Head-Up Displays Are Ready for Their Moment in the Sun
ANSYS BLOG / December 16, 2024
Author: Mike Grove | Manager Application Engineering, Ansys
Steven LaCava | Lead Application Engineer, Ansys
https://www.ansys.com/blog/head-up-displays-are-ready-their-moment-sun
점점 더 붐비는 글로벌 시장에서 승리하기 위해 자동차 제조업체는 안전하고 편안한 운전 경험을 제공하는 혁신적인 차세대 기술을 제공하여 차별화를 꾀해야 합니다. 헤드업 디스플레이(HUD)는 혁신과 경쟁적 차별화의 핵심 영역으로 부상하고 있습니다.
운전자가 도로에 시선을 두고 산만함을 최소화하도록 돕기 위해 HUD는 속도계 판독값, 연료 수준, 내비게이션 안내 및 교통 경고와 같은 중요한 정보를 운전자의 시야에 있는 앞유리나 특수 거울에 투사합니다. 증강 현실의 한 형태인 HUD는 오늘날의 고급 운전자 지원 시스템(ADAS) 플랫폼의 중요한 구성 요소로서 항공 산업에서 상업용 자동차로 각색되었습니다.
운전자들이 이 최첨단 기술을 받아들이면서 HUD 시장이 폭발적으로 성장하고 있습니다. 사실, 향후 8년 동안 시장 규모가 거의 4배로 성장할 것으로 예상되며 , 2023년 16억 달러에서 2032년 70억 달러로 성장할 것으로 예상됩니다.
세계 최대의 자동차 제조업체들이 주의를 기울이고 있으며, 그에 따라 투자하고 있습니다. 그들의 초점은 현재 비교적 작은 HUD 영역을 전체 윈드실드에 걸쳐 확장하여 운전자가 도로에서 시선을 떼야 할 필요성을 최소화하는 것입니다. Ford , BMW , General Motors는 모두 풀 윈드실드 디스플레이에 대한 특허와 프로토타입에 투자하고 있습니다.
아마도 가장 야심찬 개발 노력은 현대 가 주도하고 있으며 , 2027년 모델 연도부터 윈드실드에 걸쳐 있는 HUD를 출시할 계획입니다. 현대는 또한 대시보드를 없애고 HUD의 유리 영역을 더욱 크게 만드는 재설계된 캐빈을 출시하고 있습니다.
Ansys를 통해 설계 최적화를 밝혀내다
HUD 개발은 항상 복잡한 디자인 과제로 특징지어졌는데, 주로 인간의 지각이 관련되어 있기 때문입니다. 교차 기능적 디자인 팀은 유리 강도 및 투사 시스템 비용과 같은 실질적인 문제뿐만 아니라 인간의 행동과 시각 능력의 차이도 해결해야 합니다. 디자이너는 고스트, 왜곡, 워핑 및 색수차와 같은 광범위한 가독성 및 조명 문제를 고려해야 합니다.
불확실성의 가장 큰 원인 중 하나는 스트레이 라이트로, 탐지기가 감지하거나 사람이 인지하는 의도치 않은 빛으로 정의됩니다. 스트레이 라이트가 HUD 자체의 광학 구성 요소에서 나오는 경우(예: 빛이 예상치 못한 방식으로 윈드실드 코팅에서 반사되는 경우) 운전자를 혼란스럽게 하거나 유리를 통해 시야를 가리는 유령 반사를 일으킬 수 있습니다. 스트레이 라이트는 태양이나 다가오는 헤드라이트와 같은 비광학 구성 요소에서 발생할 수도 있으며, 의도치 않은 눈부심을 일으킬 수 있습니다.
분명히 HUD의 표면적이 증가함에 따라, 디스플레이 데이터와 앞길의 가시성을 방해하는 흩어진 빛의 위험도 증가합니다. HUD 설계가 과학으로 성숙함에 따라 자동차 엔지니어링 팀은 이제 흩어진 빛과 그 영향을 완화하기 위한 다양한 도구와 모범 사례를 보유하고 있습니다. 그들은 HUD의 광학 구성 요소의 각도, 재료, 기판, 코팅 및 위치를 변경할 수 있습니다. 엔지니어는 또한 HUD 설계에 라이트 트랩(원치 않는 빛 경로에 대한 기계적 캐치)을 통합할 수 있습니다.
스트레이 라이트는 헤드업 디스플레이(HUD) 자체에서 발생할 수 있습니다. 여기서는 겹유리 조립체의 기판이 자동차 운전자에게 원치 않는 반사 또는 눈부심을 생성합니다.
하지만 어려운 질문이 남습니다. HUD 개발팀은 어떻게 인간 지각의 전체 범위를 정확하게 복제하고, 가능한 모든 스트레이 라이트 소스를 식별하고, 비용이 많이 드는 프로토타입 제작 및 물리적 테스트 단계 전에 원치 않는 광학 현상을 제거할 수 있을까요? 답은 엔지니어링 시뮬레이션입니다.
시뮬레이션은 HUD의 많은 구성 요소를 모델링하고, 수천 개의 잠재적인 작동 매개변수에서 성능을 복제하고, 저위험 가상 환경에서 설계 조정을 수행하여 스트레이 라이트와 그 효과를 최소화하는 유일한 빠르고 실행 가능하며 비용 효율적인 방법입니다. 엔지니어링 메트릭은 설계자가 미리 정의된 사양을 충족하는 데 도움이 될 수 있지만, 인간의 경험이 실제로 디스플레이 가독성에 어떤 영향을 미치는지 이해하는 것은 자동차 안전의 최고 기준을 보장하는 데 중요합니다.
시뮬레이션 분야의 리더인 Ansys는 두 가지 고급 솔루션을 제공합니다. Ansys Zemax OpticStudio 광학 시스템 설계 및 분석 소프트웨어 와 Ansys Speos CAD 통합 광학 및 조명 시뮬레이션 소프트웨어 입니다. 이 솔루션은 가장 발전되고 가장 큰 HUD 시스템의 실제 성능을 정확하게 복제합니다.
이 이미지는 외부 소스(태양)가 HUD에 표시된 데이터를 읽는 능력을 어떻게 방해하여 그림 생성 장치(PGU)를 손상시킬 수 있는지를 정확하게 보여줍니다.
지각의 예술 과 광학의 과학을 결합하다
OpticStudio 소프트웨어와 Speos 소프트웨어가 어떻게 함께 작동하여 스트레이 라이트를 감지하고 최소화하는지 이해하기 위해 Ansys 의 전문가가 만든 시뮬레이션 예를 살펴보겠습니다 . 이 두 가지 Ansys 솔루션을 적용하여 자동차 미러에 투사되는 HUD의 디자인을 최적화합니다.
OpticStudio 소프트웨어 에서 HUD 시스템을 최적화하여 광학 구성 요소로 인해 발생하는 스트레이 라이트를 완화하면서 예상되는 광학 성능을 달성할 수 있습니다. 이는 고스트 또는 태양 핫스팟 형태로 HUD 자체 내부 또는 외부에서 발생할 수 있으며, 투사된 이미지가 읽을 수 없게 되거나 더 나쁜 경우 PGU(Picture Generation Unit)가 손상될 수 있습니다. 거울 모양/각도, 재료 및 코팅을 조정하면 이러한 효과를 크게 최소화할 수 있습니다. PGU 열을 완화하기 위해 콜드 미러 필름을 추가하는 것과 같이 코팅 선택도 매우 중요할 수 있습니다.
Speos 소프트웨어 로 옮겨 실제 주행 상황에서 HUD에 대한 포괄적인 시스템 수준 분석을 수행합니다. 여기에는 추가 기계적 하우징 및 기타 비광학적 형상을 도입하는 것이 포함됩니다. 엔지니어는 HUD 시스템뿐만 아니라 외부 세계에서 발생하는 스트레이 라이트도 포함하여 최악의 스트레이 라이트 생성 조건을 결정하는 것으로 시작합니다. 그런 다음 스트레이 라이트가 HUD의 유리 표면, 기계적 하우징 또는 대시보드에 닿는 효과를 시뮬레이션합니다. 이러한 물체의 눈부심은 디스플레이의 가시성을 방해할 뿐만 아니라 운전자가 앞길을 방해받지 않고 볼 수 없게 합니다. 여기에서 인간 운전자의 관점에서 시각적 경험을 검증합니다. 눈부심, 피사계 심도 등을 통해 인간의 시각을 모방한 가상 세계에서 스트레이 라이트의 영향을 정확하게 "볼" 수 있습니다. 엔지니어는 "결과적인 광학적 현상이 단순히 성가신 일인가, 아니면 운전의 안전에 대한 실제 위협인가?"라고 스스로에게 물어볼 수 있습니다.
어느 경우든, 설계자는 Speos 소프트웨어를 사용하여 스트레이 라이트의 효과를 완화하는 설계 수정을 적용할 수도 있습니다. 예를 들어, 설계자는 눈부심이나 반사를 최소화하기 위해 디스플레이 소재 특성을 변경할 수 있습니다. 설계자는 더 확산되고 빛을 흡수하는 소재를 사용하는 효과를 테스트할 수 있습니다.
Ansys를 통한 시뮬레이션은 쉽고 빠른 설계 변경을 가능하게 할 뿐만 아니라 차세대 HUD를 개발하는 데 필요한 종류의 교차 기능 협업을 가능하게 합니다. 다양한 팀원이 설계의 실제 성능을 동적으로 시각화하고, 협업적으로 반복하고, 성공적인 가상 프로토타입을 만들 수 있도록 함으로써 Ansys 기반 시뮬레이션은 설계 신뢰도, 팀워크 및 혁신 수준을 극대화합니다.
빗방울이 있는 앞유리를 통해 HUD 가상 이미지를 시각화할 때의 과제인 인간의 눈 피사계 심도 조절
운전 디자인 리더십 및 안전 리더십
자동차 제조업체는 오늘날 어려운 입장에 처해 있습니다. 시장 수요로 인해 HUD와 같은 혁신적인 ADAS 안전 기능을 신속하게 출시해야 합니다. 하지만 자동차 제조업체가 브랜드를 차별화하는 차량 모델과 디지털 기술을 출시하기 위해 경쟁하는 동안 자동차 제조업체는 물리 계산이나 분석적 엄격성을 낮출 수 없습니다.
HUD에 많은 것이 달려 있기 때문에 Ansys를 통한 시뮬레이션은 두 가지의 장점을 모두 제공합니다. 실제 주행 조건에서 시스템 성능에 대한 포괄적이고 복잡한 분석과 설계 및 검증에 대한 빠르고 비용 효율적인 접근 방식을 결합한 것입니다. 안전은 HUD 설계 주기의 가장 초기 단계에서 고려할 수 있으며, 설계가 물리적 테스트를 받을 준비가 될 때까지 반복적 모델링을 계속할 수 있습니다.
모든 주요 자동차 제조업체는 디스플레이가 더 커지고 기능이 더 발전함에 따라 HUD 개발에 초점을 맞추고 있습니다. 이러한 야심 찬 계획을 달성하려면 OpticStudio 소프트웨어와 Speos 소프트웨어를 도구 상자에 통합하고 자동차 설계의 다른 선도적 모범 사례도 통합해야 합니다.
Ansys Optics Products Sales
담당자 (Direct) : 02-6096-5705
대표전화 : 02-2065-0726
E-mail: optical@radiantsolution.co.kr
Head-Up Displays Are Ready for Their Moment in the Sun
ANSYS BLOG / December 16, 2024
Author: Mike Grove | Manager Application Engineering, Ansys
Steven LaCava | Lead Application Engineer, Ansys
https://www.ansys.com/blog/head-up-displays-are-ready-their-moment-sun
점점 더 붐비는 글로벌 시장에서 승리하기 위해 자동차 제조업체는 안전하고 편안한 운전 경험을 제공하는 혁신적인 차세대 기술을 제공하여 차별화를 꾀해야 합니다. 헤드업 디스플레이(HUD)는 혁신과 경쟁적 차별화의 핵심 영역으로 부상하고 있습니다.
운전자가 도로에 시선을 두고 산만함을 최소화하도록 돕기 위해 HUD는 속도계 판독값, 연료 수준, 내비게이션 안내 및 교통 경고와 같은 중요한 정보를 운전자의 시야에 있는 앞유리나 특수 거울에 투사합니다. 증강 현실의 한 형태인 HUD는 오늘날의 고급 운전자 지원 시스템(ADAS) 플랫폼의 중요한 구성 요소로서 항공 산업에서 상업용 자동차로 각색되었습니다.
운전자들이 이 최첨단 기술을 받아들이면서 HUD 시장이 폭발적으로 성장하고 있습니다. 사실, 향후 8년 동안 시장 규모가 거의 4배로 성장할 것으로 예상되며 , 2023년 16억 달러에서 2032년 70억 달러로 성장할 것으로 예상됩니다.
세계 최대의 자동차 제조업체들이 주의를 기울이고 있으며, 그에 따라 투자하고 있습니다. 그들의 초점은 현재 비교적 작은 HUD 영역을 전체 윈드실드에 걸쳐 확장하여 운전자가 도로에서 시선을 떼야 할 필요성을 최소화하는 것입니다. Ford , BMW , General Motors는 모두 풀 윈드실드 디스플레이에 대한 특허와 프로토타입에 투자하고 있습니다.
아마도 가장 야심찬 개발 노력은 현대 가 주도하고 있으며 , 2027년 모델 연도부터 윈드실드에 걸쳐 있는 HUD를 출시할 계획입니다. 현대는 또한 대시보드를 없애고 HUD의 유리 영역을 더욱 크게 만드는 재설계된 캐빈을 출시하고 있습니다.
Ansys를 통해 설계 최적화를 밝혀내다
HUD 개발은 항상 복잡한 디자인 과제로 특징지어졌는데, 주로 인간의 지각이 관련되어 있기 때문입니다. 교차 기능적 디자인 팀은 유리 강도 및 투사 시스템 비용과 같은 실질적인 문제뿐만 아니라 인간의 행동과 시각 능력의 차이도 해결해야 합니다. 디자이너는 고스트, 왜곡, 워핑 및 색수차와 같은 광범위한 가독성 및 조명 문제를 고려해야 합니다.
불확실성의 가장 큰 원인 중 하나는 스트레이 라이트로, 탐지기가 감지하거나 사람이 인지하는 의도치 않은 빛으로 정의됩니다. 스트레이 라이트가 HUD 자체의 광학 구성 요소에서 나오는 경우(예: 빛이 예상치 못한 방식으로 윈드실드 코팅에서 반사되는 경우) 운전자를 혼란스럽게 하거나 유리를 통해 시야를 가리는 유령 반사를 일으킬 수 있습니다. 스트레이 라이트는 태양이나 다가오는 헤드라이트와 같은 비광학 구성 요소에서 발생할 수도 있으며, 의도치 않은 눈부심을 일으킬 수 있습니다.
분명히 HUD의 표면적이 증가함에 따라, 디스플레이 데이터와 앞길의 가시성을 방해하는 흩어진 빛의 위험도 증가합니다. HUD 설계가 과학으로 성숙함에 따라 자동차 엔지니어링 팀은 이제 흩어진 빛과 그 영향을 완화하기 위한 다양한 도구와 모범 사례를 보유하고 있습니다. 그들은 HUD의 광학 구성 요소의 각도, 재료, 기판, 코팅 및 위치를 변경할 수 있습니다. 엔지니어는 또한 HUD 설계에 라이트 트랩(원치 않는 빛 경로에 대한 기계적 캐치)을 통합할 수 있습니다.
스트레이 라이트는 헤드업 디스플레이(HUD) 자체에서 발생할 수 있습니다. 여기서는 겹유리 조립체의 기판이 자동차 운전자에게 원치 않는 반사 또는 눈부심을 생성합니다.
하지만 어려운 질문이 남습니다. HUD 개발팀은 어떻게 인간 지각의 전체 범위를 정확하게 복제하고, 가능한 모든 스트레이 라이트 소스를 식별하고, 비용이 많이 드는 프로토타입 제작 및 물리적 테스트 단계 전에 원치 않는 광학 현상을 제거할 수 있을까요? 답은 엔지니어링 시뮬레이션입니다.
시뮬레이션은 HUD의 많은 구성 요소를 모델링하고, 수천 개의 잠재적인 작동 매개변수에서 성능을 복제하고, 저위험 가상 환경에서 설계 조정을 수행하여 스트레이 라이트와 그 효과를 최소화하는 유일한 빠르고 실행 가능하며 비용 효율적인 방법입니다. 엔지니어링 메트릭은 설계자가 미리 정의된 사양을 충족하는 데 도움이 될 수 있지만, 인간의 경험이 실제로 디스플레이 가독성에 어떤 영향을 미치는지 이해하는 것은 자동차 안전의 최고 기준을 보장하는 데 중요합니다.
시뮬레이션 분야의 리더인 Ansys는 두 가지 고급 솔루션을 제공합니다. Ansys Zemax OpticStudio 광학 시스템 설계 및 분석 소프트웨어 와 Ansys Speos CAD 통합 광학 및 조명 시뮬레이션 소프트웨어 입니다. 이 솔루션은 가장 발전되고 가장 큰 HUD 시스템의 실제 성능을 정확하게 복제합니다.
이 이미지는 외부 소스(태양)가 HUD에 표시된 데이터를 읽는 능력을 어떻게 방해하여 그림 생성 장치(PGU)를 손상시킬 수 있는지를 정확하게 보여줍니다.
지각의 예술 과 광학의 과학을 결합하다
OpticStudio 소프트웨어와 Speos 소프트웨어가 어떻게 함께 작동하여 스트레이 라이트를 감지하고 최소화하는지 이해하기 위해 Ansys 의 전문가가 만든 시뮬레이션 예를 살펴보겠습니다 . 이 두 가지 Ansys 솔루션을 적용하여 자동차 미러에 투사되는 HUD의 디자인을 최적화합니다.
OpticStudio 소프트웨어 에서 HUD 시스템을 최적화하여 광학 구성 요소로 인해 발생하는 스트레이 라이트를 완화하면서 예상되는 광학 성능을 달성할 수 있습니다. 이는 고스트 또는 태양 핫스팟 형태로 HUD 자체 내부 또는 외부에서 발생할 수 있으며, 투사된 이미지가 읽을 수 없게 되거나 더 나쁜 경우 PGU(Picture Generation Unit)가 손상될 수 있습니다. 거울 모양/각도, 재료 및 코팅을 조정하면 이러한 효과를 크게 최소화할 수 있습니다. PGU 열을 완화하기 위해 콜드 미러 필름을 추가하는 것과 같이 코팅 선택도 매우 중요할 수 있습니다.
Speos 소프트웨어 로 옮겨 실제 주행 상황에서 HUD에 대한 포괄적인 시스템 수준 분석을 수행합니다. 여기에는 추가 기계적 하우징 및 기타 비광학적 형상을 도입하는 것이 포함됩니다. 엔지니어는 HUD 시스템뿐만 아니라 외부 세계에서 발생하는 스트레이 라이트도 포함하여 최악의 스트레이 라이트 생성 조건을 결정하는 것으로 시작합니다. 그런 다음 스트레이 라이트가 HUD의 유리 표면, 기계적 하우징 또는 대시보드에 닿는 효과를 시뮬레이션합니다. 이러한 물체의 눈부심은 디스플레이의 가시성을 방해할 뿐만 아니라 운전자가 앞길을 방해받지 않고 볼 수 없게 합니다. 여기에서 인간 운전자의 관점에서 시각적 경험을 검증합니다. 눈부심, 피사계 심도 등을 통해 인간의 시각을 모방한 가상 세계에서 스트레이 라이트의 영향을 정확하게 "볼" 수 있습니다. 엔지니어는 "결과적인 광학적 현상이 단순히 성가신 일인가, 아니면 운전의 안전에 대한 실제 위협인가?"라고 스스로에게 물어볼 수 있습니다.
어느 경우든, 설계자는 Speos 소프트웨어를 사용하여 스트레이 라이트의 효과를 완화하는 설계 수정을 적용할 수도 있습니다. 예를 들어, 설계자는 눈부심이나 반사를 최소화하기 위해 디스플레이 소재 특성을 변경할 수 있습니다. 설계자는 더 확산되고 빛을 흡수하는 소재를 사용하는 효과를 테스트할 수 있습니다.
Ansys를 통한 시뮬레이션은 쉽고 빠른 설계 변경을 가능하게 할 뿐만 아니라 차세대 HUD를 개발하는 데 필요한 종류의 교차 기능 협업을 가능하게 합니다. 다양한 팀원이 설계의 실제 성능을 동적으로 시각화하고, 협업적으로 반복하고, 성공적인 가상 프로토타입을 만들 수 있도록 함으로써 Ansys 기반 시뮬레이션은 설계 신뢰도, 팀워크 및 혁신 수준을 극대화합니다.
빗방울이 있는 앞유리를 통해 HUD 가상 이미지를 시각화할 때의 과제인 인간의 눈 피사계 심도 조절
운전 디자인 리더십 및 안전 리더십
자동차 제조업체는 오늘날 어려운 입장에 처해 있습니다. 시장 수요로 인해 HUD와 같은 혁신적인 ADAS 안전 기능을 신속하게 출시해야 합니다. 하지만 자동차 제조업체가 브랜드를 차별화하는 차량 모델과 디지털 기술을 출시하기 위해 경쟁하는 동안 자동차 제조업체는 물리 계산이나 분석적 엄격성을 낮출 수 없습니다.
HUD에 많은 것이 달려 있기 때문에 Ansys를 통한 시뮬레이션은 두 가지의 장점을 모두 제공합니다. 실제 주행 조건에서 시스템 성능에 대한 포괄적이고 복잡한 분석과 설계 및 검증에 대한 빠르고 비용 효율적인 접근 방식을 결합한 것입니다. 안전은 HUD 설계 주기의 가장 초기 단계에서 고려할 수 있으며, 설계가 물리적 테스트를 받을 준비가 될 때까지 반복적 모델링을 계속할 수 있습니다.
모든 주요 자동차 제조업체는 디스플레이가 더 커지고 기능이 더 발전함에 따라 HUD 개발에 초점을 맞추고 있습니다. 이러한 야심 찬 계획을 달성하려면 OpticStudio 소프트웨어와 Speos 소프트웨어를 도구 상자에 통합하고 자동차 설계의 다른 선도적 모범 사례도 통합해야 합니다.
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