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| 《阿凡达》动态捕捉软件优化福特汽车设计
2/6/2010 5:29:00 PM |
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2010年1月28日，美国迪尔伯恩——福特汽车公司如今一跃进入虚拟工程的世界，采用打造《阿凡达》、《指环王》和《怪物史瑞克》等电影巨作的动态捕捉技术，设计出更舒适、更具驾驶乐趣的福特车型。
所谓动态捕捉技术，即是对动作进行数字化捕捉的技术，它被好莱坞的电脑动画师和电玩设计师们用于创造更逼真的非人类角色。福特汽车则采用这项技术创造出逼真的数字人体，用来在虚拟环境中对车辆进行测试。福特汽车也是迄今唯一把动态捕捉技术用于车辆设计的汽车制造商。
“就像电影界的做法一样，我们用传感器与真人相连接，从而了解人车互动时究竟会涉及哪些动作，”福特研发与工程部负责人Gary Strumolo表示，“一旦我们捕捉了所有动作，就可创造出虚拟人体来完成数千项试验，帮助我们理解各种车辆设计如何与不同体格和不同身材的人相配合。在打造未来汽车的过程中，这是效率极高的手法。”
在电影和汽车中捕捉动态
福特在动态捕捉技术领域内的最新成果是一套名为乘员模拟器(HOPS)的系统，它集成了动态捕捉软件和一部特殊测试车辆，用以对人体动作进行测量与评估。
模拟过程中，一名测试人员全身放置多达50个动态传感器，并做出诸如将腿跨出车门或系好安全带等举动。标记器会记录下测试人员的动作轨迹，然后这些记录被上传至数据库，用于建立数字人体模型。
福特的工程师们利用这些数字人体模型，评估它们在从小型车到全尺寸皮卡等不同虚拟车型中的姿势。通过改变配置，该系统可反映驾驶者、前排乘员，第二排甚至第三排乘员的车内空间。
HOPS动态捕捉技术为工程师们提供了更为科学的方法来理解人车互动。
“舒适或难受原本就是一种主观评价，”福特技术总监Nanxin Wang表示，“对于某款车型，一些人认为坐进去非常舒服，而另一些人的感觉可能会完全相反。我们的挑战就在于找出人们为什么会有那些感受，以及我们如何通过设计来提升人们的感受。”
“在乘员模拟器(HOPS)系统投入应用以前，评估某种车体设计的唯一方法是请人们坐进车内，让他们告诉我们感觉如何，”Wang补充道，“这不但花费大量时间，过程中也免不了进行不少猜测。如今，我们能将这种主观评价与对他们手臂、双腿、头部动作以及肌肉施力程度的客观测量结果相结合，从而对各种动作进行数学量化。我们的设计团队利用这些数据来引导各种车辆平台的开发，为不同体格的人们提供最理想的舒适性。”
打造全方位体验
此外，福特正应用动态捕捉动画软件，在生产出首辆样车之前改善该车型现实条件下的驾驶环境。在福特的虚拟临境评估(iVE)实验室里，工程师们在创造虚拟车体的同时，为其配套设计了建筑物、十字路口和行人等外部视野。该技术也正在美国肯尼迪太空中心里得以应用，帮助美国首要太空船承包商——联合太空联盟——的工程师们制造更加安全和经济的未来太空交通工具。
福特虚拟现实与先进可视化部门的技术专家Elizabeth Baron表示：“这一技术通过在虚拟环境里建立人物和车辆动画，让我们能在任何方位评估车内外的情况，例如坐在驾驶座上或在离车100英尺的地方。”
iVE实验室内使用的两项专业工具为洞穴虚拟现实系统（CAVE）和可调整汽车模型（PVM）。
“CAVE其实是一个实验房间，系统将图像以立体模式投射到三面墙体和天花板上，生成实际尺寸的虚拟车辆内、外部环境，”Baron解释道，“当你环顾四周，便可看到车厢内外的实际景象，虽然这辆车尚处于计算机设计阶段。”
PVM则是一套可调物理设备，它可调节成轿车或卡车的实际尺寸，通过增加触感来实现更优越的现实体验。“我们设定一些主要尺寸，比如方向盘、油门、刹车、中控台等。然后用虚拟世界包围这套物理模型，”Baron表示，“虽然只是处于实验室内，但你将感觉置身于实际的车辆中。你可以触摸和感受绝大多数车内部件，尽管你看到的东西仅仅是数字魔法。”
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