1960年，美國(guó)海軍的A-5艦載機(jī)上裝置了一款新的顯示技術(shù)——HUD(平視顯示系統(tǒng))，它可以將飛機(jī)的飛行參數(shù)、姿態(tài)信息、導(dǎo)航數(shù)據(jù)等投射到飛行員視野正前方的透視鏡上，飛行員不需要頻繁低頭，就可以在聚焦外界環(huán)境的同時(shí)兼顧儀表參數(shù)，大大提升了飛行安全。隨著時(shí)間的推移，這項(xiàng)技術(shù)并沒(méi)有局限于軍事領(lǐng)域，而是于汽車座艙智能化加速的時(shí)代在民用汽車領(lǐng)域遇到新的機(jī)遇。
在剛剛過(guò)去的2023上海國(guó)際車展上，各路汽車廠商上演了“神仙打架”式的比拼，你方唱罷我登場(chǎng)，沒(méi)有一個(gè)汽車廠商能夠獨(dú)占頭條超過(guò)2個(gè)小時(shí)。不過(guò)，流水的車廠，鐵打的技術(shù)。其中，包括大眾ID.7 VIZZION、騰勢(shì)N7、嵐圖追光、銀河L7、深藍(lán)S7、寶馬i Vision Dee、問(wèn)界M9等多款車型不約而同地搭載了AR-HUD顯示技術(shù)，又將HUD的關(guān)注度推向了高潮。
顯然，AR-HUD的發(fā)展已經(jīng)不再是幾年前小眾的黑科技技術(shù)，而是已經(jīng)逐步開(kāi)始走向大眾化。從本屆車展上搭載AR-HUD技術(shù)的車型就能管中窺豹，不僅所涉及的汽車產(chǎn)業(yè)相關(guān)廠商更多，涉及到的車型也覆蓋更廣，上至尚未量產(chǎn)的概念款，下有價(jià)格普惠的平民車，另外中高端車型也未缺席，這也意味著AR-HUD已經(jīng)不再是豪華車的專屬，在供需雙方的拉動(dòng)下有望快速進(jìn)入規(guī)?；瘧?yīng)用拐點(diǎn)。
基于以上研判，本篇內(nèi)容將聚焦HUD發(fā)展及產(chǎn)業(yè)鏈關(guān)系展開(kāi)分析，一睹HUD產(chǎn)業(yè)發(fā)展脈絡(luò)。
HUD從黑科技走向大眾化
HUD雖然算不上新技術(shù)，但絕對(duì)是未來(lái)不可忽視的發(fā)展方向之一。HUD(Heads Up Display)名為抬頭顯示系統(tǒng)，又稱平視顯示系統(tǒng)，其發(fā)展經(jīng)歷了兩個(gè)重要的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)：一是上世紀(jì)80年代從軍事領(lǐng)域開(kāi)始應(yīng)用到民用飛行領(lǐng)域;二是幾乎同一時(shí)期，HUD實(shí)現(xiàn)了跨移動(dòng)載具，從飛行領(lǐng)域走進(jìn)了汽車領(lǐng)域。
正如文章開(kāi)頭所提到的HUD在飛機(jī)上的作用一樣，在汽車領(lǐng)域，長(zhǎng)久以來(lái)也面臨著同樣的難題——無(wú)法讓駕駛員在視線不轉(zhuǎn)移或者不用頻繁低頭的情況下，也能夠隨時(shí)掌握汽車狀態(tài)及駕駛信息等。而HUD可以將車輛的重要信息，如車速、油耗、導(dǎo)航等，通過(guò)投影到前擋風(fēng)玻璃或者其他顯示介質(zhì)上的方式，減少駕駛員因視線轉(zhuǎn)移導(dǎo)致的駕駛分心，從而提高駕駛的安全性。
當(dāng)然，HUD的另一大特色就是科技感。隨著汽車從簡(jiǎn)單的機(jī)械載具發(fā)展到“移動(dòng)的智能化第三空間”，汽車消費(fèi)者對(duì)汽車智能化越來(lái)越看重，需要汽車更加具有科幻感、易交互屬性的需求也日漸強(qiáng)烈。所以，盡管HUD是從早期戰(zhàn)斗機(jī)上淘汰掉的技術(shù)，但近幾年在民用汽車領(lǐng)域的快速迭代仍然讓不少消費(fèi)者為之驚艷。
從當(dāng)前來(lái)看，HUD在汽車領(lǐng)域的發(fā)展已經(jīng)歷經(jīng)三代：初代C-HUD(Combiner HUD)，為組合式抬頭顯示，通過(guò)在汽車儀表上方或儀表板頂部加裝一個(gè)半透明的樹(shù)脂板，再將該樹(shù)脂板作為投影介質(zhì)反射出虛像;
二代W-HUD(Windshield-HUD)，為風(fēng)擋式抬頭顯示，利用光學(xué)反射將行車信息投射到汽車前擋風(fēng)玻璃上，目前有多條技術(shù)路線，包括基于曲面反射鏡放大成像、基于全息光學(xué)元件(HOE)放大成像和基于全息光波導(dǎo)(Waveguide)放大成像。但由于擋風(fēng)玻璃通常為曲面反射鏡，因此W-HUD必須根據(jù)擋風(fēng)玻璃的尺寸和曲率去適配高精度曲面反射鏡，因此成本相對(duì)更高;
三代則是上述所提的AR-HUD(Augmented Reality HUD)，為增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)抬頭顯示，是將AR技術(shù)與HUD技術(shù)進(jìn)行了充分的融合的全新平視顯示系統(tǒng)，雖然同樣是利用前擋風(fēng)玻璃作為成像介質(zhì)，但其成像區(qū)域更大、投射距離更遠(yuǎn)、成像效果也更生動(dòng)。它通過(guò)對(duì)汽車中如攝像頭、雷達(dá)等傳感器采集到的路況信息進(jìn)行建模，再將HUD顯示的信息精準(zhǔn)投射在對(duì)應(yīng)位置，可以得到數(shù)字信息與實(shí)景交通高度融合的效果。
不同于后兩代“前裝”產(chǎn)品，首代的C-HUD采用后裝的方式，不僅呈像信息有限，同時(shí)安裝方式也容易在事故中造成二次傷害，因此幾乎已經(jīng)處于被淘汰的邊緣。目前HUD的前裝量產(chǎn)以W-HUD為主，但AR-HUD已經(jīng)有火力全開(kāi)的跡象。根據(jù)佐思汽研數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，2021年上半年國(guó)內(nèi)乘用車新車HUD(C/W/AR)裝配量為60.3萬(wàn)輛，同比增長(zhǎng)36.2%;其中，AR-HUD裝配量達(dá)到3.5萬(wàn)輛，占比為5.8%，較上年同期增加5個(gè)百分點(diǎn)。
AR-HUD—不是終章的終章
雖然AR-HUD現(xiàn)在仍未占到汽車前裝市場(chǎng)的主流位置，但自2020年奔馳在其S級(jí)W223中引入AR-HUD以來(lái)，AR-HUD已經(jīng)成為零部件供應(yīng)商和整車廠商心中日思夜寐的“優(yōu)質(zhì)對(duì)象”，這就不得不提到AR-HUD與前兩者的本質(zhì)區(qū)別。
無(wú)論是C-HUD還是W-HUD，實(shí)際上在顯示介質(zhì)上或前擋風(fēng)玻璃上顯示的信息，如車速、導(dǎo)航、油量、交通提示燈，其實(shí)與實(shí)景并無(wú)關(guān)系。打個(gè)夸張一些的比方，就好像是曾經(jīng)風(fēng)靡的幻燈片投影一樣，只不過(guò)將這些表示信息的符號(hào)投射到了駕駛員平視可見(jiàn)的地方，然而并不會(huì)對(duì)人車交互產(chǎn)生革命性的影響。
AR-HUD的卓有特色則在于引入了增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)功能，它在原本的HUD基礎(chǔ)上，進(jìn)一步將虛擬的圖像和信息疊加到了現(xiàn)實(shí)的路面上，形成了虛實(shí)結(jié)合的效果。比如AR-HUD可以根據(jù)行車的動(dòng)態(tài)情況，實(shí)時(shí)跟隨車輛位置、路上行人、路口變化、導(dǎo)航信息等，不斷調(diào)整投影的內(nèi)容、位置和大小，與實(shí)際行車環(huán)境形成呼應(yīng)，這比起單獨(dú)的HUD能夠帶給駕駛員更直觀、更豐富、更高效的交互體驗(yàn)。
理想L9內(nèi)飾
另外，從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看AR-HUD甚至是有望取代現(xiàn)有液晶儀表盤的，因?yàn)锳R-HUD所呈現(xiàn)的信息與傳統(tǒng)儀表的信息并無(wú)二致，甚至前者在顯示方式上更加具交互性、實(shí)用性的特質(zhì)會(huì)徹底放傳統(tǒng)儀表變成“擺件”。甚至已經(jīng)有車企已經(jīng)著手于這樣的變革，比如理想汽車就提出，之前大家都拿HUD當(dāng)輔助，駕駛員有問(wèn)題還是會(huì)回到儀表盤上，而理想希望HUD不僅僅是輔助，而是讓它徹底替代儀表盤，駕駛員只用看前方就夠了。而這些并不是設(shè)想，而是已經(jīng)在理想L9上實(shí)現(xiàn)了的事情。
當(dāng)然，AR-HUD除了能夠給駕駛員帶來(lái)新的駕乘體驗(yàn)之外，未來(lái)AR-HUD或還能與此前大火的元宇宙相結(jié)合，拉近虛擬世界與現(xiàn)實(shí)世界的情感距離。比如在紅綠燈等待的時(shí)間里，AR-HUD可以根據(jù)場(chǎng)景化的空間提供對(duì)應(yīng)的小游戲，讓乘車人員打發(fā)無(wú)聊的時(shí)間;在汽車行駛過(guò)程中，駕駛員可以通過(guò)分享，與其他汽車、路人產(chǎn)生互動(dòng)等，從而豐富人們的出行生活，讓汽車真正變成“移動(dòng)的智能化第三空間”。
當(dāng)然，基于以上AR-HUD與傳統(tǒng)HUD的不同，AR-HUD在滿足簡(jiǎn)單的信息呈像的同時(shí)，也需要更多的感知計(jì)算融合，比如需要對(duì)收集的信息進(jìn)行數(shù)據(jù)融合處理，還要做3D渲染等，因此這對(duì)AR-HUD供應(yīng)商其實(shí)也提出了更高的要求。目前HUD市場(chǎng)以國(guó)外巨頭主導(dǎo)，但國(guó)內(nèi)勢(shì)力已經(jīng)按耐不住、摩拳擦掌了，尤其是科技巨頭舉起的新勢(shì)力大旗，主動(dòng)加入戰(zhàn)局。
摩拳擦掌的HUD廠商
在本屆上海車展上，基于AR-HUD地位在汽車行業(yè)中的顯著提升，其背后的AR-HUD供應(yīng)商也顯得格外受人關(guān)注。如果要說(shuō)哪家廠商最為亮眼，華為一定當(dāng)仁不讓。
早在車展前夕的4月16日，華為就在2023華為智能汽車解決方案發(fā)布會(huì)上，公布了華為自研的HUAWEI xHUD AR-HUD增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)抬頭顯示方案。這套方案采用了華為AutoOptix智能車載光技術(shù)，采用LCoS光機(jī)方案，最高亮度12000nits，即使正午強(qiáng)光也不懼，1200:1的對(duì)比度，畫面靈動(dòng)清透，為駕駛員提供清晰的視野。
總體來(lái)說(shuō)，其實(shí)現(xiàn)了業(yè)界量產(chǎn)最大畫幅，可實(shí)現(xiàn)7.5米處70英寸、10米處96英寸的等效顯示效果，分辨率可達(dá)1920*730。并且該系統(tǒng)還實(shí)現(xiàn)了和智能駕駛系統(tǒng)的深度融合，除了車規(guī)級(jí)AR導(dǎo)航外，還能實(shí)現(xiàn)在風(fēng)擋上投射倒車影像，觀看巨幕電影等。
除了華為之外，國(guó)產(chǎn)AR-HUD頭部企業(yè)華陽(yáng)集團(tuán)也在本次車展上驚艷亮相，展示出了多種AR-HUD產(chǎn)品及技術(shù)。其中，華陽(yáng)集團(tuán)展示的斜投影AR-HUD能夠在小體積產(chǎn)品中實(shí)現(xiàn)更大的視場(chǎng)，帶來(lái)縱深體驗(yàn)感;LCoS AR-HUD可以實(shí)現(xiàn)駐車觀看高清巨幕電影;同時(shí)還有3D AR-HUD帶來(lái)的真實(shí)裸眼3D呈像體驗(yàn)等等。
銳思華創(chuàng)在車展期間發(fā)布了三種形態(tài)的AR-HUD產(chǎn)品，同時(shí)還推出了全球首個(gè)以LBS為光源的AR-HUD，以及全球首創(chuàng)全新顯示技術(shù)——應(yīng)用于AR-HUD等多種顯示方案的多層光波導(dǎo)3D PGU，這一技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)顯示層疊，投射出具有立體深度的全裸眼3D圖像。
當(dāng)然，還有不少HUD供應(yīng)商在本次車展上大放異彩，可參考以下匯總：
總而言之，HUD從不起眼的汽車后裝“零部件”，如今乘著汽車智能化的東風(fēng)已是毫無(wú)疑問(wèn)飛到了各大汽車廠商的眼前，成為當(dāng)下汽車智能座艙的重要組成部分。隨著HUD市場(chǎng)騰飛，新的戰(zhàn)爭(zhēng)序幕也將重新開(kāi)啟，屆時(shí)將又會(huì)是一場(chǎng)新的腥風(fēng)血雨的爭(zhēng)奪。當(dāng)然，從消費(fèi)者的角度來(lái)看，創(chuàng)新的技術(shù)必將拉動(dòng)新的需求增長(zhǎng)，而伴隨AR-HUD的發(fā)展也將帶給其新的駕乘體驗(yàn)。
