科普:汽车高逼格功能之AR-HUD

最近小编经常听到AR-HUD这个词,不禁有点迷茫 —— 听说过AR增强现实,是个高科技概念,也开过带HUD抬头显示的车;但把二者放在一起,AR-HUD是个什么东西呢?

科普:汽车高逼格功能之AR-HUD

iPad上的AR增强现实功能

 

带着这个疑问,小编请教了相关专家、进行了大量调研,才得到粗浅的理解,分享给大家:

AR-HUD(Augmented Reality- Head Up Display)就是增强现实的抬头显示功能。

从座舱人机交互发展史来看:最早是机械仪表、现在大部分是半导体仪表/液晶中控,未来则是更高科技的全息/光场

介于现在与未来之间的,就是传统HUD和AR-HUD。

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传统HUD普及率也不是很高,很多司机还没用过。AR-HUD是传统HUD的下一代,目前主要应用在大众MEB平台的ID系列纯电动车上。

先放一张动图,大家先感受一下AR-HUD的效果:

科普:汽车高逼格功能之AR-HUD

大众ID车型的HUD分成两部分,上面是AR-HUD的AR层、下面是传统HUD的标识层。放在一起对比真是再合适不过了:

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  • 指示/标识层:可理解为常规的W-HUD(Windshield-HUD),在前挡风玻璃上显示与实景无关的车速、交通标志(例如限速)、部分导航信息等。

  • AR层:卓有特色的增强现实功能,显示物可跟随前车、行人、路口等不断变化的实景而改变位置与大小,以提供比W-HUD更直观、更丰富、更高效的交互信息。

传统HUD在技术上比较简单,在前挡风玻璃上显示出符号就可以了。咱们夸张一点打比方,这类似于咱们上大学时的幻灯片原理

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当然,这玩意早就被淘汰了。如果你从未见过这种老古董,说明你是一位年轻人。如果你见过这种老古董,请在评论区打下你的年龄……

AR-HUD技术就复杂多了。

第一,它显示的时候要实时考虑车外环境信息相对位置

就比如下面这个碰撞警告的大粗红线,必须准确地显示在前车的正下方很近的位置 —— 如果这根大粗红线的位置显示错了,那岂不是离了个大谱?

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同样的,车道偏离预警功能车道位置识别精确度要求也很高:

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AR-HUD的转向提示也需要准确识别路口位置

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目的地提示同理:

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第二,它还要实时考虑驾驶员眼睛的位置。

众所周知,光沿直线传播。AR-HUD投射的大粗红线,如果想给驾驶员一种“它恰好在前方车下方”的错觉,就必须根据人眼的位置来实时调整大粗红线的位置。

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这么一聊大家就知道了,不管是C-HUD、W-HUD还是AR-HUD,都是发出一束光打在玻璃上形成虚象,与车外的实际环境融为一体。

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它们的区别是[1]:

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  • 成像位置不同:C-HUD是后装一块玻璃,而W-HUD与AR-HUD都是在前挡风玻璃上成像。目前前者渐渐淘汰,后者成为主流。

  • 成像距离与大小不同:距离越远、 尺寸越大效果就越好。

  • 发光光源不同:主要分为TFT-LCD、DLP、MEMS激光扫描3种[2]。其中,传统HUD主要使用技术成熟的TFT-LCD,而AR-HUD主要使用DLP。从实际落地来看,林肯大陆和领航员中的W-HUD 设备也使用了DLP。

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AR-HUD的技术难度比传统HUD难了不是一点半点。文献[2]关于这一点也做了总结:

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所谓的感知车外环境、感知驾驶员状态,不正是ADAS的基础操作吗?所以AR-HUD与ADAS的关系非常紧密,相互作用体现在两点

  1. AR-HUD的工作原理,依赖于ADAS系统的感知功能。

  2. ADAS系统增加了驾驶员的认知负荷,使用AR-HUD可以提高交互效率,让驾驶更安全、更舒适。

所以说,AR-HUD比传统HUD先进一代,不算夸张。

由于比较复杂,AR-HUD的个头也比较大。整车布置功力差一点的企业,不一定塞得进去。如下图,是大众ID系列的AR-HUD系统实物,供应商为LG电子,这么大个头。

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实际效果嘛,与实际光照强度的关系很大。如果是阴天、多云、黄昏、夜晚,那效果是相当好的,与动画中的感觉差不多。

如果是晴天的中午,那效果就大打折扣了,如下图:

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参考链接:

1.长城证券:2020年HUD市场分析与发展趋势

2.申万宏源证券:HUD全产业链深度解析,掘金智能座舱新视界


文章转载自公众号:清研华科新能源研究所


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原文始发于微信公众号(智能汽车俱乐部):科普:汽车高逼格功能之AR-HUD

作者 ab