KEM Konstruktion Automobilkonstruktion 02.2019

FAHRERASSISTENZ

FAHRERASSISTENZ CONNECTED CARS Lightfield-Technologie bietet 3D-Erlebnis ohne Spezialbrille Wahrnehmung in der dritten Dimension Eine neue Display-Technologie und eine Content-Plattform, die Automobilzulieferer Continental zusammen mit dem US-amerikanischen Unternehmen Leia Inc. entwickelt hat, sorgt für mehr Sicherheit und Komfort im Fahrzeug. Dabei bietet die sogenannte Lightfield-Technologie allen Passagieren ein 3D-Erlebnis auch ohne Spezialbrille. 3D-Effekt ohne Brille: Das Lightfield- Display ermöglicht eine komfortable Wahrnehmung in 3D-Tiefe und zeigt Inhalte sowie Lichteffekte präzise an Bild: Continental Ein Stoppschild schwebt rot leuchtend vor dem Bildschirm. Häuserzeilen, die aus dem Navigationsgerät herauswachsen. Das Logo des Autoherstellers, das vor dem Armaturenbrett in der Luft rotiert: Mit solchen dreidimensionalen Effekten will Continental die Display-Darstellung in Fahrzeugen revolutionieren. Das Technologieunternehmen entwickelt derzeit in Zusammenarbeit mit dem US-amerikanischen Unternehmen Leia Inc. eine innovative Cockpit- Lösung: das „Natural 3D Lightfield Instrument Cluster“. Die Lösung bringt die dritte Dimension in hoher Qualität in künftige Fahrzeuge. Lightfield- oder Lichtfeld-Displays ermöglichen nicht nur eine komfortable 3D-Wahrnehmung, sie heben auch die grafischen Möglichkeiten durch Hervorhebungen, Akzentuierungen und komplexe Lichteffekte auf ein neues Niveau. Fahrer können so Informationen sicher und in Echtzeit erfassen, der Dialog zwischen Fahrer und Fahrzeug wird noch komfortabler und intuitiver. Zudem ist die 3D-Darstellung für alle Mitfahrer – auf dem Beifahrersitz wie auch auf den Rücksitzen – erlebbar. Neue Dimension an Komfort und Sicherheit Das neue Lightfield-Cockpit ist ein evolutionärer Schritt im Design des Mensch-Maschine-Dialogs in Fahrzeugen. „Eine der größten Herausforderungen in der Automobilindustrie ist heute, intelligente Konzepte für die Mensch-Maschine-Interaktion zu entwickeln. Lösungen, die das Fahrerlebnis aufwerten und die den Fahrer einfach und effektiv mit seinem Fahrzeug interagieren lassen – ohne ihn dabei vom Verkehrsgeschehen abzulenken“, erklärt Dr. Frank Rabe, Leiter des Geschäftsbereichs Instrumentation & Driver HMI bei Continental. „Das neue Lightfield-Display holt nicht nur die dritte Dimension in neuer Qualität ins Fahrzeug. Wir schaffen mit der innovativen Technologie auch eine neue Dimension an Komfort und Sicherheit im Automobil. Zugleich gibt unsere Lösung jedem Fahrzeughersteller die Möglichkeit, das Fahrerlebnis für seine Kunden aufzuwerten und sich dank individueller Gestaltungsmöglichkeiten vom Wettbewerb zu differenzieren.“ Bis 2022 soll das neue System serienreif sein. Das autonome Fahren wird die Mobilität verändern – insbesondere auch den Aufenthalt im Fahrzeug. Der Nutzer bekommt immer mehr Freiräume für andere Tätigkeiten neben der eigentlichen Fahraufgabe. So wird er etwa Videogespräche führen, im Internet surfen oder Filme anschauen können. „Das Auto ist eindeutig die nächste zu überwindende Grenze für den Mobilfunk“, so David Fattal, Mitgründer und CEO von Leia. „Für uns ist der Pkw eine größere, immersivere Version eines Smartphones mit voller Erfassung der Umgebung in 3D. Somit ist die Umsetzung unseres wachsenden Lightfield-Ökosystems mit Virtual-Reality-Gaming, Video-Streaming, Social-Sharing oder sogar E-Commerce im Fahrzeug eine logische Konsequenz.“ Die Visualisierung von Content auf einem breiten Display, das speziell für Fahrzeuge entwickelt wurde, wird wesentlich raffinierter und unterhaltsamer sein als auf dem Smartphone. Außer- 60 K|E|M Konstruktion Automobilkonstruktion 02 2019

CONNECTED CARS FAHRERASSISTENZ Bild: Continental Der 3D-Effekt entsteht durch eine spezielle Methode, bei der das Licht durch einen Bildschirm gebeugt wird dem ermöglicht die neue Technologie, interne oder externe Kamerasysteme für Videoanrufe oder Augmented-Reality- Funktionen zu nutzen. All diese Optionen sollen im Rahmen der Kooperation ausgeschöpft werden. 3D-Lightfield-Content für alle im Fahrzeug sichtbar Die Lightfield-Technologie von Leia, die Continental in seinem 3D-Display einsetzt, benötigt keine Head-Tracker-Kamera – ein praktischer und kostensparender Vorteil. Darüber hinaus können erstmals auch die Mitfahrer auf dem Beifahrersitz und auf den Rücksitzen das gleiche 3D-Bild von ihren Sitzpositionen erleben. Doch es gibt noch einen weiteren Qualitätssprung, der das neue System von früheren 3D-Verfahren abhebt: Das 3D-Bild des Lightfield-Displays setzt sich aus insgesamt acht Perspektiven des gleichen Objekts zusammen, die je nach Blickposition leicht variieren können. So „wandert“ der Blick auf das Lightfield-Display mit jeder Veränderung des Blickwinkels des Betrachters. Auf diese Weise ist eine sehr natürliche Wiedergabe von Informationen auf dem Display möglich. „Mit unserem Display erreichen wir ein vollkommen neues Niveau der 3D-Bilddarstellung“, sagt Kai Hohmann, Product Manager Display Solutions bei Continental. „Entscheidend für die Qualität ist der neu entwickelte Lichtleiter mit Nanostrukturen. Wir brechen das Licht nicht, wir beugen es und lenken es so exakt dahin, wo es für den optimalen 3D-Effekt benötigt wird. Nur mit dieser Technologie wird es möglich sein, den steigenden Anforderungen an Komfort und Sicherheit im Fahrzeuginnenraum gerecht zu werden.“ Continental passt die Technologie von Leia nun für den Einsatz in Fahrzeugen an. Bis vor kurzem kamen entweder Parallax-Barrieren oder Lentikulartechniken zum Einsatz, um einen brillenlosen 3D-Effekt zu realisieren. Dabei wurde die 3D-Wirkung durch eine spezielle Methode der Blockierung oder Brechung von Licht erzielt. Insbesondere die Systeme mit Parallax-Barriere bieten jedoch nur Anwendungen für einen einzelnen Nutzer, weil ein Head-Tracker-System erforderlich ist, um die 3D-Ansichten auf die exakte Kopfposition des Betrachters einzustellen. Bei Anwendungen für mehrere Nutzer, also auch Beifahrer und Passagiere auf den Rücksitzen, können sich diese Systeme außerdem negativ auf die wahrgenommene Bildqualität und die Effektivität der Lichtausbeute auswirken – ähnlich wie bei einem Filter. Für die Automobilindustrie ist bei der Anzeige von Informationen aber höchste Qualität von entscheidender Bedeutung. Die neue 3D-Lightfield-Anwendung bietet deshalb einen entscheidenden Evolutionsschritt gegenüber konventionellen 3D-Displays und ermöglicht einen lklaren Bildschirm, auch bei direkter Sonneneinstrahlung. Nanotechnologie aus dem Silicon Valley Die Qualität der Auflösung und der Anmutung des „Natural 3D Instrument Cluster“ ist deutlich besser als bei herkömmlichen 3D-Darstellungen. Dies wird mithilfe von Diffractive Lightfield Backlighting (DLB) von Leia erreicht. Dabei handelt es sich um eine neu entwickelte Technologie, bei der ein Lichtleiter mit Beugungsgittern und Nanostrukturen unter dem Display-Panel für eine präzise Beugung des Lichtes sorgt – und so für einen natürlichen 3D-Effekt. Dieses Lichtleitermodul kann einfach in viele handelsübliche Displays integriert werden. „Leia hat ein Nanofertigungsverfahren in Spitzenqualität entwickelt, das für die Großserien- und Massenproduktion einsetzbar ist und im vergangenen Jahr auf den Markt gebracht werden konnte. Wir haben fortschrittliche Lithografie auf einem großvolumigen Substrat mit hoher Ausbeute und wettbewerbsfähigen Kosten verknüpft und uns dabei auf Erfahrungen von HP und Erkenntnisse aus der kontinuierlichen internen Weiterentwicklung über die letzten fünf Jahre gestützt. Jetzt werden wir diese Fähigkeit auf ein noch größeres Volumen ausdehnen und dabei die Sicherheitsstandards der Automobilindustrie einhalten und zugleich auch wettbewerbsfähige Kosten ermöglichen“, erklärt Zhen Peng, Mitgründer und CTO von Leia. Die Lightfield-Technologie hatte ihr Marktdebüt in den USA bei Smartphone-Displays in Kooperation mit AT&T und Verizon. Die Verbraucher können dort bereits Gaming, Filme, Augmented Reality und das Teilen von Bildern in 3D-Qualität genießen. Automobil-Content und Lightfield-SDK Die Partnerschaft geht über die Hardware hinaus, denn die beiden Unternehmen arbeiten auch bei der Content-Erzeugung und dem Entwickler-Support zusammen. Leia bietet aktuell ein Kreativ-Toolkit an, um Inhalte in das Lightfield-Format umzuwandeln oder in diesem Format zu erstellen, wobei automatische Einstellungen den visuellen Komfort gewährleisten. Für die Lightfield-Projektion des neuen Displays bieten sich viele Anwendungsmöglichkeiten. So werden Warnungen der Fahrerassistenzsysteme in 3D veranschaulicht, Richtungsangaben vom Navigationssystem können noch klarer dargestellt werden, die grafische Darstellung der Einparkhilfe – wie z. B. der Assistent mit 360-Grad-Vogelperspektive – wird in 3D zum echten Hingucker. Und die Begrüßung durch das Fahrzeugsystem kann mithilfe von 3D-Animationen aufgewertet werden, wenn sich zum Beispiel im Cockpit das Herstellerlogo in 3D dreht. „Dabei ist wichtig anzumerken: Die 3D-Animationen unseres neuen Displays fliegen nicht durchs Auto wie im Kino“, erklärt Kai Hohmann. „Wir arbeiten mit der grafischen Tiefe nach hinten und lassen alle 3D-Objekte maximal fünf Zentimeter aus dem Bild heraustreten. Das ist für das Auge entspannter, der Fahrer wird in keinem Falle irritiert.“ jg www.continental.com www.leiainc.com Details zu 3D-Display-Lösungen von Continental: hier.pro/IyNc0 Messe IAA: Halle 8, Stand A39 K|E|M Konstruktion Automobilkonstruktion 02 2019 61