AR技術(shù)助力HUD成為ADAS外圍設(shè)備的重要部分

從今年開始，汽車制造商爭(zhēng)相完善的一項(xiàng)主要搭載技術(shù)就是抬頭顯示器（HUD）。這項(xiàng)技術(shù)正在迅速完善，因?yàn)榇蠹野阉醋魇瞧囎?a target="_blank">智能化的下一個(gè)重大進(jìn)步。

HUD技術(shù)并不是最近幾年才出現(xiàn)，它最初出現(xiàn)在1988年。行業(yè)已經(jīng)等待了30年，我們正處于技術(shù)最終走向主流的邊緣。尤其是AR技術(shù)正在助推HUD成為ADAS外圍設(shè)備的重要組成部分。

盡管在過去幾年，不少豪華汽車品牌都有搭載HUD技術(shù)，同時(shí)汽車后市場(chǎng)也有不少后裝HUD產(chǎn)品，但對(duì)于大多數(shù)消費(fèi)者來說，HUD還是一個(gè)比較新鮮的產(chǎn)品。

在大多數(shù)車輛中，車輛導(dǎo)航和信息娛樂系統(tǒng)已經(jīng)多年，但盡管技術(shù)相對(duì)陳舊，但消費(fèi)者的成本并未降低。而隨著智能互聯(lián)功能在中國(guó)市場(chǎng)的快速滲透，可能會(huì)使駕駛安全更糟糕的是，人們比以前更傾向于中控多媒體系統(tǒng)。

解決分心駕駛的問題，事實(shí)上，需要HUD。早在3年前，蘋果公司就公布了HUD的研發(fā)計(jì)劃，這款被外界視為下一代蘋果革命性產(chǎn)品的投射面積約27-50英寸的AR-HUD，同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)擋風(fēng)玻璃與傳感器的連接，進(jìn)行手勢(shì)識(shí)別控制。

近日，蘋果公司的一份HUD專利獲得審批。提交的專利中包括一種AR擋風(fēng)玻璃HUD系統(tǒng)。不同自動(dòng)駕駛車輛的乘客之間甚至可以用FaceTime對(duì)話。另外，當(dāng)乘客出現(xiàn)恐慌情況時(shí)，系統(tǒng)能夠進(jìn)行檢測(cè)和判斷，然后做出相應(yīng)的調(diào)整，以幫助乘客保持冷靜。

通過這一系統(tǒng)，很多情況下都可以在透明表面（包括窗戶）的感知環(huán)境中疊加圖像。簡(jiǎn)單來說，它可以結(jié)合實(shí)際交通路況，在用戶視線區(qū)域內(nèi)合理疊加顯示一些駕駛信息，從而駕駛員可以增強(qiáng)自己對(duì)于駕駛環(huán)境的感知能力。

此外，在一些情況下，顯示圖形能夠覆蓋環(huán)境中的特定對(duì)象，并能增強(qiáng)、改變、控制與環(huán)境相關(guān)的信息。

與傳統(tǒng)兩代HUD（C-HUD1.0時(shí)代、W-HUD2.0時(shí)代）相比，AR-HUD顯示的范圍更大、距離更遠(yuǎn)、而且更為復(fù)雜。前者只是投射并顯示信息的設(shè)備，而AR-HUD則需要與輔助駕駛系統(tǒng)深度融合，以實(shí)現(xiàn)更高級(jí)的效果和功能。

顯然，HUD正在成為汽車科技行業(yè)的增長(zhǎng)最快的興奮點(diǎn)之一。在今年初的CES展上，就已經(jīng)有不少科技巨頭和汽車廠商們強(qiáng)調(diào)這一點(diǎn)。而圍繞未來智能座艙的趨勢(shì)，以HUD、液晶儀表、中控大屏為核心的多屏聯(lián)動(dòng)正在成為各大汽車制造商產(chǎn)品規(guī)劃的重點(diǎn)之一。

同時(shí)，相應(yīng)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)也在加快推動(dòng)市場(chǎng)的成熟。

去年，美國(guó)汽車工程師學(xué)會(huì)（SAE）發(fā)布了用于評(píng)估HUD的顯示質(zhì)量的新標(biāo)準(zhǔn)（SAE J1757-2“汽車HUD光學(xué)測(cè)量”）。所有需要符合 SAE J1757-1 標(biāo)準(zhǔn)和 ISO 15008 標(biāo)準(zhǔn)的HUD制造商和汽車品牌，都必須根據(jù)新的 SAE J1757-2 HUD測(cè)量方法來設(shè)計(jì)自己的測(cè)量系統(tǒng)。

標(biāo)準(zhǔn)化測(cè)量方法將確保虛擬圖像相對(duì)于駕駛者雙眼的準(zhǔn)確投射（包括景深(DOF)、視場(chǎng)(FOV)、屈光度、焦距、圖像位置和圖像距離）、HUD虛擬圖像在典型環(huán)境光線條件下的可識(shí)別性（需要進(jìn)行亮度、色度、均勻性和對(duì)比度測(cè)試）以及通過與目標(biāo)虛擬圖像的點(diǎn)偏差來測(cè)量HUD的圖像失真、像差和重影程度。

未來幾年HUD需求爆發(fā)基于：

1、汽車OEM廠商可能在未來十年為旗下車型搭載更多的ADAS應(yīng)用。這些系統(tǒng)有助于監(jiān)控道路狀況，并向駕駛員發(fā)出預(yù)警甚至控制。這其中，以電動(dòng)汽車初創(chuàng)公司、中國(guó)高端自主品牌都在把HUD作為產(chǎn)品規(guī)劃重點(diǎn)。

2、汽車消費(fèi)者更關(guān)心自身的安全性。在碰撞發(fā)生時(shí)，HUD可能不起作用，但其預(yù)防事故的能力是眾所周知的。汽車OEM已經(jīng)認(rèn)可了消費(fèi)者的這些需求，并與不同的供應(yīng)商合作或投資于自己研發(fā)HUD。

3、HUD技術(shù)的不斷發(fā)展，帶來核心器件體積變小，成本下降，以及性能提升比如顯示面積越來越大，尤其是AR技術(shù)的結(jié)合。

4、帶動(dòng)HUD和信息娛樂系統(tǒng)的整合，只需要高度集成化的單一硬件，OEM能夠大大節(jié)省硬件上的成本。同時(shí)，不需要任何OS安裝在HUD上。

而市場(chǎng)強(qiáng)預(yù)期也來自于目前在售車輛HUD的低滲透率。

根據(jù)高工智能產(chǎn)業(yè)研究院（GGAI）統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，目前市面上的量產(chǎn)銷售車進(jìn)口品牌、合資品牌、自主品牌配備HUD的車型數(shù)量占比為28.97%，14.54%和3.9%。

由于此前大多數(shù)HUD僅配置于頂配車型，HUD的實(shí)際市場(chǎng)滲透則更低，進(jìn)口品牌、合資品牌、自主品牌的HUD滲透率僅為15.82%，4.56%和0.76%。而整體市場(chǎng)HUD滲透率僅為4.17%。

此外，隨著ADAS滲透率快速提升，帶動(dòng)更多與駕駛安全信息的互動(dòng)。比如，AR-HUD的同步定位與映射技術(shù)，可以結(jié)合車輛位置信息，以及有前向攝像頭采集的道路數(shù)據(jù)，利用增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)進(jìn)行可視畫面疊加。

目前，全球主要HUD的供應(yīng)商包括Nippon Seiki（日本精機(jī)）、Yazaki（矢崎）、Visteon（偉世通）、Continental AG（大陸集團(tuán)）、Denso（電裝）、Pioneer（先鋒電子）、WayRay、MicroVision等，而國(guó)內(nèi)近年來也有一批快速成長(zhǎng)的初創(chuàng)公司，包括未來黑科技、京龍睿信、車蘿卜、衍視科技等。

而這些企業(yè)無一例外都在加大AR技術(shù)的投入。今年5月，大陸集團(tuán)再次增加了對(duì)DigiLens的投資，股權(quán)比例增至18%，雙方一直在聯(lián)合研發(fā)基于AR技術(shù)的HUD產(chǎn)品，基于DigiLens的全息波導(dǎo)技術(shù)，新的平視顯示器通過同時(shí)減小盒體積來實(shí)現(xiàn)更大的顯示面積。

波導(dǎo)技術(shù)是對(duì)光進(jìn)行衍射，從而減少了硬件和垂直軸上的體積。特別是，對(duì)于大型投影，如增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)AR技術(shù)的需要，基于傳統(tǒng)反射鏡的平視顯示器則需要大量的空間在儀表臺(tái)位置。

在今年初的北京車展上，偉世通就展示了一款A(yù)R-HUD產(chǎn)品，它可以在風(fēng)擋玻璃上投射一個(gè)虛擬圖形信息顯示界面，并可以集成到多個(gè)電子控制單元中。同時(shí)，其推出的SmartCore?域控制器，使用高通驍龍 820AM 驍龍處理器，可集成HUD與儀表。

業(yè)內(nèi)人士表示，HUD技術(shù)本身仍然處于快速上升周期，應(yīng)用成熟度還有待提升。此外，由于各家主機(jī)廠的座艙設(shè)計(jì)、HUD技術(shù)的應(yīng)用深度都有差異，也給這個(gè)市場(chǎng)帶來很多差異化的需求。

而全擋風(fēng)玻璃式HUD，結(jié)合AR技術(shù)，正在從根本上改變消費(fèi)者過去對(duì)HUD顯示尺寸小，可視距離短，顯示信息有限等瓶頸。此外，HUD系統(tǒng)需要大的動(dòng)態(tài)范圍的環(huán)境亮度、極端亮度和亮度控制能力。

按照目前全球各大零部件廠商和主機(jī)廠的車型規(guī)劃，搭載初級(jí)AR技術(shù)全擋風(fēng)玻璃式HUD將在2019年-2020年進(jìn)入真正前裝量產(chǎn)元年。同時(shí)，車型也將從原來的豪華高端車型，向經(jīng)濟(jì)型市場(chǎng)鋪開。