中国市场迎来AR-HUD元年
发布日期: 2021-07-08来源: 高工智能汽车
现实世界正在与虚拟世界融合。
去年,全新一代奔驰S级轿车以及大众纯电动ID.3的上市,开启了全球汽车市场进入AR HUD前装元年。今年,随着长城摩卡、吉利星越L等自主品牌新车搭载AR HUD上市,中国市场也迎来了AR HUD的元年。
一直以来,解决驾驶员分心问题是降低事故率的主要驱动因素之一。驾驶过程中,视线不离路面是最基本的安全保障。低头看手机、看中控屏的车载导航,多少都会造成安全驾驶隐患。
而不管是C-HUD还是W-HUD,更多只是车辆行驶数据的固定图像显示,增加的导航指示也是一种静态路线指示,无法与路面之间形成直观的动态指示。
AR-HUD则通过复杂的数据融合、目标跟踪和预测环境重建算法来解决这些挑战。这是汽车增强现实技术新时代的开端,并从根本上改变导航、娱乐和自动辅助驾驶的体验。
一、目前,行业对于AR-HUD的技术路线仍有不同的解决方案,也各有优势。
TFT方案,光线经过上下偏光片和液晶层输出,并由偏振光振动方向和检偏器的光轴方向夹角决定最终输出的光强,显示彩色图像。
DLP方案,则是利用DMD微镜单元(事实上,也是MEMS路线的一个分支),通过脉冲宽度调制(PWM)产生一定灰度白或黑的像元,从而取得单一微镜双像素显示的功效。
与DLP系统相比,激光扫描MEMS投影系统利用扫描镜的变形图像,允许使用成本更低的光学元件来降低系统的光电机械成本。同时,体积小的优势最为明显。
目前,TFT和DLP是过去几年的主流量产方案,其中,TFT的核心元器件以日系供应商为主,DLP全球目前仅有TI一家可以量产。
最近几年兴起的LCOS显示芯片,则是在LCD显示芯片的基础上的一种改进,它们同属于液晶显示芯片,LCD基于透射式原理,LCOS基于反射式原理。
在光源方面,传统HUD的PGU大多数采用LED光源,而下一代的激光光源,则可以提供更高的对比度,亮度和分辨率也有大幅提高。
光学模组作为AR HUD的核心组件之一,也有多条不同技术路线并行发展,包括棱镜、自由曲面、birdbath以及光波导(衍射、阵列以及全息)技术,方案选择主要考虑显示问题、良品率、FOV、可靠性以及成本。
对于HUD来说,还有几个关键因素影响前装搭载,首先是FOV,视角越宽,信息显示与道路及周边环境的匹配更好。其次是对比度,需要根据环境光的影响非常快速的进行调整,这影响到了直观的显示效果。最后,就是HUD的功耗和体积。
不过,传统的TFT或DLP方案在面对广角视场规格上依然存在不够清晰,或亮度不足、图像均匀性、背景光窗、高能耗、散热等问题。而激光扫描和LCOS显示两项技术被视为未来的主流方案之一。
比如,锐思华创基于联合研发的OpticalCore™激光成像模组,第一个实现量产级别基于激光成像的AR-HUD产品,采用自研的激光微衍射技术解决激光散斑,该方案相比TFT或DLP方案大幅减小系统体积、增大了视场角。
而一数科技推出的以LCOS激光投影技术为PGU的AR-HUD解决方案,成像距离可以达到10-15米以上,视场角可以达到12°x4°,同时将整体HUD的体积从12升压缩到7.5升。
同时,和传统HUD厂商更多只是提供单一硬件方案+第三方提供软件方案不同,锐思华创和一数科技等新进AR HUD初创公司都在部署软硬件一体以及全链条解决方案。
一数科技则是重点布局LCOS生态系统,包括LCOS光机、摄影机镜头、LCOS驱动及调制和应用场景光学方案等。同时,将光学解决方案与AR、算法、芯片和5G通讯等链条打通,并且获得了小米投资,是小米生态链企业之一。
新的市场战略,来自于从传统HUD到AR-HUD,在主机厂层面意味着需要调动智能座舱和智能驾驶两大部分的研发和产品开发资源,这是一个典型的跨域数据交互中心。
“用户界面交互技术带来的数字体验是成功的关键,AR HUD有望改变汽车用户界面和车内体验,并为驾驶员以及乘客带来UI的变革,以感知和应对高度动态的外部环境。”业内人士表示,这是区别于传统HUD的最大变化。