基于XR的汽车开发决策

本文概述了扩展现实 （XR），重点介绍了 3D 可视化和 XR 的优势，并解释了 XR 在汽车开发中的不同用例。

什么是XR

扩展现实 （XR） 是虚拟现实、增强现实和混合现实的总称。“X”可以被视为代表任何当前或未来空间计算技术的变量。

虚拟现实（VR）是完全身临其境的。这一切都是虚拟的，与现实世界没有任何联系。例如，要求您在体验VR应用程序时佩戴头戴式显示器（HMD）或坐在椅子上的应用程序。除了工业解决方案，游戏也是VR使用方式的流行例子。

增强现实（AR）是现实世界的叠加。AR应用程序最著名的例子可能是Pokémon GO，这是一款游戏，您可以在其中收集现实生活中捕获的虚拟口袋妖怪。另一个例子是智能手机显示屏，其中3D图像在2D目录前面弹出。用于汽车、飞机驾驶舱导航或集成到头盔中的平视显示器也使用AR。

混合现实 （MR） 是真实世界和虚拟世界的结合。一个例子是座椅降压（连接方向盘和座椅的框架），它允许您查看虚拟汽车并从真实方向盘获得触觉反馈。在Varjo XR-3设备的情况下，混合现实还可以涉及在HMD前的VR中可以看到自己的双手。混合现实也可以是真实汽车旁边的虚拟汽车，通过平板电脑看到。

相关 – 沉浸式设计：用虚拟现实改造建筑

XR 和 3D 可视化的优势

3D 可视化的一般好处是降低成本、提高效率和更大的灵活性。

降低成本
在虚拟设计验证过程中，您可以通过改用虚拟原型来减少粘土和立方体模型的数量。粘土模型是确保设计过程所必需的，但非常昂贵。立方模型对于确保工程过程是必要的，但成本更高。通常，如果您依赖 3D 可视化，则需要更少的原型和硬件。

提高效率
通过 3D 可视化提高流程效率。您不必等待硬件构建完成;您可以根据 3D 可视化来决定。无论如何，数据都是用3D软件创建的，并且已经可用。

更大的灵活性
可以在一个文件中可视化所有可能的产品变体，以及在开发过程中提供不同的设计和工程解决方案。您可以模拟外部的前后灯、内部的环境光以及复杂的灯光动画，例如解锁门时的欢迎场景。设计可以在不同的环境中进行比较，例如景观和室内设计。也可以在照相馆场景中点亮它，以探索营销潜力。任何人都可以通过实时应用程序或渲染图像访问 3D 可视化。

XR与传统3D相比的优势

由于在XR中对产品进行了真正的3D表示，因此可以实现更多的真实感。您可以更好地判断表面和接缝，并切实了解产品的外观。作为用户，您更多地参与其中，并对产品有更好的情感理解。借助完全身临其境的跟踪技术，您可以进行逼真的人体工程学研究。例如，与传统的CAVE相比，XR更具成本效益，需要更少的空间，并且可以更灵活地使用，例如，在贸易展览会上收集参观者的重要反馈或展示新设计。在虚拟协作期间，您可以将现实世界与虚拟世界相结合，并利用两者来做出更好的决策。

XR在汽车中的用例

使用虚拟现实进行评估

当使用XR进行汽车评估时，设置是一个头戴式显示器，连接到具有良好图形卡的高端PC，可以轻松跟踪身体位置和头部运动。它可以是由内而外的跟踪技术，占用更少的空间，可以更灵活地设置，也可以是带有其他外部跟踪器的由外而内的跟踪，例如带有灯塔基站的HTC Vive。在VR中跟踪手部位置和显示手部的VR控制器是可选的，但这会带来更好的沉浸感。可能的用例包括在白天和夜间场景中评估表面、材料和灯光。

使用 MR 进行评估 - 内饰

从MR开始评估室内设计，设置是HMD，对身体，头部运动，手和座椅的复杂跟踪。车辆的其他3D打印部件，如仪表板、中控台和车门，可以安装在座椅上。这样可以在MR中对表面进行触觉表示，以便用户可以触摸和感受设计。

用例包括材料和表面评估、HMI 概念、环境照明和人体工程学研究。对于HMI设计，您可以直接在VRED场景中测试使用HTML 5或Qt Designer编程的点击虚拟人。通过启用手部跟踪和车辆的物理表示，例如 3D 打印的仪表板和门表面，您可以探索整个内部，包括显示内容。如果在VRED中准备了设计的夜间场景，也可以在MR中查看底部的环境光和照明图标。您还可以计算逼真的灯光模拟以及动画欢迎场景。可以测试换档、遮阳板和储物箱的可访问性，所有这些都是虚拟的，并且使用逼真的材料。

使用 MR 进行评估 - 外部

外部评估的设置看起来类似于内部评估的设置，但您不需要座位降压。对物理表示的需求取决于您的用例。手在外部评估中不太重要，手部跟踪可以由VR控制器完成。用例包括将真实汽车与虚拟汽车进行比较。在设计变更投入生产之前，您可以查看和评估真实现有车辆上的虚拟改款零件。可以在真实环境中查看虚拟车辆，也可以在汽车的物理表示（如粘土模型）上评估虚拟材质。借助 Varjo 和 Ultraleap 启用的高级手部跟踪方法，您还可以在 VR 中查看您的真实手部。

虚拟协作

对于虚拟协作，您需要一台高端 PC 或笔记本电脑、一台用于加入 VR 协作的 HMD，当然还需要稳定的互联网连接。好处包括：

• 轻松访问任何角色。即使是非可视化专家也可以使用准备好的数据集访问虚拟协作。
• 参与者无论身在何处，都可以从任何地方访问以交流想法。
• 来自不同部门的几位专家可以同时处理同一数据集。可以采取他人的观点并一起探索产品。这样可以实现更紧密的协作。

基于云的工作流

除了使用的硬件外，快速的无线互联网连接（如5G移动网络）是基于云的工作流程最重要的方面。主要优点是不再需要昂贵的本地硬件。用户可以从平板电脑、手机、HMD 或笔记本电脑等多个设备进行访问。不受限制的设备使您摆脱烦人的电缆。内容可以直接流式传输到无线 HMD。好处包括不会绊倒电缆，没有复杂的外部跟踪器设置/天花板上的特殊安装来处理电缆，并且没有空间限制，因此用户不会被连接到他或她的HMD的电缆拉回。

基于云的工作流程可实现广泛的参与。用户可以从任何地方访问，因为他们拥有高速WiFi，并且可以从家庭办公室参与。您的愿景可以与客户、同事或其他利益相关者等任何人共享。分享您的设计的可能性是无穷无尽的。渲染功率可以按需扩展。如果您想使用逼真的反射、照明和着色来评估您的 VRED 场景，您只需解锁更多渲染节点，就可以使用实时 GPU 光线追踪来评估您的设计。或者，如果您有重要的演示文稿，则可以在一夜之间渲染离线动画，并在第二天进行演示。

相关非盟会议

• 汽车可视化的惊人未来
• VRED 中的光模拟
• 渲染自由度：一个数据集，用于离线和实时渲染、XR 和移动
• VRED 中的 HMI：产品开发生命周期中 3D 模型的 UX 和 UI 验证
• 虚拟现实设计的下一个重要步骤

通过完整课程了解更多信息。

Tillmann Dorsch 是 Autodesk 产品管理团队的可视化 （VRED） 产品负责人。他拥有 3D 可视化背景，在过去的 10 年里，他一直担任 3D 艺术家、可视化专家和顾问，主要从事汽车工作，负责创建视觉效果、保护虚拟流程和管理汽车配置器。在加入欧特克之前，他曾为不同的客户和不同的公司工作。Tillmann学习虚拟设计，并拥有国际管理MBA学位。