今年会是 AR-HUD 的元年吗？

文章开始前，我们先来看一个视频：

视频展示的是奔驰新 S 级的 AR HUD，实时直接的把路况以及导航信息显示在前风挡玻璃上，看着是不是很炫酷？

AR-HUD，这就是我们今天要聊的主题。

首先，还是来解一个问题，什么是 HUD？什么又是 AR-HUD？

HUD 的英文全称是 Head Up Display（抬头显示）。用不那么生涩难懂的话来解释就是：生成在挡风玻璃前的虚像。这个虚像里显示的是与行车相关的重要信息，比如当前车速、导航等，这样用户就不需要专门低头看仪表上的信息。

AR-HUD 则更近一步，将虚拟内容和实际环境融合，给出更动态和精细的导航指引，同时与当下火热的自动驾驶也具有高度协同性，可以显示辅助驾驶相关内容，提升驾驶安全性，AR-HUD 是未来 HUD 的发展方向。

AR-HUD 的技术原理

这里涉及到几个技术名词：光路、下视角、视野盒、图像生成器。我们一一来解释一下。

所谓光路，即光行进的路径。下视角则是从驾驶员眼睛到虚像所做直线，与水平线之间的角度，这个数据可以用来衡量抬头显示器贴地效果的好坏；视野盒则是抬头显示器可以让驾驶员看到虚像的平面位置信息、一个平面区域；至于图像生成器，就很好理解了，它就是所有显示内容的源头，可以生成图片，也可以生成抬头显示器所需要的亮度。那么具体怎么实现呢？

AR-HUD 和 HUD 在实现原理上一样，均是通过图像生成单元产生亮度以及图像，而后这些光会投在第一平面做第一次反射，之后在非球面上进行放大（第二次反射），之后光从杂光阱里透过来，在挡风玻璃上做第三次反射，反射到驾驶员眼中，于是我们就看到了相关信息显示。

下面这张图中展示的就是抬头显示器的主要零部件。

抬头显示器主要由三部分组成：上盖、光学零件、图像生成器。

上盖板又称杂光阱与眩光阱，因为太阳光会通过上盖板进入抬头显示器内部继而产生热量，此外，太阳光会通过上盖板进行光的反射到人眼里，让驾驶员产生眩光效应，所以上盖板的作用就是为了防止太阳光的直射和反射；至于光学零件，包括平面镜、非球面镜甚至轴承组合等，这些定义了抬头显示器光学质量、平视角、虚像尺寸、投影距离以及下视角等参数；而图像生成器则是抬头显示器里另外一个重要的单元模块，它用来定义了抬头显示器产生的色域、亮度、对比度、均匀度，甚至抬头显示器整体分辨率。

不过，HUD 真正要想做成，也没有那么容易。挑战还有很多。

光学部分，比如在设计之初，要根据 OEM 的眼椭圆区域合理设置视野盒的大小区域，让不同的身高的驾驶员可以在最大范围内看到虚像；此外，还要做好显示器挡风玻璃的模块化设计，让挡风玻璃弧度对图片的影响降低到最低；当然还有刚刚说到的太阳光的直射反射问题。

而在机械部分，则要保证合理设计光路和执行体积优化，抬头显示器体积一直是一个讨论的热点，如果体积过大就会侵占到太多空间；要保证安装和拆卸的便利性；此外，还要有规避震动设计，发动机的高速转动会产生震动效应，导致抬头显示器球面镜或者是平面镜随之而产生震动，进而导致虚像的抖动，影响用户体验，这些问题都是要从一开始就被规避。

如果是能力更强的 AR-HUD，那这里涉及到的问题可能要更复杂，需要把从传感器、地图等获取到的数据实时的显示在屏幕上，处理的速度需要足够快速和准确，需要保证显示精度，同时实时匹配人眼位置，纠正画面显示。

光是从这些文字中，就能感觉到这件事情的复杂程度。当然，这里还没有说到成本，动辄大几千的成本并不是所有车企都能消费得起，这也是为什么这项技术虽然能大大提升驾驶便利性，但是始终没有大规模铺开的原因。

AR-HUD，市场前景如何？

付出的努力是巨大的，那么回报呢？

大陆集团内部市场数据分析报告（2019 年版本）显示，到 2030 年，AR-HUD 整个市场量规模基本上接近于整个抬头显示器市场规模的一半以上，并且它的增长趋势是呈几何倍数增长。简言之就是，市场前景一片大好。

但是，就像刚刚说的那样，现在的 AR-HUD 还有诸多难题未解：硕大的体积、居高不下的开发成本以及长周期的开发时间，据大陆集团人机界面事业部抬头显示器产品中国区研发负责人杨晶透露，大陆的第一台现实增强抬头显示器经过了将近三年的开发时间。

不过，大陆也早就做好准备。去年 6 月的 2019 年 CES Asia（这也是最后一届亚洲消费电子展，扼腕叹息）上，大陆就展示了其由本土团队研发的 AR-HUD。杨晶表示，今年中旬 6、7 月份，该 AR-HUD 解决方案已经开始量产。

这是一张大陆 AR-HUD 解决方案和传统的基于 DLP 技术的现实增强抬头显示器的对比图。传统方案虽然虚像尺寸和投影距离更大、更远，但是体积也同样不小，大于 15 升，成本也很高，而大陆的方案可以把虚像尺寸做到 9×3 度，投影距离大于 4.5 米，体积可以做到 7-8 升，成本可以节约大于 30%，覆盖 40 米以内的路面，至于为什么覆盖范围只在 40 米以内的区域，杨晶表示，中国汽车百分之七八十的使用场景是在城市道路里，几十米的路面覆盖距离更贴合国内驾驶场景。这样对比之下，似乎高下立判。

杨晶表示，今年是现实增强抬头显示器元年。「我们可以断言 2021 年未来市场现实增强抬头显示器的需求会越来越多」，「面对中国市场如此快的更新迭代速度，我们怎么将现实增强抬头显示器开发时间做到两年甚至一年半的时间，是我们面临的挑战」。

为了应对如此庞大的市场需求，大陆集团共规划了 5 款产品：WHUD TFT 1.8 寸、WHUD TFT 3.1 寸、AR HUD 1 Layer、AR HUD 2 Layer、AR HUD Waveguide。其中，从 WHUD TFT 3.1 寸开始，就具备现实增强能力，通过 DLP 技术，可实现 10 米的通讯距离，甚至，在 AR HUD 2 Layer 上，可以做到双层 AR HUD，实现远场和近场增强现实融合需求，最后一个 AR HUD Waveguide 则是大陆增强现实抬头显示最高端解决方案，据杨晶透露，其投影距离可以做到无限远，FOV（虚像尺寸）可以做到 15×5 度，以实现最大化的增强现实需求，杨晶透露，这款产品会在 2023 年中旬达到量产要求。

今年是 AR-HUD 的元年？

技术的下放历来都是由豪华车逐渐向大众产品延伸，同时，随着时间的推移，产品价格也会递减，也将被更多主机厂所接受；同时，在智能化的大趋势下，与自动驾驶、车联网的融合，也会进一步促进 AR-HUD 的普及；再结合大陆那份报告来看，今年确实可以称作是 AR-HUD 的元年。

从搭载情况来看，奔驰新 S 是全球首款搭载 AR-HUD 的车型，为 AR-HUD 的更大规模的应用推广开了一个好头，但是还是之前说的，AR-HUD 在上车伊始就要针对不同车型进行定制化研发，如果无法起量，规模效应无法发挥作用，成本就无法降低，所以，这依然是一个不小的挑战。

AR-HUD 是未来吗？我想是的，但还是刚刚说的那样，要想大规模普及，可能尚需些时日。