清疯

在电影《美国队长2》中有一个非常经典的桥段，神盾局局长尼克弗瑞被九头蛇偷袭，在一番恶战之后他最终凭借着特制的雪佛兰Suburban逃出生天。在整段的追车戏中，这台Suburban前挡风上的HUD都格外引人瞩目，它不但能接打电话、反馈车辆信息、自动导航、甚至还能监测身体情况，你能想到的车机功能基本全被集成在了这套系统中，这就是近两年在汽车领域非常火热的AR-HUD，本期硬核科技论我们就来跟大家好好聊聊这个新玩意。

1. 什么是AR-HUD ？



AR-HUD是一种将增强现实（AR）技术应用于抬头显示（HUD）的汽车智能座舱系统，他是在HUD的基础上，进一步将虚拟的图像和信息叠加到现实的路面上，形成虚实融合的效果。AR-HUD可以根据车辆的位置、方向、速度、路况等数据，动态地调整投影的内容和位置，来和实际道路和环境相匹配，这样就可以大大增强驾驶员的感知和交互能力。

2. AR-HUD的工作原理



AR-HUD的成像原理其实和传统的HUD是基本一致的，都是利用离轴三反射镜光学系统，就是通过图形显示器（PGU）产生图像——利用小反射镜（fold mirror）折转光路——再通过大反射镜（rotable mirror）反射放大——最终在风挡玻璃上反射进入人眼成像。相较于传统HUD只是对简单信息进行映射，AR-HUD的先进之处就在于，它还需要一个AR-Creator算法模块，它可以融合导航、ADAS、车辆信号等信息，进行图像渲染及虚实重叠后，把显示模型输出给光机，最终形成我们在前挡风上看到的增强现实的效果。

3. AR-HUD的技术难点

看上去很美好是不是，但其实离实现视频里的效果，AR-HUD还有相当长的路要走。相较于传统HUD，AR-HUD带来了更高的设计难度和制造成本，我们这里挑几个比较重要的技术点来聊一聊。



首先，是距离。大家如果体验过不同车型的HUD，应该就能感觉每台车HUD和你的距离是不一样的，有的比较远，而有的可能就在你视线底下，这个图像焦点，到眼睛的距离，就是虚象距离VID（Virtual Image Distance）。目前的传统HUD的VID基本都在8米左右，AR HUD比稍微远一点，在10-15米左右，但我们在驾驶的时候视线关注的距离一般都可以有好几百米，所以如果HUD的VID很近，那就会导致你在驾驶的过程中，你的眼睛需要来回变焦，多变几次就很容易出现视觉疲劳。所以要想实现更远的VID，就需要更多的镜片组结构来将图像不断折射放大，这也就会导致HUD光机的结构愈发的复杂和庞大，对于设备稳定性的要求也会更高。



这也就引出了AR-HUD的第二个难题，就是大小。为了能更好的匹配前方路面信息，AR-HUD的面积一定是越大越好。这里我们就要提到一个新的概念，叫Field of View “视场角”，简称FOV。FOV是以眼睛为顶点，以眼睛看到虚像的最大范围的两条边缘所构成的夹角。FOV反应了我们看到的AR-HUD图像大小，AR-HUD的水平FOV至少需要达到10°以上。在保证成像距离、大小的同时，要扩大FOV，以实现覆盖多车道显示，这对功耗控制与光学设计有着很高的技术要求。



和我们上面提过的VID一样，在投影技术相同的情况下要达到足够大的显示尺寸，就必须让虚像在光机内的光路变长，这个因素会明显增加硬件体积和结构复杂度。传统HUD的体积大概在2-3L，而奔驰S级搭载的77英寸AR-HUD体积已经来到了27L，这势必会侵占驾驶舱的空间，所以如何做好空间取舍也是现阶段搭载AR-HUD车型需要考虑的问题。总结：虽然目前仍然不是一项成熟的技术，但AR-HUD的广阔前景才是各大车企真正看重的地方。随着这项技术的不断成熟，未来AR-HUD不仅仅是一个显示系统，还是一个连接虚拟与现实的桥梁，一个进入车内元宇宙（Metaverse）的入口。通过AR-HUD，驾驶员可以与车辆、路况、环境、服务等进行更深层次的交互和体验，创造出更丰富和多样的驾驶场景和价值，也许未来的某一天，你真的可以像神盾局长那样去和你的爱车互动。

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AI到底能不能取代人类这是个迷