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华为的AR-HUD技术可以在驾驶过程中利用增强现实功能，将3D箭头、立体地图等导航信息实时投影到驾驶员的视野中，让驾驶员更直观地了解道路情况。这款AR-HUD技术真的很厉害，让智能汽车变得如此先进！但究竟它是如何实现的呢？01 从飞机到汽车 AR-HUD是HUD的一种，HUD又称为抬头显示，是一项显示技术，能将重要的驾驶信息投影到驾驶员视线前方。这些信息包括车速、导航指示等，驾驶员无需低头查看仪表和中控屏，便可快速获取所需信息，从而显著提高驾驶安全性。 HUD并非新技术，最初应用于航空军事领域。在1960年，美国海军的A-5舰载机首次采用了HUD技术。这项技术能够将飞机的飞行参数、姿态、导航等信息投影到飞行员视野正前方的透视镜中。 飞行员可以在不低头的情况下了解飞机参数和外界环境，减少低头查看仪表的频率，从而提高飞行安全性。在上世纪80年代，通用汽车收购了航天和国防制造公司休斯飞机后，将HUD技术引入汽车领域。 1988年，通用汽车推出了Oldsmobile Cutlass Supreme Indy 500 Pace Car，这是全球首款搭载HUD技术的汽车。该HUD系统只能显示车辆的时速和转向等基本信息，尽管功能简单，但作为首次在汽车上应用，具有重要的里程碑意义。 HUD技术逐渐在跑车和高端轿车中普及，到了1997年，彩色HUD开始出现，显示的信息也变得更加丰富。2003年，宝马成为欧洲第一家采用HUD技术的汽车制造商，随后奔驰和奥迪也纷纷开始应用这项技术。 尽管有许多车型开始采用HUD技术，但大众对此并不感兴趣，随后HUD技术逐渐陷入低迷，经历了超过十年的冷静期。然而，2020年，奔驰S级发布了AR-HUD，重新引起了各大制造商对HUD技术的关注。 如今，华为推出 AR-HUD，更是把这项技术，推向新一轮高潮。 02 HUD 的分类HUD技术能够将各种信息投影到前挡风玻璃上，这些信息涵盖了车辆内外的各种情况。 车辆信息包括车速、发动机转速、行驶里程、转向指示、车内温度、油耗等数据，同时还能显示驾驶模式、天窗状态等额外信息。 外部信息包括车辆位置、地图、导航指引、行人/障碍物检测、车道保持辅助功能，以及道路安全警示、远程故障诊断等内容。一些HUD技术还能显示影音媒体播放和控制功能，以及一些简单的智能办公信息。 根据技术分类，HUD可分为C-HUD、W-HUD和AR-HUD。C-HUD是组合式HUD，它在仪表盘顶部放置一块透明树脂玻璃，用作信息的投影面板。这种HUD成本较低，但受投影板的面积影响，成像区域小，现在已逐步退出市场。W-HUD是挡风玻璃HUD，顾名思义，就是将信息投影到驾驶员前方的挡风玻璃。这种HUD是如今的主流，但因为前挡玻璃通常为自由曲面，容易出现重影。 要消除重影，必须更改前挡风玻璃夹层的PVB膜形状，并调整玻璃的厚度，需要一定成本。 AR-HUD是AR技术和HUD的结合体，利用智能驾驶的传感器，对前方的路况进行解析建模，以得到路面的各种信息，再将信息精准投影到对应的位置。随着技术的不断进步，在智能驾驶的加持下，AR-HUD将会成为未来HUD的主流。03 HUD 投影方式HUD的工作原理是通过PGU生成各种数字、图像等信息，再将这些信息投射到驾驶员前方的介质上。PGU即图像生成单元，能根据不同的投影方式生成图像，是HUD最核心的部件。HUD有以下四种主要的投影方式之一是LCD投影。LCD面板的晶体管能够驱动液晶分子旋转，从而改变光源的偏振状态，然后通过RGB滤色片成像，最终投射在玻璃上。 LCD投影成本较低，是最主流的HUD技术之一，但成像质量较差，对车内温度要求较高。第二种是激光投影，采用红绿蓝激光器作为光源，经过光学元件和处理芯片的整合与扫描后，将图像投射在玻璃上。激光投影的显示效果较 LCD 优胜，但同样存在温度过高便无法工作的弊端。 第三种是 DLP 投影，以数字微镜装置作为成像器件，经数字处理后投射图像。 DLP投影技术可以实现全平面投影，其分辨率远超前两种技术，但成本较高，因此许多豪华品牌选择采用DLP投影。第四种是LCOS投影，即硅基液晶投影技术，其投影原理类似于LCD投影，不同之处在于使用硅晶圆代替LCD材质。LCOS投影显示效果最佳，但成本也最高，目前应用较少。另外，由于HUD需要在驾驶员前方的挡风玻璃上显示图像，因此这些车辆的挡风玻璃与普通汽车有所不同。为了确保使用体验和行车安全，投射在挡风玻璃上的影像必须尽量减少重影现象。挡风玻璃内部通常由内外两层玻璃构成，中间夹着一层PVB薄膜。普通汽车的挡风玻璃中，这几层都是平行排列的。在HUD汽车上使用的玻璃，PVB薄膜层应该呈楔形，上部厚度较大，下部较薄，这种设计可以有效减少重影现象。此外，还可以在外层或内层玻璃表面添加反射膜层，用于校正重影。04 如何判断 HUD如何定义一个优秀的HUD系统？可以通过虚像距离和视场角这两个参数来评判。将HUD系统的成像玻璃比作屏幕，虚像距离即为驾驶员与屏幕之间的距离，而视场角则代表屏幕的可视范围。虚像距离数值越大，可以减少驾驶员眼睛焦点的频繁切换，从而减轻疲劳感，因此这个参数值越大越理想。视场角越大，驾驶员无需频繁进行上下左右的眼球运动，有助于减少视觉疲劳，因此这个参数值也应该尽量大。一款优秀的HUD系统应具备虚像距离大于7.5米，市场角大于10度的特点，这样才能提供良好的使用体验。通过这两个参数以及投影方式，可以初步评估一款HUD系统成像质量的优劣。随着智能驾驶和智能座舱解决方案的不断改进和普及，HUD技术的应用将会越来越普遍。可以预见，在不久的将来，HUD技术将成为所有汽车的标配。
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