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헤드업 디스플레이 (HUDs)는 운전자의 안전과 편의성을 향상시켜 자동차 산업에 혁명을 일으켰습니다. HUD는 필요한 정보를 자동차 전면 유리에 투영함으로써 운전자가 계기판을 내려다보지 않고도 도로에 집중할 수 있도록 해줍니다. CODE V와 LucidShape CAA V5 Based는 HUD를 설계, 시뮬레이션, 및 시각화하여 최적의 성능과 운전자 만족을 보장하는 데 활용됩니다.
Motivation and Advantages of HUDs
HUD의 활용성 및 강점
헤드업 디스플레이 (HUD) 의 주요 목표는 자동차 앞 몇 미터 앞 유리창에 정보를 가상 이미지로 투사하는 것입니다. 이 기술은 기존의 계기판 디스플레이에 비해 상당한 이점을 제공합니다. 첫번째로 운전자가 고개를 들고 도로를 주시할 수 있어 주의 산만으로 인한 사고 위험을 줄일 수 있습니다. 둘째, 가상 이미지는 눈의 조절을 덜 필요로 하여 장시간 운전 시 스트레스와 피로를 줄여줍니다. HUD는 중요한 정보로 운전자의 시야를 향상시켜 보다 안전하고 편안한 운전 경험에 기여합니다.
예) 자동차 전면 유리창에 비친 헤드업 디스플레이의 모습
Designing and Optimizing HUDs with Synopsys Solutions
CODE V를 활용한 HUD 설계 및 최적화
CODE V는 HUD의 광학 설계에 중요한 역할을 하는 순차 광선 추적 소프트웨어입니다. 이는 광선 경로를 일련의 면으로 정의하므로 이미징 광학 설계에 이상적입니다. HUD의 맥락에서 CODE V는 주로 미러 디자인에 사용됩니다. 이 소프트웨어를 사용하면 다양한 변수를 정의하고 수차를 최소화하여 자유형 미러를 최적화 할 수 있습니다. 또한 CODE V는 Distortion grid, Point spread functions, Spot diagram과 같은 필수 분석 도구를 제공하여 광학 시스템의 최고 품질을 보장합니다.
CODE V를 사용하여 자유형 미러를 포함한 이미징 시스템을 모델링하고 최적화합니다.
CODE V는 여러 분야에서 탁월하지만, 고급 미광 분석 및 고스트 이미지 시뮬레이션을 위해서 Synopsys는 LucidShape CAA V5 Based를 제공합니다. 이 도구는 포괄적인 경로 정의를 허용하고 산란 속성을 통합하여 향상된 시뮬레이션 및 테스트 기능을 제공합니다.
LucidShape CAA V5 Based에서의 시뮬레이션 및 테스팅
LucidShape CAA V5 Based는 포괄적인 시뮬레이션 기능을 제공하여 CODE V를 보완하는 비순차적 광선 추적 소프트웨어입니다. Monte Carlo 알고리즘을 사용하여 모든 경로를 한번에 시뮬레이션 하므로 보다 정확하고 상세한 분석이 가능합니다. 이 소프트웨어는 CATIA에 추가할 수 있는 HUD 하우징을 설계하고 테스트하는 데 특히 유용합니다. LucidShape의 뛰어난 역방향 시뮬레이션 기능은 광도 카메라 센서에서 PGU (Picture Generation Unit)로 광선을 발사하여 정확하고 훨씬 빠른 결과를 보장합니다.
LucidShape CAA V5 Based는 Monte Carlo 알고리즘, 동시 경로 시뮬레이션, CATIA 하우징 통합, 휘도 카메라에서 PGU까지의 역방향 시뮬레이션 및 GPU 시뮬레이션 지원을 통해 복잡한 비순차 광선 추적을 제공합니다.
LucidShape은 또한 균질성 검사 및 고스트 이미지 시뮬레이션에도 뛰어납니다. Advanced analysis 도구를 사용하면 맞춤형 측정 영역과 다양한 계산이 가능하여 디스플레이 전반에 걸쳐 균일성을 보장할 수 있습니다. 또한 이 소프트웨어는 색의 균질성을 시뮬레이션하고 결과를 규제 표준과 비교할 수 있습니다.
LucidShape CAA V5 Based에서는 고스트 이미지 및 색 균질성을 평가할 수 있습니다.
LucidShape CAA V5 Based에서의 시각화 및 렌더링
사실에 가까운 렌더링을 위해 LucidShape CAA V5 Based는 HDR 파일을 사용하여 환경 광원을 생성하고 설계자가 다양한 조명 조건에서 최종 제품을 평가하는 데 도움을 주는 현실에 가까운 사실적 시각화를 제공합니다.
LucidShape CAA V5 Based를 활용한 외부 환경에 겹쳐진 광원의 사실적 렌더링
PGU (Picture Generation Unit)과 환경 광원을 중첩하고 개별적으로 제어하여 환경적 조건이나 HUD의 밝기를 변경할 수 있습니다. HEVI (Human Eye Vision Image)를 사용하면 마치 우리 눈으로 보는 것처럼 시뮬레이션 결과를 시각화 할 수 있습니다. 규모는 눈의 동적 특성에 맞게 조정되며 어두운 환경에서 밝은 광원이 관찰될 때 눈부심과 같은 일부 생리적 효과를 추가할 수 있습니다.
LucidShape CAA V5 Based를 사용한 외부 환경에 겹쳐진 광원의 포토 리얼 렌더링
파노라마를 사용하면 마치 운전자의 눈이 정의된 Eyebox 내부에서 움직이는 것처럼 다양한 운전자의 위치를 한번에 시뮬레이션 할 수 있습니다. 이를 통해 Vignetting과 같은 효과를 분석할 수 있습니다.
휘도 카메라 센서, LucidShape CAA V5 Based로 파노라마를 만들 수 있습니다.
눈부심 없는 HEVI Scale, Eyebox 일부 영역에 약간의 Vignetting 있음
Conclusion
결론
CODE V 및 LucidShape CAA V5 Based를 포함하고 있는 Synopsys 광학 솔루션은 자동차 헤드업 디스플레이를 설계, 시뮬레이션, 시각화하기 위한 포괄적인 도구를 제공합니다. 이러한 첨단 기술을 활용하여 자동차 엔지니어는 운전자 안전을 강화하고 피로를 줄이며, 전반적인 운전 경험을 향상 시키는 헤드업 디스플레이를 만들 수 있습니다.