抬显是抬头显示系统,又叫汽车平视显示器。
抬显的作用是把时速、导航等重要的行车信息,投影到驾驶员前面的风挡玻璃上,让驾驶员尽量做到不低头、不转头就能看到时速、导航等重要的驾驶信息。
抬显的原理是利用光学反射的原理,将重要的行车数据投射到前挡玻璃上,这其中包括两个结构就是资料处理和影像显示,这种配置应用在高端汽车上比较多,一些中低端车子还是没有搭配的,不过通过后期改装也是可以实现的。
抬显的设计目的
以驾驶员为中心的设计是为了让驾驶员在开车的时候看车载屏幕、操作旋钮更加方便;盲操作是为了让驾驶员尽可能不把视线离开前方;多功能仪表盘上面能显示导航信息是为了让看导航这件事儿尽可能少的转移驾驶员的注意力。
总之,这些名词的共同目的就是,让驾驶员在开车的时候别总是左顾右盼,好好盯着前面的路况。
HUD——head up display抬头显示器,最早出现在战斗机上,为了让飞行员集中注意力,不用频繁低头看仪表,将重要信息在视线前方的一块透明玻璃上显示。
HUD技术近年来也逐渐出现在汽车里,让驾驶变得更加便捷和安全,汽车厂商更是在概念车和宣传视频中将HUD描绘得天花乱坠,前两年趁着AR的热潮还出现了AR HUD这种极具未来感的技术。但我们却遗憾的发现,目前市面上也仅仅有一些豪华或高端车型搭载了HUD,并且其效果和体验都远不如宣传片,而AR HUD至今也只是车企吹牛的工具。
那为什么HUD这项明明很有用的配置却迟迟难以普及?我们从技术角度拆解一下。
HUD原理
HUD的工作原理其实非常简单,就是投影——将行车相关的信息投影到驾驶员前方的透明介质上;让信息显示在驾驶员视线的前方,而不用频繁低头看仪表盘,提升驾驶的安全性和便捷性。
把图像经过反射投影到视线前方的玻璃介质上
正是因为原理极其简单,现在去网上搜索HUD,会有几百到几千多种价位几百款产品,甚至有的APP可以将手机屏幕反射到挡风玻璃上变成HUD。其基本与投影仪的工作原理相同,只是由于所选投影技术和投影介质的差别,会有一些实现方法的不同。
HUD分类
按照投影介质的不同,可分为CHUD (Combiner HUD 组合型)和WHUD (Windshield HUD 挡风玻璃HUD)。
·CHUD
CHUD显示屏为放置于仪表上方的一块透明树脂玻璃,结构简单,成本相对较低。但CHUD置于仪表上方,在车辆发生碰撞时可能会对驾驶员产生二次伤害,不利于车内安全,而且由于光学结构简单,其显示尺寸也有限。我们目前在20万以内的车型上看到的基本都是这种CHUD。
马自达的CHUD仅能显示车速信息
·WHUD
WHUD的投影介质屏直接使用汽车的挡风玻璃,显示效果更为一体化,也不会影响内饰的造型。但其光学结构相对复杂,布置也比较不容易,成本相对较高。目前主要出现在中高档车型上。
GL8的实际显示效果与概念图大相径庭
·AR HUD
如果结合增强现实AR技术和智能驾驶技术,把显示尺寸变大,将导航和ADAS信息与前方道路融合,直接将转向指示、障碍物告警等内容显示在视野之前的真实物体上,那就变成了炫酷的AR HUD。
运用增强显示技术的AR HUD
HUD主要技术参数
虽然HUD的基本原理简单,但要做到显示清晰、信息丰富,具备良好的使用体验,还有几个关键参数需要重点注意,而这些要求也是让HUD的成本和难度迟迟无法降低的重要原因。
·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(目前的HUD的VID基本都在8米左右,而一般驾驶时关注的主要是前方20米左右的情况),此时人眼在道路和HUD之间也需要来回切换,调整眼睛的焦点。虽然解决了低头的问题,但频繁调整焦点也还是会导致视觉疲劳。
要提高VID的距离在目前看来只有设计足够的光路结构,让投影的像在光机内经过反射达到足够的距离,这就会导致光机的结构复杂且体积庞大,对其在驾驶前舱的布置提出挑战。
HUD内复杂的光路结构
·视野盒大小和FOV
视野盒的大小和可视角度FOV,简言之就是显示尺寸的大小和可视角度,尺寸越大显示的信息越多。用过投影仪的朋友应该都知道投影仪距离投影屏幕越远,投影的尺寸就越大。这在HUD里也是同样的道理,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,这个因素同样会提高HUD的体积和结构复杂度。
·亮度和散热
我们都知道,投影显示的效果由投影光线的亮度和环境光亮度决定。汽车前方的环境光往往非常强,特别是在阳光直射的时候。为了提升显示效果,就必须要提高HUD本身的亮度。在DLP和LBS两大投影技术的加持下,目前HUD的亮度已经较为可观。
目前量产的HUD都具备较大的散热结构
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