虛擬渲染軟件在汽車感知質量開發中的應用

林樹楠

（泛亞汽車技術中心有限公司）

隨著中國汽車工業的發展，感知質量受到了各車企研發中心越來越多的重視。提升產品的感知質量，能讓顧客不需要長期使用就能對產品本身的設計、制造等過程（特別是做工和材質等方面）的質量有一個全面的主觀評價，幫助顧客對于產品建立實際的認知，并進一步支持顧客做出購買的決定[1]。對于汽車研發中心而言，在項目開發階段有效地識別問題、判斷問題和驗證問題，是幫助產品提升感知質量表現的重要途徑。在研發早期，并沒有實車供團隊評審驗證。所以，開發出一種適用于項目前期，能夠有效模擬實車視覺效果的評審方法，幫助團隊盡早發現并解決問題，是感知質量團隊的工作重點。

1 汽車產品感知質量簡介

汽車感知質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知感受的問題都屬于這個領域，甚至包括顧客對于品牌的認知。通常就研發來說，更關注的主要分為靜態感知質量和動態感知質量兩方面。其中動態是指在實際駕駛體驗過程中，客戶的認知反饋，靜態則會涵蓋人的五感。文章重點討論靜態感知質量中的視覺質量。

視覺感知質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域質量反映的認知。就整車可見范圍而言，主要分為：1）內外飾視覺質量，即整車內外飾直接可見區域在做工、材質、科技感及精細程度等方面的質量表現；2）內外飾第二表面視覺質量，指外飾四門兩蓋打開后，在分縫線以內，密封條之外區域，內飾儲物盒等蓋板打開后的內部表面在工藝、表面處理及設計感方面給客戶帶來的主觀感受；3）前艙視覺質量，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）行李箱視覺質量，即后蓋打開后，后蓋背面和行李箱內部的表面材質選擇、型面處理、結構隱藏及毗鄰零件的配合等給客戶造成的視覺印象[2]。

這些區域材質的選擇是否符合甚至超越車型的定位，特征設計是否匹配呼應，表面處理是否簡潔規整，工藝選擇是否合理從而提升毗鄰零件相互配合的精細程度等，都是提升汽車產品視覺感知質量的關鍵因素，也是感知質量工程師在項目研發過程中常規關注的工作內容。

常規項目中出現的視覺感知質量典型問題，如圖1～圖 4 所示[3]。

圖1 汽車產品典型視覺感知質量問題（零件配合）

圖2 汽車產品典型視覺感知質量問題（老鼠洞）

圖3 汽車產品典型視覺感知質量問題（看穿）

圖4 汽車產品典型視覺感知質量問題（型面不規整）

以上這些問題，是感知質量團隊在項目開發過程中重點關注的典型問題。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注這些問題，并能夠分辨出不同產品的表現優劣。這些問題影響他們對產品做工等方面的評價。

2 汽車產品感知質量評審方法

在項目研發過程中，感知質量工程師通過不同的評審方法發現感知質量問題，并推動問題優化和解決，直到最終視覺效果經過驗證滿足客戶需求。在這個過程中，通常采用的評審方法主要有虛擬數據評審和實物模型評審2種[3]。文章就這2種方法在利用過程中的優缺點進行分析。

虛擬數據評審是指用常規的CAD軟件直接對上游團隊發布的A面數據/工程數據進行視覺評審，如圖5所示。主要優點為：使用成本低；上游數據發布后可以即時開展評審，響應速度快，評審角度和縮放比例可以自由調整。但是虛擬數據評審缺點也很明顯：無法模擬真實視角，無法體現真實材質，缺乏真實感[2]。

圖5 汽車產品感知質量虛擬數據評審

實物模型評審是指將上游發布的數據進行結構設計，經復合材料（通常使用代木）銑削加工后噴漆再組裝，制成能夠真實反映整車或者局部型面和搭接特征的實物模型，然后進行評審的方法。實物模型驗證優點明顯，真實感強，可以一定程度地表現噴漆效果（如圖6所示），通過設計可以實現配合（間隙/面差）可調。但是其加工周期長，加工成本高，需要額外的結構設計，且并不能完全滿足體現零部件表面材質的需求（特殊工藝無法體現）。例如對于發動機艙評審的需求，如果要制作一個模型，成本和時間耗費較大[2]。

圖6 汽車產品感知質量實物驗證模型

由此可見，傳統的2種評審方法各有優點，但是并不能完全滿足感知質量靜態評審越來越高的要求，在項目前期缺乏試制樣車階段，對感知質量工作的開展有較大的影響。

3 虛擬渲染軟件在感知質量評審中的應用

通過分析，感知質量靜態評審的需求主要體現在：能夠真實模擬實車的型面特征、材質和搭接關系，提供一個有效的評審環境，幫助相關人員和團隊進行數模檢查、問題跟蹤和狀態驗證。

經過對需求的仔細分析，發現最大的難點在于材質的反映。盡管傳統的2種方法都具有一定的體現材質的能力，但是實際效果始終不能完全滿足感知質量的需求。所以需要引入新的方法來解決這一問題。

開展跨行業的橫向研究后，團隊找到一款可以支持感知質量工作的軟件——VRED（全稱Virtual reality editor），其專門用于汽車設計高端實時可視化的解決方案。

這款軟件為靜態感知質量團隊提供了一套強大、創新的虛擬現實解決方案，能夠快速高效地完成工程數模及A面的渲染可視化，可以滿足研發過程中各節點的評審要求。與現有評審手段對比，VRED評審方法兼顧物理模型的技術指標優點和UG/Vis Mockup數模評審的商業指標優點，且在部分要求上均勝于這2種傳統方法，能夠很好地與現有手段形成互補，完善評審方法，提高設計前期的問題發現率，使得項目研發效率有效提升。在現階段，技術方面的主要優勢在于能夠更好地反映整車各種表面工藝和材質的質感，更真實地體現實車的視覺效果，并在原始靜態虛擬評審的基礎上，一定程度地實現內外飾開閉件的動態視覺效果評審。

以圖5和圖6所示區域為例，文章已經展示了針對該區域的2種評審方法的實際效果以及優缺點。圖7示出使用VRED對A面數據進行渲染后得到的視覺效果。通過對比可以明顯看到，真實感較實物模型評審和虛擬軟件評審都有更進一步的提高。而對比商業指標，在成本和周期上相較實物模型評審有明顯優勢。

圖7 VRED對汽車A面數據渲染效果的案例

除了靜態外觀評審，VRED還能支持一些功能件和運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/制動燈點亮效果

圖9 VRED模擬MPV后備箱開啟過程

感知質量團隊通過引入VRED軟件，制定了完整的虛擬評審流程：1）日常按需可以實時對相關區域進行虛擬評審，并召集相關人員和團隊聯合工作，對單一問題進行驗證；2）根據整車開發流程設定的數據發布關鍵節點，召集正式的整車聯合評審活動，集合項目團隊、設計團隊、工程團隊和質量團隊等干系人，評審經過材質渲染的整車內外飾數據（包括內外飾第二表面、發動機艙和后備箱），發現、評審和驗證問題。通過這項工作的開展，可以在項目前期有效構建一個包含整車和局部的靜態感知質量虛擬評審機制，在保證真實視覺效果的同時，避免由于問題發現過晚而導致后期更改產生額外成本。

4 結論

因為感知質量本身主觀性的特點，項目研發過程中感知質量研發工作需要大量的評審和驗證環節，所以需要一種精度高、真實感強、即時可調、快速響應及成本低廉的評審方法來滿足日常工作需求。文章從傳統評審方法入手，分析其優缺點，總結出關鍵因素，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，將其引入感知質量工作。經實際項目驗證，有效提升了評審驗證效果，縮短了前期準備（加工）時間，降低了評審成本，減少了項目后期發現遺漏問題的數量，有效控制了后期更改造成的額外成本，提升了項目研發質量，最終為顧客呈現出高感知質量的汽車產品。