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    这个好用的配置为什么现在才普及?——HUD抬头显示技术拆解

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    史高拔2021-03-05

    过去一年国内上市的许多平价车型都搭载了HUD抬头显示,好用又安全的体验让它迅速被消费者推崇,但在过去几年为什么只能在高级车里才能看到,是哪些原因让HUD到现在才大规模搭载普及呢?我们来解析一番HUD技术的原理。

    吉利星瑞(图片|配置|询价)搭载的HUD

    HUD——head up display抬头显示器,最早出现在战斗机上,为了让飞行员不用频繁低头看仪表集中注意力,将重要信息在视线前方的一块透明玻璃上显示。这项技术在几年前也被引入了汽车里,但一直以来都局限在高级车型中,直到近两年,越来越多20万以下的车型,如哈弗H6、吉利星瑞开始搭载这个配置。好用又安全的HUD到现在才真正进入普通消费者的视野。而随着AR技术的出现,HUD的未来更是让人引发遐想。

    奥迪A6 HUD系统拆解

    HUD分类

    由于原理非常简单,现在去网上搜索HUD,会有几百到几千多种价位几百款产品.透明显示屏+投影技术就可以实现抬头显示功能,基本与投影仪的工作原理相同,只是由于所选投影技术和屏幕的差别,会有一些实现方法上的不同。

    HUD技术原理


    按照显示屏的不同,HUD可分为CHUD (Combiner HUD 组合型)WHUD (Windshield HUD 挡风玻璃HUD)。CHUD显示屏为放置于仪表上方的一块透明树脂玻璃,一般会根据成像条件对这块玻璃进行特殊处理,通常做成楔形来避免玻璃两面的反射重影,可以有效控制成本,提高显示效果。但CHUD置于仪表上方,在车辆碰撞时会对驾驶员产生二次伤害,不利于车内安全。

    CHUD


    WHUD显示屏直接使用汽车的挡风玻璃,显示效果更为一体化,也有助于造型布置。但由于挡风玻璃一般为曲面玻璃,因此WHUD一定要根据挡风玻璃的尺寸和曲率去适配高精度非球面反射镜,这也直接导致了WHUD成本的升高。

    WHUD

    HUD投影技术

    目前运用在HUD上的投影技术,主要有LCD投影、DLP投影、激光扫描投影、LCOS投影等技术;这些也都是在投影仪领域广泛应用的集中技术。

    • LCD投影:最常见、技术成熟的投影技术,将白光光源用棱镜分为红、绿、蓝三色,经过液晶单元,达到投影的效果。光线在经过液晶后亮度会有一定程度的衰减,并且因为液晶之间会有一定的距离,分辨率也不高,技术成熟、成本低廉成为现阶段很多HUD的首选。
    • DLP投影:DLP(Digital Light Processing)数字光处理技术是美国德州仪器的专利技术,通过集成了数十万个超微型镜片的DMD(数字微镜芯片)可以将强光源经过数字反射后投影出来。DLP投影技术亮度高、分辨率高、成像逼真,目前较多的前装HUD均采用此种技术。
    • 激光投影:用激光作为投影光源的技术,目前主要运用在室外大型投影和演出上,激光投影具有色域广、亮度高、聚焦效果好的特点,非常适合投影信息简单、亮度要求高的HUD场景。但目前激光二极管对温度较为敏感,不能达到车规要求的85℃的工作要求。
    • LCOS:LCOS Liquid Crystal on Silicon 硅基液晶技术,是一种基于反射式的微型矩阵液晶显示技术,可以在非常小的尺寸内显示丰富的信息,亮度、分辨率、对比度等性能都非常优越,Google Glass采用的就是这种技术。但目前硅基液晶并不能大量量产,成本太高。

    各种投影技术对比

    HUD的技术难点和局限

    • VID:VID(Virtual Image Distance)虚拟图像距离,可以理解为图像焦点到眼睛的距离。实际驾驶情况下,HUD的显示图像和道路并不是在一个平面, 人眼在道路和HUD之间也需要来回切换,调整眼睛的焦点,频繁调整焦点也会导致视觉疲劳。一般驾驶时关注的主要是前方20米左右的情况,但目前的HUD最多只能将VID做到3米,这一参数极大的限制着HUD的显示效果。

    VID是决定HUD体验的重要参数

    • 高温和散热:HUD一般布置在仪表的前方,完全暴露在太阳光下,经受着高温环境的考验。加之高亮度投影本身就需要大光源的支持,光源的合理散热也是需要考虑的因素。德州仪器在其HUD样机中将结构做成了全金属来辅助散热,这也无形中增加了成本。
    • 成本:由于汽车级产品的高要求,原装的HUD产品始终没办法把成本降到合理的区间,只能在现实效果上进行妥协,这也就导致之前很多HUD产品的使用效果不尽如人意,加上使用情景有限,多数厂商不愿意增加这项配置。不过在自主品牌的持续投入下,长城、吉利等车企联合华阳、泽景等国内供应商,不断提高技术将成本一再降低;终于让这个好用又安全的配置变成了白菜价。

    AR HUD

    HUD技术被业界重新重视,不仅仅因为它能提高驾驶安全性和显示效果,更重要的是AR技术的出现,让HUD的使用场景有了更多可能,能更加有效的提高驾驶安全性。导航的时候可以直接将信息显示到HUD上,并融合实际的路况场景进行显示,左转右转一目了然。更能结合ADAS功能,及时预告路况和行人信息。

    AR HUD使用场景

    随着智能驾驶技术的不断发展,驾驶汽车所要判断和提醒的信息也越来越多,仪表盘显然不能满足这些需求,将驾驶信息和道路信息显示在挡风玻璃上已经是一个必然的趋势,科幻电影中的场景终将到来。相信在今后两年就会出现越来越多标配HUD的车型。更可以相信AR HUD挡风玻璃全息显示也会在未来实现。

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