Raythink銳思華創(chuàng)：AR HUD將重新定義汽車HMI

隨著智能駕艙的出現，越來越多的工具和信息被添加到駕駛體驗中。這些功能雖然強大且實用，但還有一個缺陷，信息和系統(tǒng)會分散駕駛員的注意力。對此，行業(yè)在積極探索應對方案。

Raythink銳思華創(chuàng)市場專家姜叡石坦言，AR HUD將會是智能汽車領域里最重要的HMI特色之一，AR HUD是汽車HMI的入口點，增強現實的信息系統(tǒng)，在擋風玻璃呈現真實的AR技術，將導航、儀表、娛樂和道路通信集成在一起，實現虛擬數字信息在前擋風玻璃上的實時動態(tài)顯示，為完全自主駕駛的全面升級打下基礎；以限制分心的方式向駕駛員提供重要信息。隨著AR HUD技術和性能的不斷提高，將來會大規(guī)模地被采用。

姜叡石 - Raythink銳思華創(chuàng)市場專家

(資料圖)

以下是演講內容整理：

Raythink銳思華創(chuàng)市場專家姜叡石："我最近從一個報告了解到，交通事故的發(fā)生率在上升。汽車的智能化將提高安全性，有了智能駕艙，汽車就有了眼睛、耳朵和大腦，可以幫助我們理解周圍復雜的環(huán)境，汽車會越來越智能，智能駕艙是必然趨勢。"

AR HUD將如何重新定義汽車HMI? ?

隨著智能駕艙的出現，越來越多的工具和信息被添加到駕駛體驗中 -- ADAS作為高級的駕駛輔助系統(tǒng)，大多數人都使用過ADAS功能，人們對它所帶來的優(yōu)點深信不疑；導航也是每個人都在使用的工具；除此之外還有很多信息、娛樂、電話等等。這些功能雖然非常強大，但也有一個致命的缺陷，即信息和系統(tǒng)使駕駛員的注意力分散，導致駕駛員分心。

怎樣更好地給駕駛員提供信息？汽車制造商和一級供應商都在尋找解決方案，很多企業(yè)選擇增加顯示屏的數量或者擴大顯示屏等方式，例如特斯拉將儀表盤的信息移植到中央顯示屏上。我們看到汽車有不同的反饋系統(tǒng)，包括語音輔助和觸覺反饋等，越來越多的汽車采用了AR HUD功能，我認為AR HUD會是智能汽車領域里面最重要的HMI方式之一，以減少分心的方式向駕駛員提供重要信息的唯一方法。

此外，隨著AR HUD技術和性能的提高，將來會被大規(guī)模地采用。這可不是一家之言，我們的客戶訂單數量已增加到40萬件，最近客戶原來把AR HUD視為是選配的產品，現在已轉向標配，因此行業(yè)內已經把AR HUD看成未來的發(fā)展方向。今年1月份美國CES，BMW亮相了他們的iVision Dee的概念車。其中一個重點宣傳技術就是AR HUD。BMW CEO表示AR HUD將最終取代儀表盤。其他汽車制造商也在追求這一趨勢，例如理想汽車在減少儀表盤使用的方式上，采用HUD。此外AR HUD領域在汽車行業(yè)里吸引了廣泛的投資。

實現AR HUD需要解決的三大關鍵技術

與CHUD和WHUD相比，AR HUD是更先進的技術。在AR HUD廣泛應用前還面臨諸多挑戰(zhàn)。我們公司在這方面引領行業(yè)，并成為AR HUD行業(yè)定義的最佳實踐。

AR HUD可以簡單地理解為將AR圖形投射到擋風玻璃上的一個設備，這個圖形覆蓋到現實世界中，以不分散注意力的方式向駕駛員提供重要信息。聽起來簡單，但要實現真正的去實現AR HUD需要至少三項關鍵技術：

首先，需要更大的視場角和長的虛像距離，以獲得更好的用戶體驗；

此外，需要光學設計和PGU的專業(yè)知識，確保穩(wěn)定的圖像，清晰明亮、無重影、不變形、無畸變；還需要減少AR HUD的體積以支持AR HUD的廣泛采用；

最后，需要一個強大的軟件平臺，對各種輸入執(zhí)行實時的數據融合，處理該信息。結合AR的算法正確渲染AR圖形。

接下來將詳細的介紹這三項關鍵技術：

第一，為什么要有一個強大的視場角呢？因為我們希望盡可能的覆蓋到駕駛員的視野。如果視場角太小，AR圖形就會分散注意力。有了更大的顯示區(qū)域，ADAS功能就可以充分的展現出來，減少對駕駛員視線的遮擋。

不同的視場角帶來不同的功能，每個功能都是專屬的。FOV可以展示儀表盤信息，以及簡單的轉換車道提醒，同時可以顯示駕駛員的關注點。AR HUD作為HMI的新功能，能與駕駛員互動，讓駕駛員可以獲取虛擬信息來了解現實世界環(huán)境。大視場角的AR HUD給我們打開了更多的可能性，讓產品有更好的用戶體驗。

圖源：Raythink銳思華創(chuàng)

我們還需要更長的VID，虛像距離可以和FOV結合使用。虛像距離可以增強虛像覆蓋范圍，更長的虛像距離可以從根本上欺騙人眼，將虛擬的圖像視為現實世界的一部分，從而提高駕駛安全；如果VID變短，眼睛會重新聚焦、重新調整視角，造成疲勞，重新聚焦所需要的時間又會產生安全問題。

基于各種研究，駕駛員在自然狀態(tài)下向前看，在15米延伸的道路上，可以獲得最佳的駕駛體驗。VID距離越長，優(yōu)點越多。比如減少重影問題；允許從更遠的地方向駕駛員發(fā)出警告，從而使駕駛員有更多反應時間；較長的VID也會帶來更好的用戶體驗。

第二，大量研究表明，提高AR HUD體驗必須有更大的VID和FOV，這對于傳統(tǒng)的PGU來說相當困難。目前的PGU - TFT/DLP很難在不產生其他問題的情況下實現20度?FOV和15m VID，例如成本、陽光倒灌、光窗、大體積等等。

因此，我們一直致力于開發(fā)更好的解決方案，例如投入大量資金研發(fā)LBS模塊。我們相信在不久的將來，LBS會成為AR HUD的明確選擇。LBS同其他光源相比體積更小，而且能夠接近TFT的成本。當我們掃描出圖象時，可以打開、關閉單個像素，功耗更低，而當畫面不顯示內容時，也不會像傳統(tǒng)光源一樣顯示黑色像素，因此沒有光窗問題；由于是基于激光的，具有很高的亮度和非常寬的色域，當穿過比較暗的隧道，可以看到前面是不是有亮窗或其他背景的亮光；LBS模塊還允許大的市場角和長的虛像距離以消除重影；進而減少對PVB的需求，并且能夠減輕陽光倒灌的問題。

我們的產品即將投產，已開發(fā)很多的原始模型，并且已經在AR HUD成功實施，將在下個月上海的車展上亮相。

第三，強大的AR軟件架構。將AR軟件分成三個基本步驟，輸入和數據的融合階段、算法處理和渲染階段、輸出階段。

首先，AR HUD需要整合多種數據源進行數據的融合以及提高準確性。輸入包括各種來源的數據，包括視覺相機的數據，包括來自雷達、地圖、光傳感器、慣性傳感器、儀表盤等等的數據。這些數據要能夠實時地融合，不能有延遲現象。

當獲得了這些信息之后，我們能夠進行數據的處理和渲染，使用AR算法來分析數據。會對畸變進行補償，例如對失真進行補償等；還有其他能夠用來提高AR圖象的算法給到駕駛員。經過算法和處理，最終輸出精準的AR功能圖象，以適應不同的情況。AR HUD的功能包括碰撞警告、LDW、PCW、盲點檢測、AR導航等等。

真正的AR HUD需要完成上面提及的三個關鍵技術，才能體現出出色的駕駛體驗。而Raythink是唯一的AR HUD廠商能夠達到這些關鍵技術的門檻要求，并帶來以AR技術賦能的智能座艙最佳HMI解決方案。

（以上內容來自Raythink銳思華創(chuàng)市場專家姜叡石于2023年3月17日在2023第三屆中國汽車人機交互創(chuàng)新大會發(fā)表的《AR HUD - Redefining Automotive HMI》主題演講。）

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