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HUD技术的发展,一场“无屏”胜“有屏”的革命正在拉开序幕
一、车载大屏逐渐成为智能汽车标配



10年前,当Elon Musk第一次介绍特斯拉Model S中控屏的时候,在场所有人都知道一个新时代来了,因为上一个用屏幕颠覆实体键盘的iPhone已经用实际行动完美证明了“智能”的力量。而且特斯拉的中控屏不仅在形式上取代了车上的实体按键,也确实颠覆了汽车座舱内的互动体验。从此“大屏”也就成为了智能汽车的标准配置。


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即使10年后的今天,汽车厂商对“屏”的追求依旧执着。


  • 华为最新发布的AITO问界M5配备了10.4寸曲面全液晶仪表盘与15.6英寸半悬浮式中控大屏;
  • 高合HiPHi X除了14.6英寸仪表屏、16.9英寸中控屏以外,还配了一个19.9英寸副驾大屏;
  • 最新的理想ONE更是做到了“四屏联动”
  • ……




除了造车新玩家以外,传统车企也在大屏上下足了功夫。


  • 宝马最新推出的iDrive 8采用了宝马有史以来最大、最清晰的曲面悬浮屏。
  • 奔驰在其电动旗舰车型EQS中配备的屏幕,更是达到了1.4米!要知道这台车的宽度也不过1.9米。




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但是反观“大屏”时代的开创者特斯拉,对车内屏幕的态度反而变得保守,在其最新发布的Model S Plaid版上也仅仅装了一个可以“左右移动”的17寸的屏幕。这就是让人不禁疑问,是特斯拉“卷不动”了?还是Elon Musk觉得技术可以另有突破?


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二、“无屏”胜“有屏”——AR HUD技术



2021年上海车展期间,华为不仅展示了技惊四座的自动驾驶技术,还发布了其最新的可以在7.5米的距离上投射70寸高清画幅的HUD技术,这就让在车载“大屏”中苦苦纠结的车企们看到了新的希望。


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HUD(Head Up Display)又称抬头显示系统,是由战斗机光学瞄准器技术演化而来,能将车辆信息投射在车辆前挡风玻璃上,这样驾驶员就不用低头查看仪表信息,可以将视线一直保持在前方道路上,保证驾驶安全。随着技术的发展,车载HUD从最早只能显示速度,提醒图标等基础信息,渐渐演化到显示范围更大,画面更清晰,可以完全替代仪表盘的阶段。


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自动驾驶技术的进步,可以让驾驶员或者车内乘员的注意力从路上解放出来,对HUD的娱乐功能就提出了更高的要求,也促使HUD向画面更大,显示更清晰的方向发展,前文提到的华为HUD就是此路线


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自动驾驶技术发展对HUD提出的另一个要求就是融合。自动驾驶系统要对周边环境感知后,在建立的虚拟空间中规划行驶路线。特斯拉人工智能部门总监Andrej Karpathy在2021年的Tesla AI Day上就提出,自动驾驶系统所建立的虚拟空间,需要做到“空间融合”,也就是识别的所有路上物体的位置都要对,以及“时间融合”,也就是不能有延时。


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自动驾驶系统所建立的虚拟空间通常都会在车上大屏上显示出来供驾驶员监管。但是,当驾驶员视线脱离道路时也就失去了监管的意义,因此在HUD上实现虚拟信息和显示世界的融合就成了最佳的解决方案,也就催生出了AR-HUD。


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AR-HUD在2021年初奔驰新S级上市时开始被广泛关注,那个四处飘的箭头就成为各大车企的必备演示功能。

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在刚刚结束的2022CES展上,AR-HUD也成为了各大厂商争相发力的新赛道:


  1. 松下汽车发布了带有眼球追踪技术的AR-HUD 2.0,可根据司机的注视点变化来优化适眼距,保证不管司机如何移动头部和视线,都可以享受清晰、准确的AR导航效果。

  2. 高通骁龙汽车驾驶舱平台将引入Phiar的计算机视觉和空间AI技术,来实现可感知环境和导航的车载AR HUD系统。

  3. CY Vision发布了具有3D显示、动态对焦显示、眼球追踪、AR图像模拟人眼视觉效果、大视场角、高亮度、适用于各种距离和天气条件的下一代AR-HUD,并宣布与宝马合作研发最新的AR技术。

  4. EyeLights 和 AGC 联手将工业化的 AR 功能引入系列车辆,并声称可以在50m的投影距离投射达550英寸虚拟屏幕。


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三、虚拟和现实的完美融合:光场AR-HUD技术



虽然AR-HUD在CES 2022上又开始了“卷”的趋势,但是AR-HUD从技术实现上并不容易。你可能会经常看到这种利用“借位”的魔术视频,但是如果在现场的话,这种“魔术”会很容易被拆穿,因为相对于“独眼”的摄影机来说,人类的两只眼睛对于物体的空间和距离的感知要敏感的多。这就会导致人眼如果想看清楚近处的物体,远处的就看不清,而想看到远处的物体,近处的物体就会非常干扰视线。


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目前多数HUD的技术只是在车前一个固定距离投射出二维画面。如果在这个画面上利用动画效果来模拟融合就会像上文提到的“借位”魔术一样,很尴尬~以奔驰S级发布的这段AR-HUD演示视频为例,虚拟箭头虽然会随着方向盘的转动而移动,但是当目光盯在箭头上的时候,远处的道路就是虚的,当把目光的焦点放在远处道路上的时候,近处的箭头就成乱闪的一团蓝。


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因此对于AR-HUD而言,虚拟信息投射的距离就不能是固定的,需要和现实物体的位置匹配才能做到不干扰驾驶。而且路上的人,车和环境非常复杂,所以AR-HUD投射信息的空间不是一个面,而是一个拥有深度的3D光场,而且在光场中投射的信息和自动驾驶所感知的虚拟环境一样,需要做到位置精准的空间融合以及“零延时”的时间融合。

目前全球范围内拥有这项显示技术的公司寥寥无几,总部位于苏黎世的全息增强现实创业公司Wayray宣称其Deep Reality Display技术可以实现在不同距离上投射虚拟信息,实现真正的“True AR”。


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如果能做到虚拟和现实的完美融合,AR-HUD的想象空间就不仅仅局限在投射驾驶信息了。2021年Facebook创始人Zuckerberg提出了震惊世界的“元宇宙”概念,而在元宇宙的概念中最核心的就是虚实结合的沉浸式交互体验,Wayray也顺势发布了“Metaverse on Wheels”的Holograktor概念车。目前Wayray仅凭借 “True AR”的概念就已经收到了阿里巴巴,保时捷,现代汽车等巨头合计1.4亿美元的融资,可见市场对真正AR-HUD技术未来的期待


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除了Wayray,国内的一家创业公司未来黑科技(FUTURUS)也拥有3D光场AR-HUD的技术,FUTURUS独家光场AR-HUD系统可以实现HUD画面虚像从4米到无穷远的连续变焦,可以真正实现光学级别的虚拟和实景道路的完美融合。目前,FUTURUS已经成功完成了3D光场AR HUD实车硬件的三代迭代,系统已经实际路测优化了3年之久。有消息称,该公司会在2022年的北京车展上会发布其AR-HUD产品。

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除了创业公司,科技巨头苹果也将AR-HUD作为颠覆汽车的秘密武器之一。2021年美国专利商标局授予了苹果公司一项泰坦项目专利:光场抬头显示器(light-field head up display)。其专利内容显示,苹果汽车上的HUD“可以是一个光场显示器,它产生的光场输出允许观看者观察平视显示器上的三维内容。光场显示单元的阵列和相应的透镜可用于将光场输出导向观看者。透镜可以将显示单元的重叠光场输出引向观看者,从而在车窗上形成一个放大的无缝光场观看区。”

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2007年,苹果重新发明手机,用一块干净的屏幕革了键盘手机的命。2012年,特斯拉发布的Model S也用一块屏幕,彻底颠覆了汽车座舱的互动体验。在10年后的今天,随着HUD技术的发展,一场“无屏”胜“有屏”的革命可能已经拉开序幕,让我们拭目以待。


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本文由群友 活儿哥 投稿


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