虛擬渲染軟件在汽車感知質(zhì)量開發(fā)中的應(yīng)用

林樹楠

（泛亞汽車技術(shù)中心有限公司）

隨著中國汽車工業(yè)的發(fā)展，感知質(zhì)量受到了各車企研發(fā)中心越來越多的重視。提升產(chǎn)品的感知質(zhì)量，能讓顧客不需要長期使用就能對產(chǎn)品本身的設(shè)計(jì)、制造等過程（特別是做工和材質(zhì)等方面）的質(zhì)量有一個全面的主觀評價(jià)，幫助顧客對于產(chǎn)品建立實(shí)際的認(rèn)知，并進(jìn)一步支持顧客做出購買的決定[1]。對于汽車研發(fā)中心而言，在項(xiàng)目開發(fā)階段有效地識別問題、判斷問題和驗(yàn)證問題，是幫助產(chǎn)品提升感知質(zhì)量表現(xiàn)的重要途徑。在研發(fā)早期，并沒有實(shí)車供團(tuán)隊(duì)評審驗(yàn)證。所以，開發(fā)出一種適用于項(xiàng)目前期，能夠有效模擬實(shí)車視覺效果的評審方法，幫助團(tuán)隊(duì)盡早發(fā)現(xiàn)并解決問題，是感知質(zhì)量團(tuán)隊(duì)的工作重點(diǎn)。

1 汽車產(chǎn)品感知質(zhì)量簡介

汽車感知質(zhì)量的定義在宏觀上討論范疇非常廣泛，可以說一切引起客戶主觀認(rèn)知感受的問題都屬于這個領(lǐng)域，甚至包括顧客對于品牌的認(rèn)知。通常就研發(fā)來說，更關(guān)注的主要分為靜態(tài)感知質(zhì)量和動態(tài)感知質(zhì)量兩方面。其中動態(tài)是指在實(shí)際駕駛體驗(yàn)過程中，客戶的認(rèn)知反饋，靜態(tài)則會涵蓋人的五感。文章重點(diǎn)討論靜態(tài)感知質(zhì)量中的視覺質(zhì)量。

視覺感知質(zhì)量是指客戶在繞車觀看的過程中，通過眼睛獲取對汽車表面可見區(qū)域質(zhì)量反映的認(rèn)知。就整車可見范圍而言，主要分為：1）內(nèi)外飾視覺質(zhì)量，即整車內(nèi)外飾直接可見區(qū)域在做工、材質(zhì)、科技感及精細(xì)程度等方面的質(zhì)量表現(xiàn)；2）內(nèi)外飾第二表面視覺質(zhì)量，指外飾四門兩蓋打開后，在分縫線以內(nèi)，密封條之外區(qū)域，內(nèi)飾儲物盒等蓋板打開后的內(nèi)部表面在工藝、表面處理及設(shè)計(jì)感方面給客戶帶來的主觀感受；3）前艙視覺質(zhì)量，即前蓋打開后，客戶對于核心部分的零件位置布置、管路線束走向、飾蓋表面處理及鈑金襯墊配合等視覺效果的反饋；4）行李箱視覺質(zhì)量，即后蓋打開后，后蓋背面和行李箱內(nèi)部的表面材質(zhì)選擇、型面處理、結(jié)構(gòu)隱藏及毗鄰零件的配合等給客戶造成的視覺印象[2]。

這些區(qū)域材質(zhì)的選擇是否符合甚至超越車型的定位，特征設(shè)計(jì)是否匹配呼應(yīng)，表面處理是否簡潔規(guī)整，工藝選擇是否合理從而提升毗鄰零件相互配合的精細(xì)程度等，都是提升汽車產(chǎn)品視覺感知質(zhì)量的關(guān)鍵因素，也是感知質(zhì)量工程師在項(xiàng)目研發(fā)過程中常規(guī)關(guān)注的工作內(nèi)容。

常規(guī)項(xiàng)目中出現(xiàn)的視覺感知質(zhì)量典型問題，如圖1～圖 4 所示[3]。

圖1 汽車產(chǎn)品典型視覺感知質(zhì)量問題（零件配合）

圖2 汽車產(chǎn)品典型視覺感知質(zhì)量問題（老鼠洞）

圖3 汽車產(chǎn)品典型視覺感知質(zhì)量問題（看穿）

圖4 汽車產(chǎn)品典型視覺感知質(zhì)量問題（型面不規(guī)整）

以上這些問題，是感知質(zhì)量團(tuán)隊(duì)在項(xiàng)目開發(fā)過程中重點(diǎn)關(guān)注的典型問題。從對近年來的客戶反饋研究來看，越來越多的普通顧客也逐漸開始關(guān)注這些問題，并能夠分辨出不同產(chǎn)品的表現(xiàn)優(yōu)劣。這些問題影響他們對產(chǎn)品做工等方面的評價(jià)。

2 汽車產(chǎn)品感知質(zhì)量評審方法

在項(xiàng)目研發(fā)過程中，感知質(zhì)量工程師通過不同的評審方法發(fā)現(xiàn)感知質(zhì)量問題，并推動問題優(yōu)化和解決，直到最終視覺效果經(jīng)過驗(yàn)證滿足客戶需求。在這個過程中，通常采用的評審方法主要有虛擬數(shù)據(jù)評審和實(shí)物模型評審2種[3]。文章就這2種方法在利用過程中的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行分析。

虛擬數(shù)據(jù)評審是指用常規(guī)的CAD軟件直接對上游團(tuán)隊(duì)發(fā)布的A面數(shù)據(jù)/工程數(shù)據(jù)進(jìn)行視覺評審，如圖5所示。主要優(yōu)點(diǎn)為：使用成本低；上游數(shù)據(jù)發(fā)布后可以即時開展評審，響應(yīng)速度快，評審角度和縮放比例可以自由調(diào)整。但是虛擬數(shù)據(jù)評審缺點(diǎn)也很明顯：無法模擬真實(shí)視角，無法體現(xiàn)真實(shí)材質(zhì)，缺乏真實(shí)感[2]。

圖5 汽車產(chǎn)品感知質(zhì)量虛擬數(shù)據(jù)評審

實(shí)物模型評審是指將上游發(fā)布的數(shù)據(jù)進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，經(jīng)復(fù)合材料（通常使用代木）銑削加工后噴漆再組裝，制成能夠真實(shí)反映整車或者局部型面和搭接特征的實(shí)物模型，然后進(jìn)行評審的方法。實(shí)物模型驗(yàn)證優(yōu)點(diǎn)明顯，真實(shí)感強(qiáng)，可以一定程度地表現(xiàn)噴漆效果（如圖6所示），通過設(shè)計(jì)可以實(shí)現(xiàn)配合（間隙/面差）可調(diào)。但是其加工周期長，加工成本高，需要額外的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，且并不能完全滿足體現(xiàn)零部件表面材質(zhì)的需求（特殊工藝無法體現(xiàn)）。例如對于發(fā)動機(jī)艙評審的需求，如果要制作一個模型，成本和時間耗費(fèi)較大[2]。

圖6 汽車產(chǎn)品感知質(zhì)量實(shí)物驗(yàn)證模型

由此可見，傳統(tǒng)的2種評審方法各有優(yōu)點(diǎn)，但是并不能完全滿足感知質(zhì)量靜態(tài)評審越來越高的要求，在項(xiàng)目前期缺乏試制樣車階段，對感知質(zhì)量工作的開展有較大的影響。

3 虛擬渲染軟件在感知質(zhì)量評審中的應(yīng)用

通過分析，感知質(zhì)量靜態(tài)評審的需求主要體現(xiàn)在：能夠真實(shí)模擬實(shí)車的型面特征、材質(zhì)和搭接關(guān)系，提供一個有效的評審環(huán)境，幫助相關(guān)人員和團(tuán)隊(duì)進(jìn)行數(shù)模檢查、問題跟蹤和狀態(tài)驗(yàn)證。

經(jīng)過對需求的仔細(xì)分析，發(fā)現(xiàn)最大的難點(diǎn)在于材質(zhì)的反映。盡管傳統(tǒng)的2種方法都具有一定的體現(xiàn)材質(zhì)的能力，但是實(shí)際效果始終不能完全滿足感知質(zhì)量的需求。所以需要引入新的方法來解決這一問題。

開展跨行業(yè)的橫向研究后，團(tuán)隊(duì)找到一款可以支持感知質(zhì)量工作的軟件——VRED（全稱Virtual reality editor），其專門用于汽車設(shè)計(jì)高端實(shí)時可視化的解決方案。

這款軟件為靜態(tài)感知質(zhì)量團(tuán)隊(duì)提供了一套強(qiáng)大、創(chuàng)新的虛擬現(xiàn)實(shí)解決方案，能夠快速高效地完成工程數(shù)模及A面的渲染可視化，可以滿足研發(fā)過程中各節(jié)點(diǎn)的評審要求。與現(xiàn)有評審手段對比，VRED評審方法兼顧物理模型的技術(shù)指標(biāo)優(yōu)點(diǎn)和UG/Vis Mockup數(shù)模評審的商業(yè)指標(biāo)優(yōu)點(diǎn)，且在部分要求上均勝于這2種傳統(tǒng)方法，能夠很好地與現(xiàn)有手段形成互補(bǔ)，完善評審方法，提高設(shè)計(jì)前期的問題發(fā)現(xiàn)率，使得項(xiàng)目研發(fā)效率有效提升。在現(xiàn)階段，技術(shù)方面的主要優(yōu)勢在于能夠更好地反映整車各種表面工藝和材質(zhì)的質(zhì)感，更真實(shí)地體現(xiàn)實(shí)車的視覺效果，并在原始靜態(tài)虛擬評審的基礎(chǔ)上，一定程度地實(shí)現(xiàn)內(nèi)外飾開閉件的動態(tài)視覺效果評審。

以圖5和圖6所示區(qū)域?yàn)槔恼乱呀?jīng)展示了針對該區(qū)域的2種評審方法的實(shí)際效果以及優(yōu)缺點(diǎn)。圖7示出使用VRED對A面數(shù)據(jù)進(jìn)行渲染后得到的視覺效果。通過對比可以明顯看到，真實(shí)感較實(shí)物模型評審和虛擬軟件評審都有更進(jìn)一步的提高。而對比商業(yè)指標(biāo)，在成本和周期上相較實(shí)物模型評審有明顯優(yōu)勢。

圖7 VRED對汽車A面數(shù)據(jù)渲染效果的案例

除了靜態(tài)外觀評審，VRED還能支持一些功能件和運(yùn)動件的視覺效果評審，比如車燈的打開效果（如圖8所示）和四門兩蓋的開閉效果（如圖9所示）。

圖8 VRED模擬汽車尾燈/制動燈點(diǎn)亮效果

圖9 VRED模擬MPV后備箱開啟過程

感知質(zhì)量團(tuán)隊(duì)通過引入VRED軟件，制定了完整的虛擬評審流程：1）日常按需可以實(shí)時對相關(guān)區(qū)域進(jìn)行虛擬評審，并召集相關(guān)人員和團(tuán)隊(duì)聯(lián)合工作，對單一問題進(jìn)行驗(yàn)證；2）根據(jù)整車開發(fā)流程設(shè)定的數(shù)據(jù)發(fā)布關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，召集正式的整車聯(lián)合評審活動，集合項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)、設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)、工程團(tuán)隊(duì)和質(zhì)量團(tuán)隊(duì)等干系人，評審經(jīng)過材質(zhì)渲染的整車內(nèi)外飾數(shù)據(jù)（包括內(nèi)外飾第二表面、發(fā)動機(jī)艙和后備箱），發(fā)現(xiàn)、評審和驗(yàn)證問題。通過這項(xiàng)工作的開展，可以在項(xiàng)目前期有效構(gòu)建一個包含整車和局部的靜態(tài)感知質(zhì)量虛擬評審機(jī)制，在保證真實(shí)視覺效果的同時，避免由于問題發(fā)現(xiàn)過晚而導(dǎo)致后期更改產(chǎn)生額外成本。

4 結(jié)論

因?yàn)楦兄|(zhì)量本身主觀性的特點(diǎn)，項(xiàng)目研發(fā)過程中感知質(zhì)量研發(fā)工作需要大量的評審和驗(yàn)證環(huán)節(jié)，所以需要一種精度高、真實(shí)感強(qiáng)、即時可調(diào)、快速響應(yīng)及成本低廉的評審方法來滿足日常工作需求。文章從傳統(tǒng)評審方法入手，分析其優(yōu)缺點(diǎn)，總結(jié)出關(guān)鍵因素，然后橫向開展研究，探索可以借鑒的方法，并成功找到一款適用于日常工作的軟件，將其引入感知質(zhì)量工作。經(jīng)實(shí)際項(xiàng)目驗(yàn)證，有效提升了評審驗(yàn)證效果，縮短了前期準(zhǔn)備（加工）時間，降低了評審成本，減少了項(xiàng)目后期發(fā)現(xiàn)遺漏問題的數(shù)量，有效控制了后期更改造成的額外成本，提升了項(xiàng)目研發(fā)質(zhì)量，最終為顧客呈現(xiàn)出高感知質(zhì)量的汽車產(chǎn)品。