HUD——曾經的雞肋配置又一次煥發新生 | 科普

2020-11-23 雷鋒網

雷鋒網(公眾號：雷鋒網)按：本文作者史高拔，汽車電子工程師，供職於國內某汽車技術中心，從事汽車智能網聯技術研發。本文由雷鋒網獨家發布。

背景

HUD——head up display抬頭顯示器，最早出現在戰鬥機上，為了讓飛行員不用頻繁低頭看儀表集中注意力，將重要信息在視線前方的一塊透明玻璃上顯示。這項技術在幾年前也被引入了汽車裡，但目前標配這一技術的量產車卻寥寥無幾，顯示效果差、成本高，讓HUD技術一直不溫不火甚至被部分消費者評為雞肋。直到去年下半年，隨著AR技術的出現，HUD才重新回到人們的視野，阿里巴巴1800萬美元投資WayRay，更是讓人引發遐想。 

↑ 奧迪A6 HUD拆解

HUD分類

由於這項技術的原理非常簡單，現在去網上搜索HUD，會有幾百到幾千多種價位幾百款產品，甚至有的app可以將手機屏幕反射到車窗上變成HUD。透明顯示屏+投影技術就可以實現抬頭顯示功能，基本與投影儀的工作原理相同，只是由於所選投影技術和屏幕的差別，會有一些實現方法上的不同。

↑ HUD技術原理

按照顯示屏的不同，HUD可分為CHUD （Combiner HUD 組合型）和WHUD （Windshield HUD 擋風玻璃HUD）。CHUD顯示屏為放置於儀表上方的一塊透明樹脂玻璃，一般會根據成像條件對這塊玻璃進行特殊處理，通常做成楔形來避免玻璃兩面的反射重影,可以有效控制成本，提高顯示效果。但CHUD置於儀表上方，在車輛碰撞時會對駕駛員產生二次傷害，不利於車內安全。

↑  CHUD

WHUD顯示屏直接使用汽車的擋風玻璃，顯示效果更為一體化，也有助於造型布置。但由於擋風玻璃一般為曲面玻璃，因此WHUD一定要根據擋風玻璃的尺寸和曲率去適配高精度非球面反射鏡，這也直接導致了WHUD成本的升高。

↑  WHUD

HUD投影技術

目前運用在HUD上的投影技術，主要有LCD投影、DLP投影、雷射掃描投影、LCOS投影等技術。

LCD投影

最常見、技術最為成熟的投影技術，與LCD屏幕的原理類似，將白光光源用稜鏡分為紅、綠、藍三色，經過液晶單元，達到投影的效果。但光線在經過液晶後亮度會有一定程度的衰減，並且因為液晶之間會有一定的距離，其解析度也不高。但其技術成熟、成本低廉成為現階段很多HUD的首選。

↑  LCD投影技術原理 

DLP投影

DLP（Digital Light Processing）數字光處理技術是美國德州儀器的專利技術，通過集成了數十萬個超微型鏡片的DMD（數字微鏡晶片）可以將強光源經過數字反射後投影出來。

↑ DLP投影原理

DLP投影技術亮度高、解析度高、成像逼真，目前較多的前裝HUD均採用此種技術，德州儀器公司也一直在汽車行業推廣DLP。不過，由於DLP投影的是整個平面，為了提升顯示效果需要針對不同的擋風玻璃，定製高精度的反射非球面鏡，這也直接導致了DLP HUD成本的提高。而且汽車使用環境複雜，其核心部件DMD較易出現壞點，使用壽命有待提高。

雷射投影技術

簡言之，就是用雷射作為投影光源的技術，目前主要運用在室外大型投影和演出上，由於並不是全平面投影，雷射投影具有色域廣、亮度高、聚焦效果好的特點，非常適合投影信息簡單、亮度要求高的HUD場景。並且由於雷射投影屬於聚焦投影，並不需要HUD匹配複雜的光學系統。但目前雷射二極體對溫度較為敏感，不能達到車規要求的85℃的工作要求。

 

↑  雷射投影原理

LCOS

LCOS Liquid Crystal on Silicon 矽基液晶技術，是一種基於反射式的微型矩陣液晶顯示技術，可以在非常小的尺寸內顯示豐富的信息，亮度、解析度、對比度等性能都非常優越，Google Glass採用的就是這種技術顯示信息。但目前矽基液晶並不能大量量產，成本太高，僅有部分工程試驗HUD產品採用了這一技術。

↑  各種投影技術對比

AR HUD

HUD技術被業界重新重視，不僅僅因為它能提高駕駛安全性和顯示效果，更重要的是AR技術的出現，讓HUD的使用場景有了更多可能，能更加有效的提高駕駛安全性。導航的時候可以直接將信息顯示到HUD上，並融合實際的路況場景進行顯示，左轉右轉一目了然。更能結合ADAS功能，及時預告路況和行人信息。

↑ AR HUD使用場景

技術難點和局限

VID

VID(Virtual Image Distance)虛擬圖像距離，可以理解為圖像焦點到眼睛的距離。實際駕駛情況下，HUD的顯示圖像和道路並不是在一個平面， 人眼在道路和HUD之間也需要來回切換，調整眼睛的焦點，雖然解決了低頭的問題，但頻繁調整焦點也會導致視覺疲勞，並不能做到百分之百的融合顯示。一般駕駛時關注的主要是前方20米左右的情況，但目前的HUD最多只能將VID做到3米，這一參數極大的限制著HUD的顯示效果。

↑ VID

高溫和散熱

HUD一般布置在儀表的前方，完全暴露在太陽光下，因此HUD雖然在駕駛艙內使用，但也經受著高溫環境的考驗。加之高亮度投影本身就需要大光源的支持，燈泡的合理散熱也是需要考慮的因素。德州儀器在其HUD樣機中將結構做成了全金屬來輔助散熱，這也無形中增加了成本。

成本

由於汽車級產品的高要求，原裝的HUD產品始終沒辦法把成本降到合理的區間，只能在現實效果上進行妥協，這也就導致目前很多HUD產品的使用效果不盡如人意，加上使用情景有限，多數廠商不願意增加這項配置。希望這一現象在AR HUD時代會有改觀。

未來前景

隨著智能駕駛技術的不斷發展，駕駛汽車所要判斷和提醒的信息也越來越多，如今的儀錶盤顯然不能滿足這些需求，將駕駛信息和道路信息顯示在擋風玻璃上已經是一個必然的趨勢，科幻電影中的場景終將到來。如今越來越多的廠商已經投入到這一領域，汽車廠商也已經明確看到了HUD的必要性，相信在今後兩年就會出現越來越多標配HUD的車型。更可以相信，擋風玻璃全息顯示也會在未來實現。（完）

實戰特訓：遠場語音交互技術  

智能音箱這麼火，聽聲智科技CTO教你深入解析AI設備語音交互關鍵技術！

課程連結：http://www.mooc.ai/course/80

加入AI慕課學院人工智慧學習交流QQ群：624413030，與AI同行一起交流成長

雷鋒網特約稿件，未經授權禁止轉載。詳情見轉載須知。

相關焦點

  • 木星軌跡球煥發新生
    一周多時間，木星軌跡球的重新煥發活力又讓自個重新審視這個定論。它們不相上下，難分伯仲，都非常好用。木星軌跡球[1]的優勢在於：往上能完全支撐手腕，毫無滑鼠手之虞，即使一口氣用一天，也並不費勁。往下寬大的橡膠腳座牢牢固定在紙質、滑鼠墊、玻璃、床單等多種物體表面上，任爾挪而不動。
  • 喜訊:「原能新生細胞生命科普館」,獲評2020年浦東新區科普基地!
    近日，上海市浦東新區科技和經濟委員會（以下簡稱「浦東科經委」）官網正式發布公告，經專家層層選評，原能細胞科技集團旗下的「原能新生細胞生命科普館」，符合《浦東新區科普基地管理辦法》中科普基地認定標準，成功獲評為「2020年浦東新區科普基地」之一。
  • 比亞迪蝶變新生的秦Pro,網友:美爆!
    比亞迪蝶變新生的秦Pro，網友：美爆！國際設計大師艾格用龍臉讓秦Pro蝶變新生，煥發出了不一樣的活力，寶瓶造型的大尺寸進氣格柵更顯霸氣，隆起的引擎蓋線條、大量鍍鉻裝飾的運用，讓它看上去更加精緻動感。車身側面並沒有複雜的線條，飽滿的輪廓讓車輛看上去更寬大厚重。車頂採用了轎跑式的設計，溜背造型進一步烘託運動氣質。12.8英寸8核自適應旋轉懸浮pad的以及星際環抱式智能座艙。動感，科技，豪華！
  • 迎接2021年 中國科技館推出元旦系列科普教育活動
    原標題：迎接2021年 中國科技館推出元旦系列科普教育活動 　　中國科學技術館(中國科技館)31日發布消息說，為迎接新一年到來，中國科技館2021年元旦系列科普教育活動已準備就緒
  • 六五科普——科學普及工作的新嘗試
    說起科普,以普通老百姓的角度來看,似乎這是科學家應該做的工作,袁嵐峰老師曾經說過,現在中國的科普水平是遠遠落後於中國科技水平的。由於認知存在偏差,在現代社會,有太多人分辨不清迷信或者偽科學,從而上當受騙。正因如此,科普機構顯得尤為可貴。創新是科研永恆的主題,科普同樣如此,如何適應新形勢、探索新方式,以普通人能夠接受的方式進行科普工作,成為科普機構應該創新的地方。
  • 盤點:海賊王中四顆如雞肋一般的惡魔果實
    從而惡魔果實也被細分為三大類果實：自然系惡魔果實、超人系惡魔果實、動物系惡魔果實、然而在這眾多惡魔果實裡面總會出現一些雞肋一般的惡魔果實。讓這顆果實無疑變的很雞肋! 夾克果實、超人系 這顆果實在德雷斯羅薩篇中出現，擁有者：凱利·范庫 果實能力：讓能力者整個人變成如一件皮夾克般的衣服，而穿上這件夾克的人被他所控制。
  • 承載新中國的科普創作
    科普工作是科教興國戰略的一個重要組成部分。　　科普創作肩負著傳播知識、激發興趣、啟迪智慧的重要責任。「科學求真，人文求善」，同時求美，優秀的科普作品不僅能帶給人們真、善、美的閱讀體驗，還能引人深思，激發人們的求知慾、好奇心與創造力，從而提高個人乃至全民的科學文化素質。國民素質是第一國力。教育的宗旨，科普的目的，就是為了提高國民素質。
  • 開放式沙盒遊戲《腐蝕》煥發第二春
    而《腐蝕》之所以能夠煥發新生，是因為近期有大量知名的Twitch主播被邀請加入伺服器，包括Shroud、Pokimane等，人氣主播們的直播也吸引了大量的粉絲加入這個開放式的多人世界中。近日《腐蝕》在Twitch上的並發直播觀眾數突破了100萬，這也是主播引領遊戲風潮，帶給《腐蝕》新生的明證。
  • 曾經的天才少年從事「簡單科普」，虧嗎？
    14歲上中科大化學物理系，23歲化學博士畢業，天才少年袁嵐峰，曾經一度是媒體爭先報導的小名人。可進入中年的他再次回到輿論關注的舞臺，竟是有人提出質疑，認為他現在從事「簡單科普」的工作，在科研領域沒有什麼太大成就，是否又是一個「傷仲永」的故事？
  • 手機「飛行模式」太雞肋,為啥卻不取消?網友:原來是我不會用
    手機「飛行模式」太雞肋，為啥卻不取消？所以說，這樣一來，「飛行模式」就成了一個雞肋功能，沒啥用處了。而迄今為止，智慧型手機也發展了十幾年的時間，其實很多的功能、配置，都一直在不斷更新換代，有些東西，甚至被取消了，比如說可拆卸式電池，老式USB接口等等，但飛行模式誕生至今，卻一直沒有被取消，答案已經確認，事實上，不是「飛行模式」太雞肋，而是像一些網友所說的那樣：原來是我不會用！
  • 日間行車燈真不是雞肋配置,能保障行車安全
    所以這些司機覺得日間行車燈就是一個雞肋，開著又費電。但是日間行車燈其實有著很大的作用，有一些司機可能還會通過後期改裝日間行車燈，下面我們就來講講日間行車燈究竟有多重要吧。提高存在感很多人覺得日間行車燈看起來十分酷炫，提高了車子的顏值，但沒有什麼實質性作用。
  • 集研堂會館修繕完工 三墩古建築煥發新生
    此外，在修繕中一併做好建築的防腐、防雷、防蟲、防火等措施……老會館在修繕中煥發出蓬勃新生。
  • 華為的40W快充很「雞肋」?小米副總:損耗電池的設計!
    大家都知道小米9也是適配了27W快充電池卻僅僅3300mAH，盧總這個時候科普這個理論，豈不是間接吐槽華為的40W快充是雞肋設計嗎？其實看到這裡很多網友在盧總評論區留言，也是狠狠打臉了小米9的，按照這個理論的話，長時間下來27W快充的3300mAh小米9電池體驗其實還不如上一代18W的小米8了，所以這是一個倒退設計！
  • 雅安:雨城文化旅遊產業 新年煥發新氣象
    雨城文旅產業煥發新氣象元旦節期間，碧峰峽景區以強有力的優惠活動，開展針對雅安市民免野生動物世界門票和優惠辦理年卡的新年感恩回饋活動，吸引大量遊客，特別是市內遊客前來遊玩。同時，隨著南北兩條旅遊廊道交通條件的改善，熊貓山谷生態旅遊廁所、彩虹路、Panda驛站等網紅打卡點的打造，雨城區全域旅遊基礎設施和服務的全面提升，雨城旅遊煥發新年新氣象，向全國遊客展現新形象。
  • fgo高文技能本及幕間本配置一覽!
    相信喜歡fgo的小夥伴們都知道在fgo內很多從者們都有著和自身相關的副本吧，我們通關這些副本就可以獲得寶具技能的強化或者聖晶石的獎勵，今天40407小編為大家帶來了高文的幕間副本和技能本的配置一覽，一起來看一下吧！
  • 科普創新大有可為
    創新是科研的永恆主題，科普也是如此。在把厚的學問變薄、深的學問變淺的同時，適應新形勢、探索新方式，科普將煥發更強大的生命力2020年12月31日晚，首都科學講堂特別節目——「2021科學跨年之夜」在北京廣播電視臺科教頻道播出，薛其坤等11位科學家接力演講，為公眾奉獻了一場精彩紛呈的科學盛宴，受到公眾的廣泛好評。
  • 汽車最雞肋功能「換擋撥片」,開始新鮮,用幾次之後再也不碰它
    如果說汽車身上最雞肋的功能，相信車友的回答各有不同，但是小編自己認為就是「換擋撥片」了，這個看似高端的配置，初期可能給你一定的新鮮感，自己也非常想嘗試一下，但久而久之這個功能就荒廢了，不管是高速還是市區行走，從此不再染指。
  • 真科幻還是真雞肋?特斯拉的智能召喚強在哪
    在舊版系統中，用戶已經可以通過手機來遙控車輛的前進後退，看似雞肋，不過也算是在一定程度上實現了遙控操作。可比起比亞迪那遙控車似的玩法，顯然是還做得不夠的。
  • 藍光地產,讓品牌煥發新的「生命力」
    曾經,房屋對於很多人們來說,能遮風擋雨即可。今非昔比,大家現在對於房子的選擇上有了更多的需求,他們想要追求更美好的居住體驗。藍光地產在今後一定還會繼續打造更多滿足照消費者需求的產品,使更多業主都能夠感受到溫度人居,讓品牌煥發新的「生命力」
  • 陰陽師師徒系統變成雞肋系統 很多玩家都不想收徒了
    陰陽師師徒系統為什麼會變成雞肋系統?為什麼現在越來越多的痒痒鼠不想收徒了?今天小編就為大家介紹下徒系統變成雞肋系統的主要原因，我們一起來看看吧!