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(xiàn)，越來越多的工具和信息被添加到駕駛體驗(yàn)中。這些功能雖然強(qiáng)大且實(shí)用，但還有一個(gè)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(yīng)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(lǐng)域里最重要的HMI特色之一，AR HUD是汽車HMI的入口點(diǎn)，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的信息系統(tǒng)，在擋風(fēng)玻璃呈現(xiàn)真實(shí)的AR技術(shù)，將導(dǎo)航、儀表、娛樂和道路通信集成在一起，實(shí)現(xiàn)虛擬數(shù)字信息在前擋風(fēng)玻璃上的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)顯示，為完全自主駕駛的全面升級打下基礎(chǔ)；以限制分心的方式向駕駛員提供重要信息。隨著AR HUD技術(shù)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(nèi)容整理：

Raythink銳思華創(chuàng)市場專家姜叡石："我最近從一個(gè)報(bào)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(fù)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(xiàn)，越來越多的工具和信息被添加到駕駛體驗(yàn)中 -- ADAS作為高級的駕駛輔助系統(tǒng)，大多數(shù)人都使用過ADAS功能，人們對它所帶來的優(yōu)點(diǎn)深信不疑；導(dǎo)航也是每個(gè)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(qiáng)大，但也有一個(gè)致命的缺陷，即信息和系統(tǒng)使駕駛員的注意力分散，導(dǎo)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(yīng)商都在尋找解決方案，很多企業(yè)選擇增加顯示屏的數(shù)量或者擴(kuò)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(rèn)為AR HUD會是智能汽車領(lǐng)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(shù)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(shù)量已增加到40萬件，最近客戶原來把AR HUD視為是選配的產(chǎn)品，現(xiàn)在已轉(zhuǎn)向標(biāo)配，因此行業(yè)內(nèi)已經(jīng)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(gè)重點(diǎn)宣傳技術(shù)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(lǐng)域在汽車行業(yè)里吸引了廣泛的投資。

實(shí)現(xiàn)AR HUD需要解決的三大關(guān)鍵技術(shù)

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

AR HUD可以簡單地理解為將AR圖形投射到擋風(fēng)玻璃上的一個(gè)設(shè)備，這個(gè)圖形覆蓋到現(xiàn)實(shí)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(shí)現(xiàn)真正的去實(shí)現(xiàn)AR HUD需要至少三項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)：

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(yàn)；

此外，需要光學(xué)設(shè)計(jì)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(gè)強(qiáng)大的軟件平臺，對各種輸入執(zhí)行實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)融合，處理該信息。結(jié)合AR的算法正確渲染AR圖形。

接下來將詳細(xì)的介紹這三項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)：

第一，為什么要有一個(gè)強(qiáng)大的視場角呢？因?yàn)槲覀兿ＭM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(xiàn)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(gè)功能都是專屬的。FOV可以展示儀表盤信息，以及簡單的轉(zhuǎn)換車道提醒，同時(shí)可以顯示駕駛員的關(guān)注點(diǎn)。AR HUD作為HMI的新功能，能與駕駛員互動(dòng)，讓駕駛員可以獲取虛擬信息來了解現(xiàn)實(shí)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(chǎn)品有更好的用戶體驗(yàn)。

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(jié)合使用。虛像距離可以增強(qiáng)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(xiàn)實(shí)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(diào)整視角，造成疲勞，重新聚焦所需要的時(shí)間又會產(chǎn)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(yàn)。VID距離越長，優(yōu)點(diǎn)越多。比如減少重影問題；允許從更遠(yuǎn)的地方向駕駛員發(fā)出警告，從而使駕駛員有更多反應(yīng)時(shí)間；較長的VID也會帶來更好的用戶體驗(yàn)。

第二，大量研究表明，提高AR HUD體驗(yàn)必須有更大的VID和FOV，這對于傳統(tǒng)的PGU來說相當(dāng)困難。目前的PGU - TFT/DLP很難在不產(chǎn)生其他問題的情況下實(shí)現(xiàn)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(dāng)我們掃描出圖象時(shí)，可以打開、關(guān)閉單個(gè)像素，功耗更低，而當(dāng)畫面不顯示內(nèi)容時(shí)，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(dāng)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(jìn)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(chǎn)品即將投產(chǎn)，已開發(fā)很多的原始模型，并且已經(jīng)在AR HUD成功實(shí)施，將在下個(gè)月上海的車展上亮相。

第三，強(qiáng)大的AR軟件架構(gòu)。將AR軟件分成三個(gè)基本步驟，輸入和數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)源進(jìn)行數(shù)據(jù)的融合以及提高準(zhǔn)確性。輸入包括各種來源的數(shù)據(jù)，包括視覺相機(jī)的數(shù)據(jù)，包括來自雷達(dá)、地圖、光傳感器、慣性傳感器、儀表盤等等的數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)要能夠?qū)崟r(shí)地融合，不能有延遲現(xiàn)象。

當(dāng)獲得了這些信息之后，我們能夠進(jìn)行數(shù)據(jù)的處理和渲染，使用AR算法來分析數(shù)據(jù)。會對畸變進(jìn)行補(bǔ)償，例如對失真進(jìn)行補(bǔ)償?shù)?；還有其他能夠用來提高AR圖象的算法給到駕駛員。經(jīng)過算法和處理，最終輸出精準(zhǔn)的AR功能圖象，以適應(yīng)不同的情況。AR HUD的功能包括碰撞警告、LDW、PCW、盲點(diǎn)檢測、AR導(dǎo)航等等。

真正的AR HUD需要完成上面提及的三個(gè)關(guān)鍵技術(shù)，才能體現(xiàn)出出色的駕駛體驗(yàn)。而Raythink是唯一的AR HUD廠商能夠達(dá)到這些關(guān)鍵技術(shù)的門檻要求，并帶來以AR技術(shù)賦能的智能座艙最佳HMI解決方案。

（以上內(nèi)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(jī)交互創(chuàng)新大會發(fā)表的《AR HUD - Redefining Automotive HMI》主題演講。）

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