無論是給 WHUD 添加動(dòng)畫，還是利用左右眼不同的畫面欺騙大腦，營造立體效果，總歸是在現(xiàn)階段 AR HUD 技術(shù)不成熟時(shí)的權(quán)宜之計(jì)，它們更像是 AR HUD 成熟前的「代餐」......
提到車?yán)锏? HUD，我們總能聽到不同的聲音：愛它的人覺得它能帶來戰(zhàn)斗機(jī)般的駕駛沉浸感，討厭它的人嫌棄它雞肋;有的人偏愛它所營造出的科技感，有的人認(rèn)為擋風(fēng)玻璃前大量信息影響了駕駛視線;有的人嫌棄它白天不夠清晰，有的人則討厭它夜間的色彩太過炫目……
說到 HUD 的這些「槽點(diǎn)」，我們不得不替它喊句冤。
雖然這項(xiàng)源自戰(zhàn)斗機(jī)的技術(shù)在 1988 年就被引入汽車中，但是從早期需要借助透明樹脂玻璃板的 CHUD 到如今用擋風(fēng)玻璃做屏幕的 WHUD，再到成像效果更好的 AR HUD，真正讓 HUD 進(jìn)化的時(shí)間，也就智能汽車上路這幾年。
因此，盡管 HUD 頗具爭(zhēng)議，但絲毫不影響它在智能汽車上的普及速度：過去在高端車上才會(huì)選裝的 HUD，如今逐漸走入了中低端車型，甚至在前不久發(fā)布的理想 L9 中，HUD 直接取代了儀表盤，成為了信息顯示的第一選擇。就在 HUD 一路向「下沉市場(chǎng)」高歌猛進(jìn)的同時(shí)，效果也鳥槍換炮，圖像越來越大，成像效果更好，顯示更多輔助駕駛信息……但是對(duì)于這個(gè)領(lǐng)域的頭部玩家們來說，AR HUD 絕對(duì)是共同的追求目標(biāo)。
以往，CES 一直是先鋒科技的晴雨表，能讓我們了解到 AR HUD 的最新進(jìn)展，不過在車展都不得不推遲的當(dāng)下，想深入接觸 HUD 玩家們的最新進(jìn)展也增加了難度，更多的是從已經(jīng)落地的量產(chǎn)車上窺視一二。
為此，我們特意聯(lián)系到了 GeekCar 的老朋友，位于北京的 FUTURUS 未來黑科技。作為國內(nèi) HUD 領(lǐng)域的先行者之一，F(xiàn)UTURUS 在 2018 年開始正式與寶馬合作，也是國內(nèi)某頭部造車新勢(shì)力的核心 HUD 供應(yīng)商。
在與 FUTURUS 聊天的過程中，我們對(duì)于過去一年里體驗(yàn)過無數(shù)次的「AR HUD」逐漸從熟悉變得陌生，又從陌生開始有了新的認(rèn)識(shí)。
你的 AR HUD，是真「AR」么？
過去的 2021 年，被不少人稱作「AR HUD 元年」。
什么是 AR HUD 呢？作為 AR HUD 的前身，WHUD 通過前擋風(fēng)玻璃作為屏幕，將 HUD 虛像投射到擋風(fēng)玻璃前方某處，這樣當(dāng)駕駛員開車時(shí)，就可以直視前方一邊開車一邊看車速、油耗等儀表信息，甚至導(dǎo)航和輔助駕駛信息，而不用再頻繁低頭或轉(zhuǎn)頭查看儀表和中控屏幕。AR HUD，就是在 WHUD 的基礎(chǔ)上，將這些信息「AR 化」，讓 HUD 虛像與道路現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景融合。
（從 CHUD、WHUD 到 AR HUD 的效果進(jìn)化）
要想讓 HUD 虛擬圖像與現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景融合，就需要圖像有縱深效果：標(biāo)注前方 5 米處的車輛時(shí)，圖像看起來在 5 米的位置;標(biāo)注前方 10 米外的車道線時(shí)，圖像能營造出 10 米外的效果。能夠呈現(xiàn)三維立體的虛擬圖像，適應(yīng)人眼連續(xù)變焦的過程，呈現(xiàn)虛實(shí)融合的視覺效果，可以說是一款 AR HUD 的必要條件。
2021 年，有不少車型推出了「AR HUD」功能，比如奔馳 S 級(jí)轎車，大眾 ID. 系列，紅旗 E-HS9、長城 WEY 摩卡等等，看起來市場(chǎng)一片火熱。這些頂著「AR HUD」名頭出道的產(chǎn)品，在視覺效果上的確做出了改進(jìn)，比如圖像更大更清晰，成像距離更遠(yuǎn)，有的甚至頗具動(dòng)態(tài)感，但是實(shí)際體驗(yàn)下來的感受卻差強(qiáng)人意。
不是用戶們太挑剔，而是人的眼睛太聰明。
這些「AR HUD」產(chǎn)品，采用近距離單層或雙層 2D 顯示屏。對(duì)于用戶來說，究竟是 2D 還是 3D，似乎并不重要，只要好用就夠了。可關(guān)鍵就是，它們并不好用。
這就像學(xué)生時(shí)代常玩的裸眼 3D 圖，目前的「AR HUD」主要利用左右眼看到不同的畫面來欺騙大腦，最終在腦海中呈現(xiàn)出立體的效果。
然而并不是每個(gè)人都能輕松地看出裸眼 3D 圖，人眼的差異也決定了并不是每個(gè)人都會(huì)被「欺騙」，看出立體的效果。再配合車輛行駛的晃動(dòng)，可能就會(huì)收獲一個(gè)體驗(yàn)糟糕、讓人眩暈惡心的「AR HUD」。
就算解決了眩暈的問題，如何讓二維的圖像與三維的世界完美融合，依然是無法解決的門檻問題。
比如當(dāng) AR HUD 配合 ACC 功能時(shí)，需要對(duì)前車位置進(jìn)行跟蹤，車輛位置拉遠(yuǎn)，標(biāo)注前車位置的圖像也要相應(yīng)拉遠(yuǎn)。為了營造出「模擬跟蹤」的動(dòng)態(tài)效果，有的「AR HUD」就用到了動(dòng)畫。
在奔馳 S 級(jí)的 AR HUD 上，就通過 2D 動(dòng)畫來營造指引箭頭的動(dòng)態(tài)效果，讓畫面看起來充滿立體感。不過，動(dòng)畫雖然可以模擬，但與環(huán)境的融合就無法通過動(dòng)畫實(shí)現(xiàn)了，因此奔馳 S 級(jí)就干脆放棄了讓虛像與環(huán)境融合的打算，讓 AR HUD 的虛擬信息們「孤零零」地漂在擋風(fēng)玻璃前方。
此外，目前「AR HUD」的另一個(gè)弊端就是為了在現(xiàn)有平面顯示的基礎(chǔ)上提升視場(chǎng)角和成像尺寸，封裝尺寸過大。我們?nèi)砸阅壳跋鄬?duì)效果最好的奔馳 S 級(jí)為例，它所搭載的「AR HUD」箱體尺寸達(dá)到 27L。這個(gè)尺寸和背后的成本，讓很多平價(jià)車型都望而卻步。
因此，無論是給 WHUD 添加動(dòng)畫，還是利用左右眼不同的畫面欺騙大腦，營造立體效果，總歸是在現(xiàn)階段 AR HUD 技術(shù)不成熟時(shí)的權(quán)宜之計(jì)，它們更像是 AR HUD 成熟前的「代餐」：
一邊利用這些技術(shù)讓消費(fèi)者熟悉和接受 AR HUD 的概念，另一邊加緊「真 AR HUD」的研發(fā)，讓虛擬圖像 3D 化與現(xiàn)實(shí)融合，圖像就不再是「漂」在車輛前方，而是「長」在前方需要跟蹤和識(shí)別的對(duì)象上，自然可以避免視覺疲勞、眩暈、影響駕駛的弊端。
是什么「拖慢了」AR HUD 的腳步？
如果說 HUD 上車到如今，30 多年的時(shí)間可以算作是「歷史悠久」，那 AR HUD 的概念卻也并非新鮮產(chǎn)物。早在 2016 年寶馬 NEXT VISON 100 的概念車上，我們就能看到 AR HUD 概念的雛形。
幾年前，行業(yè)對(duì)于 AR HUD 落地的預(yù)期還樂觀地設(shè)定在了 2022 年。可如今身處 2022 年，盡管不少所謂的「AR HUD」產(chǎn)品已經(jīng)落地，但是真正能呈現(xiàn) AR 效果的量產(chǎn)車顯然還要等上一段不短的時(shí)間，否則也不會(huì)急于推出「代餐」們來面市。
對(duì)此，F(xiàn)UTURUS 未來黑科技聯(lián)合創(chuàng)始人尉鴻軒表示：HUD 的技術(shù)已經(jīng)成熟了，但是 AR HUD 還遠(yuǎn)沒有成熟。
那是什么讓 AR HUD 前進(jìn)的腳步如此艱難呢?
01 技術(shù)門檻：虛擬成像與實(shí)景的虛實(shí)融合
用 FUTURUS 未來黑科技 創(chuàng)始人、CEO 徐俊峰的話來說，AR HUD 最難的就是通過 3D 光場(chǎng)顯示技術(shù)呈現(xiàn)虛擬世界，以及虛實(shí)實(shí)時(shí)融合技術(shù)。
區(qū)別于現(xiàn)有的 2D 版「AR HUD」，AR HUD 的關(guān)鍵在于駕駛員視線前方打造一個(gè)三維的顯示屏，像全息投影一樣將虛像立體地呈現(xiàn)，這也成為目前 HUD 領(lǐng)域頭部玩家們關(guān)注的焦點(diǎn)。
比如，作為傳統(tǒng) HUD 供應(yīng)商的德國大陸投資了初創(chuàng)公司 DigiLens，專注研發(fā)全息波導(dǎo)技術(shù)，通過類似全息瞄準(zhǔn)鏡的原理打造三維成像的效果;松下和 HUD 初創(chuàng)公司 WayRay 則都選擇了激光全息投影技術(shù)，以達(dá)到虛像的立體化和視覺連續(xù)變焦效果。
在 AR 領(lǐng)域一直蓄勢(shì)待發(fā)的蘋果也在公開的專利中顯示，將通過光場(chǎng) HUD 技術(shù)輸出三維成像效果。與蘋果類似，作為國內(nèi)企業(yè)的 FUTURUS 也采用光場(chǎng) AR HUD 技術(shù)，甚至早在 2016 年就進(jìn)行了相關(guān)專利布局，比蘋果還要搶先一步。FUTURUS 計(jì)劃在北京車展期間亮相的光場(chǎng) AR HUD，可能是目前我們能近距離接觸到的最接近「真 AR」的 HUD 產(chǎn)品。
可以說，在如何打造真 AR HUD 這件事情上，各家都在爭(zhēng)分奪秒，競(jìng)爭(zhēng)異常激烈。
與此同時(shí)，打造出一個(gè)三維的虛擬世界后，還要進(jìn)一步解決延時(shí)、抖動(dòng)等虛實(shí)融合的高階難題。這種融合既包括空間的融合，也包括時(shí)間的融合。
為此，F(xiàn)UTURUS 通過自主研發(fā)的圖形矯正、數(shù)據(jù)補(bǔ)償、3D 渲染技術(shù)，將 HUD 虛像和周邊環(huán)境信息進(jìn)行 3D 化呈現(xiàn)，并在對(duì)應(yīng)空間位置上進(jìn)行對(duì)齊展示。當(dāng)虛像與實(shí)景完美融合，HUD 畫面虛像就像「長在」環(huán)境中，自然不會(huì)出現(xiàn)違和和不真實(shí)感。
在時(shí)間上，AR HUD 對(duì)于儀表信息的展示是實(shí)時(shí)的，特別是當(dāng) AR HUD 與導(dǎo)航和 ADAS 系統(tǒng)打通后，路線指引、車道保持預(yù)警、前方障礙物預(yù)警等更多信息都需要被展示，HUD 虛像部分的展示也就必須與車載傳感器、處理器、車輛信息以及周邊環(huán)境實(shí)時(shí)同步，將延時(shí)控制在人眼覺察不到的毫秒范圍內(nèi)。
當(dāng)然，除了虛擬圖像的處理和虛實(shí)融合這個(gè)核心關(guān)卡外，AR HUD 還要面臨很多 HUD 之前遇到的共性問題，比如不同 PGU(成像單元)技術(shù)路線的選擇，決定了成像效果和直接成本，但更多要依賴上游材料供應(yīng)商等;核心元件光學(xué)曲面鏡對(duì)于精度的嚴(yán)苛要求，更是對(duì) AR HUD 的上游制造商提出了考驗(yàn)。
02 HUD供應(yīng)商的里程碑：量產(chǎn)上車
對(duì)于 HUD 供應(yīng)商和初創(chuàng)公司們來說，里程碑的時(shí)刻是什么呢?
「量產(chǎn)上車。」尉鴻軒如此回答。
在他看來，HUD 上車，是一個(gè)探索次優(yōu)解的過程。作為以光學(xué)設(shè)計(jì)為核心的產(chǎn)品，其精密和復(fù)雜程度比相機(jī)有過之而無不及，微小的結(jié)構(gòu)調(diào)整都影響著最終的效果。這也讓 HUD 產(chǎn)品的上車難度，不亞于前期的研發(fā)投入。
占據(jù) HUD 市場(chǎng)半壁江山的日本精機(jī)就曾透露，它們從 2018 年開始著手打造奔馳 S 級(jí)的 HUD，到 2020 年底奔馳 S 級(jí)量產(chǎn)面世，經(jīng)歷了近三年時(shí)間，這還是建立在日本精機(jī)在傳統(tǒng) WHUD 領(lǐng)域多年量產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上。
無獨(dú)有偶，國內(nèi)某造車新勢(shì)力的 HUD 功能從規(guī)劃上車到最終量產(chǎn)也歷經(jīng)了足足四年之久。期間每一次車型的微小調(diào)整、擋風(fēng)玻璃角度的變化，都需要相應(yīng)地調(diào)整 HUD 光路設(shè)計(jì)方案，特別是核心部件光學(xué)曲面鏡;車身傳感器布局的變化，HUD 的數(shù)據(jù)接入也需要相應(yīng)調(diào)整。這也注定了無論是 HUD，還是 AR HUD，都很難批量化、模塊化打造。
量體裁衣，限制了 AR HUD 最終上車的步伐。
對(duì)于真 AR HUD 的落地時(shí)間，國內(nèi)外企業(yè)不約而同地給出了相似的答案。在 FUTURUS 看來，從今年光場(chǎng) AR HUD 的發(fā)布，到最終在量產(chǎn)車上應(yīng)用，還需要約 3 年時(shí)間，也就是 2025 年。無獨(dú)有偶，在 2022 CES 上展示了激光全息投影 AR HUD 技術(shù)的松下，也將產(chǎn)品的落地預(yù)期定在了 2025 年。
看來，盡管不少人將 2021 年看作 AR HUD 元年，但要想用上真正的 AR HUD，我們還需要幾年的等待。
當(dāng)人類不需要駕駛，AR HUD 的終局在哪里？
無論是戰(zhàn)斗機(jī)駕駛室內(nèi)的 HUD，還是如今智能汽車上的 HUD，最大的作用，就是將關(guān)鍵信息呈現(xiàn)在視線前方，降低低頭查看儀表盤時(shí)短暫的視線偏離引發(fā)事故的風(fēng)險(xiǎn)。
AR HUD 與自動(dòng)駕駛的發(fā)展，看起來似乎相互矛盾：如果未來的某天，完全自動(dòng)駕駛實(shí)現(xiàn)，不再需要人開車了，那我們還需要 AR HUD 么?AR HUD 的作用是什么呢?
馬斯克常提到的「第一性原理」，對(duì)于 HUD 來說同樣適用。從 CHUD 到 WHUD，再到未來的 AR HUD，盡管它們形態(tài)不同、效果不同，但使命是不變的：作為座艙內(nèi)的顯示載體，為人類提供便利，滿足用戶的交互需求。
因此，當(dāng)自動(dòng)駕駛逐漸解放了駕駛員，人類的需求發(fā)生變化，HUD 的作用自然也會(huì)發(fā)生變化。
01 信息模擬器階段：駕駛安全是首要任務(wù)
現(xiàn)階段，人類掌握著駕駛的絕對(duì)主動(dòng)權(quán)，智能駕駛系統(tǒng)的作用是提出預(yù)警和特殊情況下的輔助干預(yù)。將駕駛必要信息直觀且不干擾視線地展示在駕駛員眼前，讓駕駛更安全，是 HUD 現(xiàn)階段的使命。
因此目前的 HUD 更像一個(gè)信息模擬器，顯示車速、限速等儀表信息的同時(shí)，顯示導(dǎo)航和部分 ADAS 信息來輔助駕駛。
比如，AR HUD 與 LDW 車道偏離報(bào)警系統(tǒng)、ACC 自適應(yīng)巡航系統(tǒng)等結(jié)合，標(biāo)注前方車道，在偏離時(shí)給出預(yù)警提示，標(biāo)出前方車輛位置，根據(jù)前方車輛的遠(yuǎn)近來調(diào)整跟車距離。甚至在理想 L9 上，HUD 不再是一個(gè)儀表信息備份的「選配」方案，而是直接取代了物理儀表盤的存在。
（理想 L9 上取代了實(shí)體儀表盤的 HUD )
02 智能系統(tǒng)可視化階段：增強(qiáng)人與系統(tǒng)的信任
當(dāng)車輛的智能化水平逐漸提升，越來越多的場(chǎng)景可以由智能系統(tǒng)來獨(dú)立完成，只需要在觸發(fā)某些條件時(shí)，交給人接管，也就是所謂的 L3 級(jí)自動(dòng)駕駛階段。盡管我們目前不能嚴(yán)格將領(lǐng)航輔助駕駛功能稱作 L3 級(jí)自動(dòng)駕駛，但它們面臨著同樣的問題：車子什么時(shí)候歸系統(tǒng)管，什么時(shí)候歸人管?當(dāng)自動(dòng)駕駛系統(tǒng)遇到危機(jī)時(shí)，作為駕駛員的我們?cè)趺茨芗皶r(shí)知道系統(tǒng)需要接管?
這就需要人與車之間建立一個(gè)可視化的媒介來實(shí)時(shí)顯示系統(tǒng)狀態(tài)。系統(tǒng)是否檢測(cè)到前方的紅燈?是否檢測(cè)到突然闖入的自行車?是否無法完成急轉(zhuǎn)彎，需要人來接管?借助 AR HUD 的可視化模式，系統(tǒng)的狀態(tài)一目了然。人與系統(tǒng)之間的信任，也在這個(gè)知己知彼的過程中建立。
03 無人駕駛時(shí)代：車內(nèi)外交流的「窗口 」
當(dāng)完全自動(dòng)駕駛實(shí)現(xiàn)的那一天，儀表信息、輔助預(yù)警、系統(tǒng)狀態(tài)似乎都沒那么重要了，我們完全信任車輛做出的決定。在這種情況下，座艙的娛樂功能和屏幕設(shè)計(jì)也會(huì)越來越多，車子成為了一個(gè)真正的移動(dòng)「第三空間」。
不過，就算座艙內(nèi)屏幕再多，車窗依然是人在車內(nèi)與外界交流的天然渠道。就像客廳內(nèi)的液晶電視屏幕再大，也無法代替我們對(duì)窗外風(fēng)景的向往。這時(shí)候，借助車窗這個(gè)天然的屏幕來投射信息，顯示周邊的咖啡館、飯店、商場(chǎng)，也就顯得順理成章。
當(dāng)車窗成為車內(nèi)外交流的窗口，人與世界的交互將不再局限在平面世界，而是通過 AR HUD 的縱深感打造出沉浸式體驗(yàn)，讓車內(nèi)的人不被困在車和屏幕里。
最后
如果說在 WHUD 時(shí)代，HUD 市場(chǎng)更多的是國外企業(yè)的天下;那在智能化加持下，屬性更豐富的 AR HUD 則將大家拉回了同一起跑線，讓我們看到國內(nèi)初創(chuàng)公司與傳統(tǒng)供應(yīng)商齊頭并進(jìn)的局面。
如今那些表現(xiàn)差強(qiáng)人意的 AR HUD，似乎是 HUD 行業(yè)演進(jìn)道路上不可避免的尷尬階段。我們不能因此否定 AR HUD 本身，但也更期盼真 AR HUD 的早日到來。就像影片《碟中諜 4》中駕駛著寶馬概念車 Vision Efficient Dynamics 的阿湯哥那樣，可以在擋風(fēng)玻璃上隨時(shí)載入導(dǎo)航地圖，切換界面。
這樣的智能汽車未來，你期待嗎?
