最近小編經常聽到AR-HUD這個詞,不禁有點迷茫 —— 聽說過AR增強現實,是個高科技概念,也開過帶HUD抬頭顯示的車;但把二者放在一起,AR-HUD是個什么東西呢?
iPad上的AR增強現實功能
帶著這個疑問,小編請教了相關專家、進行了大量調研,才得到粗淺的理解,分享給大家:
AR-HUD(Augmented Reality- Head Up Display)就是增強現實的抬頭顯示功能。
從座艙人機交互發展史來看:最早是機械儀表、現在大部分是半導體儀表/液晶中控,未來則是更高科技的全息/光場。
介于現在與未來之間的,就是傳統HUD和AR-HUD。

傳統HUD普及率也不是很高,很多司機還沒用過。AR-HUD是傳統HUD的下一代,目前主要應用在大眾MEB平臺的ID系列純電動車上。
先放一張動圖,大家先感受一下AR-HUD的效果:

大眾ID車型的HUD分成兩部分,上面是AR-HUD的AR層、下面是傳統HUD的標識層。放在一起對比真是再合適不過了:

指示/標識層:可理解為常規的W-HUD(Windshield-HUD),在前擋風玻璃上顯示與實景無關的車速、交通標志(例如限速)、部分導航信息等。
AR層:卓有特色的增強現實功能,顯示物可跟隨前車、行人、路口等不斷變化的實景而改變位置與大小,以提供比W-HUD更直觀、更豐富、更高效的交互信息。
傳統HUD在技術上比較簡單,在前擋風玻璃上顯示出符號就可以了。咱們夸張一點打比方,這類似于咱們上大學時的幻燈片原理:

當然,這玩意早就被淘汰了。如果你從未見過這種老古董,說明你是一位年輕人。如果你見過這種老古董,請在評論區打下你的年齡……
AR-HUD技術就復雜多了。
第一,它顯示的時候要實時考慮車外環境信息與相對位置。
就比如下面這個碰撞警告的大粗紅線,必須準確地顯示在前車的正下方很近的位置 —— 如果這根大粗紅線的位置顯示錯了,那豈不是離了個大譜?

同樣的,車道偏離預警功能對車道位置識別精確度要求也很高:

AR-HUD的轉向提示也需要準確識別路口位置:
目的地提示同理:

第二,它還要實時考慮駕駛員眼睛的位置。
眾所周知,光沿直線傳播。AR-HUD投射的大粗紅線,如果想給駕駛員一種“它恰好在前方車下方”的錯覺,就必須根據人眼的位置來實時調整大粗紅線的位置。

這么一聊大家就知道了,不管是C-HUD、W-HUD還是AR-HUD,都是發出一束光打在玻璃上形成虛象,與車外的實際環境融為一體。

它們的區別是[1]:

成像位置不同:C-HUD是后裝一塊玻璃,而W-HUD與AR-HUD都是在前擋風玻璃上成像。目前前者漸漸淘汰,后者成為主流。
成像距離與大小不同:距離越遠、 尺寸越大效果就越好。
發光光源不同:主要分為TFT-LCD、DLP、MEMS激光掃描3種[2]。其中,傳統HUD主要使用技術成熟的TFT-LCD,而AR-HUD主要使用DLP。從實際落地來看,林肯大陸和領航員中的W-HUD 設備也使用了DLP。

AR-HUD的技術難度比傳統HUD難了不是一點半點。文獻[2]關于這一點也做了總結:

所謂的感知車外環境、感知駕駛員狀態,不正是ADAS的基礎操作嗎?所以AR-HUD與ADAS的關系非常緊密,相互作用體現在兩點:
1. AR-HUD的工作原理,依賴于ADAS系統的感知功能。
2. ADAS系統增加了駕駛員的認知負荷,使用AR-HUD可以提高交互效率,讓駕駛更安全、更舒適。
所以說,AR-HUD比傳統HUD先進一代,不算夸張。
由于比較復雜,AR-HUD的個頭也比較大。整車布置功力差一點的企業,不一定塞得進去。如下圖,是大眾ID系列的AR-HUD系統實物,供應商為LG電子,這么大個頭。

實際效果嘛,與實際光照強度的關系很大。如果是陰天、多云、黃昏、夜晚,那效果是相當好的,與動畫中的感覺差不多。
如果是晴天的中午,那效果就大打折扣了,如下圖:

參考鏈接:
1.長城證券:2020年HUD市場分析與發展趨勢
2.申萬宏源證券:HUD全產業鏈深度解析,掘金智能座艙新視界
文章轉載自公眾號:清研華科新能源研究所

2022-04-02
2022-03-29
2022-03-20
2022-03-19
原文始發于微信公眾號(智能汽車俱樂部):科普:汽車高逼格功能之AR-HUD