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AR HUD“变革”智能座舱

高工智能汽车 · 公众号 · 新能源汽车 · 2020-12-27 17:26

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通过在旗下紧凑型纯电动车ID.3、ID.4上量产搭载AR HUD系统，大众汽车成为全球首家规模化量产增强现实平视显示系统的汽车制造商。

这改变了过去新计划先在豪华品牌小规模推广的传统模式，要知道，就在几个月前，戴姆勒旗下的梅赛德斯·奔驰仅仅只是把AR HUD搭载至全新的旗舰型S级轿车。

间接带来的影响就是刚刚成为市场主角的全尺寸液晶仪表。

一方面，汽车的电动化，意味着过去需要通过仪表盘显示的一些数据变得毫无意义，比如，发动机转速等等；另一方面，HUD技术的演进，使得关键行车信息通过玻璃投射成为可能。

当然，更激进的特斯拉，直接在Model 3上“撤掉”了仪表。由于AR HUD在帮助驾驶员理解当前车辆关键信息上更为直观，接下来，汽车制造商将不得不彻底重新设计内部座舱。

有行业人士表示，随着接下来AR HUD的成本继续下降、技术逐步提升，HUD对传统液晶仪表的冲击是现实的威胁。目前，一些搭载W HUD的车型，已经开始转而启用机械仪表来降低成本。

一、大面积标配还需时日

大众汽车的这套AR HUD，将投射到挡风玻璃上的信息分成两个区域。其中，在虚拟距离约10米(32.8英尺)处，驾驶员视野内有一个大窗口用于动态显示（主要来自驾驶辅助和导航系统），显示面对角线约为1.8米(5.9英尺)。

近距离投射窗口位于动态显示窗口的下方，以静态图像的形式显示行驶速度、路牌和辅助驾驶+导航符号，虚拟距离约3米。整套系统的可见视场角为垂直（上下）20度范围内，而水平视场角为（左右）60度范围内。

当车辆驶近路口时，驾驶员会看到两个标志：首先是预先通知符号，然后是位于路口的三个虚拟箭头。车辆越接近路口，箭头就变得越大。同时，它们的显示纹理会逐渐变浅，以确保前方道路的清晰视野。

大众汽车相关负责人表示，在开发这一系统时，工程开发团队非常重视显示的功能逻辑，重点考量的因素是如何保证在各种驾驶场景下，系统的显示不会分散司机的注意力。

此外，当司机开车的时候，也不要担心系统会把所有类型的符号和警告投射到前方，这会在一定程度上分散驾驶员的注意力。只有当自适应巡航控制或驾驶辅助系统被激活时，动态信息才会显示。

目前，大众汽车为ID3/4的车主提供了增强现实平视显示器作为信息娱乐套件选装的一部分，其中还包括带触控显示的Discover Pro导航系统。

整个增强现实平视显示器的技术核心是图像生成单元(PGU)，它位于仪表台的下方。其次，是AR Creator作为软件搭载于中央域控制器单元，充当图像生成器。基础数据，则来自前置摄像头、雷达和导航地图。

当驾驶辅助系统启动时，两条绿线会浮现在道路两侧的标示线上，引导车辆在车道中央行驶。如果ACC距离控制或辅助被激活，显示器将用彩色条纹标记前面的车辆。当辅助系统关闭时，如果车辆距离前方车辆太近，出现紧急情况，司机就会看到红色警告信号。

增强现实的目标是克服传统HUD的一些局限性，也被称为HUD 2.0时代。不过，尽管大众汽车已经率先实现在紧凑型汽车上的量产，但考虑到短期内的成本压力，真正的标配普及还需要等待几年时间。

二、前装市场已经启动

目前，行业内用于AR HUD的三条基本技术路线，分别是基于TFT、DLP或者激光技术（前两种是目前行业的主流应用技术）。还有一种是全息投影技术，但目前用于车载场景的全息技术还未得到广泛测试。

此外和传统的静态符号及信息显示不同，增强现实系统是动态响应式的，它们与车辆的传感器和外部道路环境相互作用，需要系统确保足够的分辨率并能够在不同的工作距离和更大的深度下表征信息。

TFT是最常见，也是最传统的HUD技术路线，除了可靠性和长寿命的特点，另一个好处是可靠的颜色分布。但主要限制也是亮度输出，难以创建足够明亮的图像来处理各种环境光条件下的HUD图像投射。另一个限制来自TFT的大小。

和TFT不同，在基于DLP投影的技术中，一个电子处理单元将信息推送到数字微镜设备(DMD)，后者再将图像投射到一个称为扩散屏的固定像平面上。然后，HUD光学元件将投影到挡风玻璃上的图像放大。

DLP的好处在于，芯片本身非常小，而且性能也非常强大，有效解决了设备空间和成本问题。相比于TFT技术，更有利于实现大视场投射。目前，DLP技术是第一代AR HUD的主流趋势。

不过，DLP最大的限制是DMD芯片组与阵列本身和投影平台的不对齐，从而导致清晰度和锐度方面的异常、重影和原始失真。客观来说，这种技术前景广阔，但也有很多挑战需要克服。

从理论上来说，基于激光的AR HUD设备可以使用更小的部件，节省车内空间。由于它们能耗低，但输出功率高，因此具有极高的亮度，因此能够产生非常明亮的图像。

但激光技术的独特挑战是散斑。这是当激光光源从表面漫反射时产生的粒状图案。类似镜子，随着视角的变化，视觉干扰是显而易见的，散斑图案也会发生变化。不过，有企业表示，基于激光的技术路线，可能会成为第二代AR HUD的主流趋势之一。

当然，对于终极的全息技术，也得到了车企的认可。

“增强现实将是未来移动和交互概念的关键组成部分。“大众集团创新部负责人阿克塞尔·海因里希博士表示，这就是为什么我们把重点放在全息显示等关键创新技术上。

在高工智能汽车看来，目前行业已经从此前的技术论证、量产方案争论阶段进入真正规模化量产周期，不管采用哪种技术路线，AR HUD市场已经启动。

加上C-V2X技术也在步入商业化落地阶段，更多的道路及车辆数据接入，使得未来AR HUD的数据丰富度以及用户体验会得到持续提升。

“AR改变了司机未来使用导航的方式，”哈曼互联汽车部门负责人表示，该技术将进一步增强ADAS、V2V和V2X通信技术的融合。

相应的市场投资也已经开始加速。

除了之前大众集团对AR技术公司的投资，今年英国增强现实(AR)全息平视显示(HUD)技术初创公司Envisics宣布在B轮融资中获得了5000万美元，投资方包括现代Mobis、通用汽车旗下的风险投资公司和上汽集团旗下基金。

目前，该公司已经披露的量产客户将是通用汽车和现代汽车。其中，凯迪拉克的新车预计2023年上市，现代汽车用于自动驾驶的AR HUD计划2025年大规模生产。

在《高工智能汽车》看来，当前新车智能座舱的配置及功能同质化已经显现，AR HUD无疑是未来新车型的亮点之一，同时也具备“颠覆”未来座舱设计的巨大潜力。

2020-2025年，W HUD量产的增长速度会逐渐加快。2025-2030年，将实现HUD的大规模应用。与此同时，AR HUD的大规模量产也将在2023年前后开始。