虚拟渲染软件在汽车感知质量开发中的应用

林树楠

（泛亚汽车技术中心有限公司）

随着中国汽车工业的发展，感知质量受到了各车企研发中心越来越多的重视。提升产品的感知质量，能让顾客不需要长期使用就能对产品本身的设计、制造等过程（特别是做工和材质等方面）的质量有一个全面的主观评价，帮助顾客对于产品建立实际的认知，并进一步支持顾客做出购买的决定[1]。对于汽车研发中心而言，在项目开发阶段有效地识别问题、判断问题和验证问题，是帮助产品提升感知质量表现的重要途径。在研发早期，并没有实车供团队评审验证。所以，开发出一种适用于项目前期，能够有效模拟实车视觉效果的评审方法，帮助团队尽早发现并解决问题，是感知质量团队的工作重点。

1 汽车产品感知质量简介

汽车感知质量的定义在宏观上讨论范畴非常广泛，可以说一切引起客户主观认知感受的问题都属于这个领域，甚至包括顾客对于品牌的认知。通常就研发来说，更关注的主要分为静态感知质量和动态感知质量两方面。其中动态是指在实际驾驶体验过程中，客户的认知反馈，静态则会涵盖人的五感。文章重点讨论静态感知质量中的视觉质量。

视觉感知质量是指客户在绕车观看的过程中，通过眼睛获取对汽车表面可见区域质量反映的认知。就整车可见范围而言，主要分为：1）内外饰视觉质量，即整车内外饰直接可见区域在做工、材质、科技感及精细程度等方面的质量表现；2）内外饰第二表面视觉质量，指外饰四门两盖打开后，在分缝线以内，密封条之外区域，内饰储物盒等盖板打开后的内部表面在工艺、表面处理及设计感方面给客户带来的主观感受；3）前舱视觉质量，即前盖打开后，客户对于核心部分的零件位置布置、管路线束走向、饰盖表面处理及钣金衬垫配合等视觉效果的反馈；4）行李箱视觉质量，即后盖打开后，后盖背面和行李箱内部的表面材质选择、型面处理、结构隐藏及毗邻零件的配合等给客户造成的视觉印象[2]。

这些区域材质的选择是否符合甚至超越车型的定位，特征设计是否匹配呼应，表面处理是否简洁规整，工艺选择是否合理从而提升毗邻零件相互配合的精细程度等，都是提升汽车产品视觉感知质量的关键因素，也是感知质量工程师在项目研发过程中常规关注的工作内容。

常规项目中出现的视觉感知质量典型问题，如图1～图 4 所示[3]。

图1 汽车产品典型视觉感知质量问题（零件配合）

图2 汽车产品典型视觉感知质量问题（老鼠洞）

图3 汽车产品典型视觉感知质量问题（看穿）

图4 汽车产品典型视觉感知质量问题（型面不规整）

以上这些问题，是感知质量团队在项目开发过程中重点关注的典型问题。从对近年来的客户反馈研究来看，越来越多的普通顾客也逐渐开始关注这些问题，并能够分辨出不同产品的表现优劣。这些问题影响他们对产品做工等方面的评价。

2 汽车产品感知质量评审方法

在项目研发过程中，感知质量工程师通过不同的评审方法发现感知质量问题，并推动问题优化和解决，直到最终视觉效果经过验证满足客户需求。在这个过程中，通常采用的评审方法主要有虚拟数据评审和实物模型评审2种[3]。文章就这2种方法在利用过程中的优缺点进行分析。

虚拟数据评审是指用常规的CAD软件直接对上游团队发布的A面数据/工程数据进行视觉评审，如图5所示。主要优点为：使用成本低；上游数据发布后可以即时开展评审，响应速度快，评审角度和缩放比例可以自由调整。但是虚拟数据评审缺点也很明显：无法模拟真实视角，无法体现真实材质，缺乏真实感[2]。

图5 汽车产品感知质量虚拟数据评审

实物模型评审是指将上游发布的数据进行结构设计，经复合材料（通常使用代木）铣削加工后喷漆再组装，制成能够真实反映整车或者局部型面和搭接特征的实物模型，然后进行评审的方法。实物模型验证优点明显，真实感强，可以一定程度地表现喷漆效果（如图6所示），通过设计可以实现配合（间隙/面差）可调。但是其加工周期长，加工成本高，需要额外的结构设计，且并不能完全满足体现零部件表面材质的需求（特殊工艺无法体现）。例如对于发动机舱评审的需求，如果要制作一个模型，成本和时间耗费较大[2]。

图6 汽车产品感知质量实物验证模型

由此可见，传统的2种评审方法各有优点，但是并不能完全满足感知质量静态评审越来越高的要求，在项目前期缺乏试制样车阶段，对感知质量工作的开展有较大的影响。

3 虚拟渲染软件在感知质量评审中的应用

通过分析，感知质量静态评审的需求主要体现在：能够真实模拟实车的型面特征、材质和搭接关系，提供一个有效的评审环境，帮助相关人员和团队进行数模检查、问题跟踪和状态验证。

经过对需求的仔细分析，发现最大的难点在于材质的反映。尽管传统的2种方法都具有一定的体现材质的能力，但是实际效果始终不能完全满足感知质量的需求。所以需要引入新的方法来解决这一问题。

开展跨行业的横向研究后，团队找到一款可以支持感知质量工作的软件——VRED（全称Virtual reality editor），其专门用于汽车设计高端实时可视化的解决方案。

这款软件为静态感知质量团队提供了一套强大、创新的虚拟现实解决方案，能够快速高效地完成工程数模及A面的渲染可视化，可以满足研发过程中各节点的评审要求。与现有评审手段对比，VRED评审方法兼顾物理模型的技术指标优点和UG/Vis Mockup数模评审的商业指标优点，且在部分要求上均胜于这2种传统方法，能够很好地与现有手段形成互补，完善评审方法，提高设计前期的问题发现率，使得项目研发效率有效提升。在现阶段，技术方面的主要优势在于能够更好地反映整车各种表面工艺和材质的质感，更真实地体现实车的视觉效果，并在原始静态虚拟评审的基础上，一定程度地实现内外饰开闭件的动态视觉效果评审。

以图5和图6所示区域为例，文章已经展示了针对该区域的2种评审方法的实际效果以及优缺点。图7示出使用VRED对A面数据进行渲染后得到的视觉效果。通过对比可以明显看到，真实感较实物模型评审和虚拟软件评审都有更进一步的提高。而对比商业指标，在成本和周期上相较实物模型评审有明显优势。

图7 VRED对汽车A面数据渲染效果的案例

除了静态外观评审，VRED还能支持一些功能件和运动件的视觉效果评审，比如车灯的打开效果（如图8所示）和四门两盖的开闭效果（如图9所示）。

图8 VRED模拟汽车尾灯/制动灯点亮效果

图9 VRED模拟MPV后备箱开启过程

感知质量团队通过引入VRED软件，制定了完整的虚拟评审流程：1）日常按需可以实时对相关区域进行虚拟评审，并召集相关人员和团队联合工作，对单一问题进行验证；2）根据整车开发流程设定的数据发布关键节点，召集正式的整车联合评审活动，集合项目团队、设计团队、工程团队和质量团队等干系人，评审经过材质渲染的整车内外饰数据（包括内外饰第二表面、发动机舱和后备箱），发现、评审和验证问题。通过这项工作的开展，可以在项目前期有效构建一个包含整车和局部的静态感知质量虚拟评审机制，在保证真实视觉效果的同时，避免由于问题发现过晚而导致后期更改产生额外成本。

4 结论

因为感知质量本身主观性的特点，项目研发过程中感知质量研发工作需要大量的评审和验证环节，所以需要一种精度高、真实感强、即时可调、快速响应及成本低廉的评审方法来满足日常工作需求。文章从传统评审方法入手，分析其优缺点，总结出关键因素，然后横向开展研究，探索可以借鉴的方法，并成功找到一款适用于日常工作的软件，将其引入感知质量工作。经实际项目验证，有效提升了评审验证效果，缩短了前期准备（加工）时间，降低了评审成本，减少了项目后期发现遗漏问题的数量，有效控制了后期更改造成的额外成本，提升了项目研发质量，最终为顾客呈现出高感知质量的汽车产品。