汽车 HUD 其实不是什么新技术

去年年底，备受关注的华为问界 M9 正式上市，这款 SUV 搭载众多高端技术，彻底颠覆大众对智能汽车的认知。

这些技术里，其中有一项让老狐特别关注，就是号称“智驾第一屏”的华为 AR-HUD。

华为 AR-HUD 能实现导航增强现实，实时将 3D 箭头、立体地图等信息，投射至驾驶员前方，让驾驶员获知最真实的道路信息。

现在的智能汽车，已经这么牛逼吗？这个 AR-HUD 到底是怎么回事？

从飞机到汽车

AR-HUD 是 HUD 的一种，HUD(Head-Up Display)又称抬头显示，是一种将关键驾驶信息，投射到驾驶员视线前方的显示技术。

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，即可快速获取信息，驾驶安全性明显提高。

HUD 其实不是什么新技术，该技术最早应用于航空军事，1960 年，美国海军 A-5 舰载机首次使用 HUD。

该技术能将飞机的飞行参数、姿态、导航等信息，投射到飞行员视野正前方的透视镜。

飞行员在不低头的情况下，可以了解飞机参数和外界环境，减少低头看仪表的频次，提高飞行安全。

上世纪八十年代，通用汽车在收购航天和国防制造公司 Hughes Aircraft后，将 HUD 技术应用在汽车上。

1988 年，通用汽车推出 Oldsmobile Cutlass Supreme Indy 500 Pace Car，是世界上首款采用 HUD 的汽车。

该 HUD 只能显示汽车的时速和转向等简单信息，但因为是首次应用在汽车上，因此具有里程碑意义。

HUD 逐渐进入跑车和高档轿车之中，1997 年出现彩色 HUD，显示的信息也在变多。

2003 年，宝马成为欧洲第一家使用 HUD 技术的汽车公司，奔驰、奥迪也先后使用 HUD 技术。

虽然使用 HUD 的车型有不少，但大众对此兴趣不大，之后 HUD 开始降温，经历了十多年的空白期。

2020 年，奔驰 S 级的 AR-HUD 发布，让 HUD 重新被各大厂商所关注。

如今，华为推出 AR-HUD，更是把这项技术，推向新一轮高潮。

HUD 的分类

HUD 会把各种信息显示在前挡玻璃，这些信息包括车辆信息和外部信息。

车辆信息包括车速、转速、里程、转向、车内温度、油耗等，以及诸如驾驶模式、天窗开启状态等附加信息。

外部信息包括车辆定位、地图、导航、行人/障碍物检测、车道保持辅助，以及道路安全预警、远程故障诊断等。

有的 HUD 还能显示影音媒体播放及控制，以及一些简易的智能办公信息。

按照技术类别，HUD 可以分为 C-HUD、W-HUD 以及 AR-HUD。

C-HUD 是组合型 HUD，在仪表盘上方放置一块透明树脂玻璃，作为信息的投影板。

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 ,就是 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，再把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。

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，再把这些信息投射到驾驶员前方的介质上。

PGU 就是图像生成单元，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：

第一种是 LCD 投影，LCD 面板的晶体管能驱动液晶分子旋转，改变光源偏振状态，再通过 RGB 滤色片成像，投射在玻璃上。

LCD 投影成本较低，是最主流的 HUD 技术，但成像质量较差，车内温度稍高一点就无法工作。

第二种是激光投影，使用红绿蓝激光器为光源，经过光学元件和处理芯片的整合与扫描后，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 投影能实现全平面投影，分辨率远胜前两者，但成本较高，豪华品牌大多选择 DLP 投影。

第四种是 LCOS 投影，即硅基液晶投影技术，投影原理类似 LCD 投影，只是把 LCD 材质换成硅晶圆。

LCOS 投影显示效果最好，但成本也是最高，目前使用不多。

此外，因为 HUD 需要驾驶员跟前的挡风玻璃生成图像，所以这些车辆的挡风玻璃，和普通汽车也不太一样。

投射在挡风玻璃的影像，很容易出现重影，为保证使用体验和行车安全，必须尽可能减少重影。

挡风玻璃内部大多有内外两层玻璃，中间夹着一层 PVB 薄膜，普通汽车的挡风玻璃，这几层都是平行的。

使用 HUD 汽车的玻璃，PVB 薄膜层要弄成楔形，上厚下薄，这样的玻璃，能有效减少重影。

也可以在外层玻璃或内层玻璃的表面添加反射膜层，用于校正重影。

如何判断 HUD

什么样的 HUD 算是比较好的？可以通过虚像距离和视场角这两个参数进行判断。

如果把 HUD 成像的玻璃比作屏幕，虚像距离就是驾驶员距离屏幕的距离，视场角就是屏幕的可视角度。

虚像距离数值越远，驾驶员眼睛焦点不用频繁切换，越不易产生疲劳，所以这个参数是越大越好。

市场角越大，驾驶员的眼睛无需上下左右运动，也能减少视觉疲劳，所以这个参数也是越大越好。

一款合格的 HUD，虚像距离要大于 7.5 米，市场角要大于 10 度，才能有不错的使用体验。

通过这两个参数，再加上投影方式，可以初步判断一款 HUD 成像的优劣与否。

随着智能驾驶和智能座舱解决方案的不断改进和普及，HUD 的应用，将会越来越广泛。

在不久的将来，HUD 会成为所有汽车的必备配置。

参考资料：

焉知智能汽车：HUD 基础知识

懂车帝：HUD 技术洞察研究

网络图片

编辑：陈展翔