用體驗有很大的影響。
漏光
透過模擬，工程師可以現場評估光導等元件，以觀察光的行為 (圖 1)。他們可以從中找出修正瑕疵的機會。最佳化稜鏡和內部元件可改善光導本身，但如果不將光導整合到系統中，就不可能實際瞭解光的行為。在設計過程的早期執行此類分析，可提供更多具有成本意識的修正機會。
圖 1.3D 視圖中的追蹤光線有助於識別漏光的原因。
比色法
透過模擬，工程師可以測量不同 CIE 色彩空間中的色彩座標 (圖 2)，以確保其符合規格並評估光源品質。
圖 2.使用相應的 CIE 1931 色彩座標 (右) 修改 RGB 之前 (左上) 和之後 (左下) 的色差。
顯示器清晰度
對於任何給定的相對視覺效能 (請參閱 ISO 15008:2003)，工程師會盡可能採用解析度最高 (同時成本最低) 的顯示器來提升清晰度。模擬軟體提供相對視覺效能測試以計算對比度，同時考量字元大小、背景色彩、前景色彩和距離。測試能協助工程師瞭解駕駛是否可看清文字或影像。
陽光反射
在黑暗中或強烈的陽光下進行測試，可以更準確地瞭解光源品質，因為這會考慮到風險更高的情況。如果駕駛因為陽光反射而無法看到導航地圖，可能會造成安全隱患。模擬可協助工程師找出光線傳至駕駛眼睛時，關鍵的太陽位置 (圖 3)。接著工程師可以測量統一眩光值，以瞭解可能產生眩光的位置，以及駕駛對炫光的容忍程度。
圖 3.使用 Ansys Speos 從駕駛的角度測試關鍵太陽位置。
儀表板雜光的設計考量
當陽光照射到車輛儀表板並反射在駕駛和乘客身上時，他們會感受到眩光。透過設定一致的太陽位置，工程師可以針對採用不同皮革和塑膠的儀表板進行模擬，以更好地瞭解乘客可能會感受到的雜光程度。工程師也可以確保裝飾性的鍍鉻元素兼具時尚與實用性，不會干擾駕駛，或在關鍵太陽位置造成潛在安全風險。可以針對特定的飾面材料，進行多種不同太陽位置的評估。
偏光太陽眼鏡的影響
許多顯示器採用偏光，因此當車內有人戴上偏光太陽眼鏡時，可能會妨礙他們閱讀顯示器。除了探索車內偏光效應之外，製造商還會透過模擬來測試擋風玻璃的偏光塗層。這些塗層會反射他們不希望進入車輛的光線。
亮度
在設計車輛時，模擬光量 (如輻照度或強度) 非常重要，但人眼感知的光線最重要。模擬亮度對於測量照射在特定點上的光量至關重要。例如，在圖 3 中，該點是駕駛的眼睛位置。工程師可以更進一步，根據反應時間、眼睛狀況和眼睛年齡等參數，將亮度和人眼所能感知的內容擺在一起。例如，感知的眩光效應會因觀察者的年齡而有所不同。除了根據法規或可測量的規格進行測試之外，模擬人類視覺可讓工程師以虛擬方式體驗產品，就像產品在他們面前一樣 (圖 4)。
圖 4.來自 Ansys Speos 的尾燈模擬結果。
為未來而設計
隨著技術的持續發展，抬頭顯示器 (HUD) 等車內照明技術在協助駕駛和乘客更熟悉自動功能方面，扮演著重要的角色。抬頭顯示器透過環境偵測功能來提供回饋，並公開顯示車輛感應器所偵測到的資訊。這種透明度會對駕駛帶來建立信任感的效果。有些製造商也透過在自動駕駛車輛停下時，投影行人穿越道符號等方式，致力於建立與行人之間的信任。
關於 Ansys 汽車照明和照明最佳化之模擬工具和工作流程的更多資訊，請參閱我們的網路研討會「用於可靠且創新的汽車照明設計的即時光學模擬」。