汽車燈光的新交互技術(shù)革命-數(shù)字投影燈光技術(shù)

金鑒方博士：車規(guī)AEC-Q102認(rèn)證需要一個強(qiáng)大的LED失效分析實驗室作基礎(chǔ)支撐

汽車上最「不起眼」的功能正在發(fā)揮它巨大的潛力。

汽車在 130年的歷史期間經(jīng)歷了多次變革。發(fā)展歷程中最令人著迷的領(lǐng)域之一是汽車照明的創(chuàng)新，它不僅是一輛車的「眼睛」，有時候它甚至決定這一輛車的性格、辨識度等等特性的關(guān)鍵要素。

但是，現(xiàn)在雖然汽車行業(yè)中不斷出現(xiàn)前瞻思考，但是很多從業(yè)者都認(rèn)為汽車照明創(chuàng)新中的黃金時代已經(jīng)結(jié)束。

甚至有從業(yè)者認(rèn)為「汽車大燈正在變得無聊起來」，在智能化的趨勢下，被譽為「黑科技」的ADAS等智能駕駛功能與一系列智能軟件加入，車燈的發(fā)展有點「黯然失色」了，大家也開始不太注意車燈的發(fā)展了。

事實上車燈始終緊追燈光技術(shù)行業(yè)。以柔性高效LED替代鹵素?zé)襞莸葌鹘y(tǒng)光源和能夠根據(jù)環(huán)境條件進(jìn)行照明模式調(diào)節(jié)并帶來防眩目效果的自適應(yīng)前照燈系統(tǒng)這兩點已成為當(dāng)前車燈行業(yè)發(fā)展的主流道路。

近來，一種新型燈光技術(shù)在不斷擴(kuò)散，那就是數(shù)字投影燈光技術(shù)。使汽車燈光進(jìn)入一場新交互技術(shù)革命。

會「說話」的燈光

數(shù)字投影燈光技術(shù)，簡單來說就是將每個前照燈都變成了「高清投影儀」。它可以提供較好的照明，較細(xì)的區(qū)域分辨率，并向駕駛員顯示附加指導(dǎo)信息。

這是照明系統(tǒng)的新任務(wù)，也讓燈光有了「說話」的能力，不管是與車內(nèi)人員或車外人員，它都能提供很好的交互感。

在防眩光等基本功能上，擁有高分辨率燈光正帶來輔助駕駛等新特點。比如當(dāng)汽車經(jīng)過施工路段時，車寬顯示功能就能告訴司機(jī)前面汽車寬度大小。車燈在地面上顯示出與車輛寬度相當(dāng)?shù)膬墒?，這有助于司機(jī)對駕駛路線及通過能力進(jìn)行評價。

當(dāng)駕駛者自己的車道發(fā)生意外危險時，也會在道路上發(fā)出顯示光學(xué)警告（箭頭）。比如晚上冰雪路面上，剎車距離不夠或者超速行駛時，預(yù)警還會直接投影到車前。

在駕駛員視線附近進(jìn)行投射的目的是有效地警告駕駛員，這樣不會因為提醒在別處而分心，在夜間交通測試人員真實的測試過程中，它相比抬頭顯示的相同警告信息能夠更明顯被感知。

實際上，這些功能均為車輛傳感器根據(jù)駕駛情況進(jìn)行分析后自動激活。

近六年來，汽車行業(yè)對這一技術(shù)的癡迷就是戴姆勒。戴姆勒汽車照明部門與德州儀器開發(fā)部門正在開發(fā)高分辨率大燈技術(shù)，包括數(shù)字鏡裝置技術(shù)（DMD）和數(shù)字光處理技術(shù)（DLP）。

比如上圖所示的高清前照燈，每個芯片都有一百萬個多個微反射器，也就是說每個車的燈都能達(dá)到200萬多像素分辨率。同時，車輛中的攝像頭和傳感器系統(tǒng)檢測到其他道路使用者（路人、道路車輛等）時，核心處理器可以在幾毫秒內(nèi)評估數(shù)據(jù)和數(shù)字導(dǎo)航地圖，向前照燈發(fā)出指令以對各種條件下的光分布作出最好的調(diào)整。

在 2018 年 10月，根據(jù)外媒報道稱，大眾也正在試驗通過使用頭燈和尾燈，將汽車周圍的路況信息投影到道路上。大眾在新聞發(fā)布會上提到，它正致力于新的照明系統(tǒng)，以便能夠與其他駕駛員進(jìn)行通信。

重新定義「汽車照明」

「決定因素不是頭燈中的技術(shù)，而是背后的『數(shù)字智能』，我們希望在不眩光的前提下達(dá)到最佳的視覺和最大的亮度，支持司機(jī)與其他道路使用者進(jìn)行交流而不受眩光影響的創(chuàng)新功能，最終可以顯著地優(yōu)化夜間行車時的安全性?！勾髂防?a target="_blank">公司的車身開發(fā)和車輛操作系統(tǒng)負(fù)責(zé)人 Gunter Fischer 說。

當(dāng)然要做到酷炫Demo演示并非難事，對其而言更為重要的問題在于這套帶微鏡矩陣投影系統(tǒng)是否能滿足汽車工業(yè)以量產(chǎn)為目標(biāo)。一切系統(tǒng)元件都要符合汽車所要求的機(jī)械、電子、化學(xué)、熱學(xué)、光學(xué)等方面的準(zhǔn)則，并完成符合汽車要求的設(shè)計。從微電子元件研發(fā)人員到照明系統(tǒng)研發(fā)人員以及汽車生產(chǎn)人員，產(chǎn)業(yè)鏈上各方面的緊密合作對于產(chǎn)品做好量產(chǎn)準(zhǔn)備至關(guān)重要。

因此，鑒于前期量產(chǎn)規(guī)模的限制以及差異化特性。戴姆勒是第一個將這一新特性引入其頂級車型梅賽德斯-邁巴赫的人，該車自2018年中期以來就一直行駛于道路上。

而近日，國產(chǎn)汽車品牌WEY正在發(fā)布如此智能像素大燈——世界上第一個推廣，國內(nèi)第一個配備燈光技術(shù)的汽車。它是可編程的，擁有百萬級別的像素，借助頂尖的，奢華的燈光技術(shù)，提升了夜間駕駛的安全性。在輔助駕駛功能與人機(jī)交互功能方面WEY試用更多的功能，如虛擬儀表盤，限速標(biāo)志的識別與投影以及動態(tài)斑馬線的設(shè)計。

「高性價比」是這款大燈系統(tǒng)的重要特點之一。從元器件選型和方案設(shè)計上看，WEY整體光學(xué)效率及識別算法的精準(zhǔn)度均得到提升，顯著降低產(chǎn)品成本的前提下，確保整燈光學(xué)性能，為批量備產(chǎn)提供可能。本大燈系統(tǒng)性能和競爭力仍然得到保持，同時產(chǎn)品成本有所下降。

與此同時，智能像素大燈更是WEY對于車路協(xié)同的最新認(rèn)知。它以德州儀器創(chuàng)新的高分辨率DLP技術(shù)為基礎(chǔ)，提供100萬個以上可尋址照明像素點，并在傳感器與算法層面做了很多技術(shù)革新，本發(fā)明能夠?qū)?fù)雜的路面環(huán)境與道路上的行人，車輛及其他物體識別相結(jié)合，實現(xiàn)智能化運算，然后將光路編制成程序并準(zhǔn)確至像素級別。

根據(jù)美國國家公路交通安全管理局的一份調(diào)查報告顯示，在白天和夜間發(fā)生交通事故的頻率有著巨大的差異。夜間盡管只有 25％的交通流量，但近一半的交通相關(guān)死亡事故發(fā)生在夜間。所以車燈更重要的屬性是「安全性」。

滿足人們需求的功能基礎(chǔ)是智能技術(shù)的發(fā)展，對此，WEY 在街頭進(jìn)行了燈光實驗，讓人們體驗智能像素大燈帶來的安全屬性。

推動汽車照明發(fā)展的不僅僅是技術(shù)趨勢，汽車行業(yè)對法規(guī)，安全和環(huán)境影響的關(guān)注也是至關(guān)重要的影響因素。最近 WEY 品牌也聯(lián)合中國國際汽車照明論壇（IFAL），發(fā)起《汽車燈光安全宣言》，宣布將共同致力于智能安全車燈技術(shù)的研發(fā)和車燈標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的應(yīng)用，協(xié)力引領(lǐng)中國汽車行業(yè)智能大燈發(fā)展，為廣大用戶打造更安全的出行生態(tài)。

隨著新照明技術(shù)的測試，正在開發(fā)激光大燈，LED 頭燈和 OLED 的新用例進(jìn)一步落地。投影大燈可能會是下一個逐漸普及的大燈技術(shù)，雖然目前有很多不確定因素，但未來乘客和駕駛員與汽車互動的設(shè)計將為汽車照明打開新的機(jī)會之窗。

人們也許更想知道，在未來的自動駕駛汽車中燈光又會發(fā)揮什么樣的新作用？