隨著AR-HUD不斷取得技術(shù)突破，以及其成本的下降，AR-HUD在智能座艙中的應(yīng)用也越來越多。如何理解車載AR-HUD的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)？這篇文章里，作者從多維度切入闡述，或許可以幫你更了解車載領(lǐng)域。

一、車載HUD的概況與市場(chǎng)分析

近幾年車載HUD逐漸走入尋常百姓的生活，HUD通過與行車電腦、導(dǎo)航儀及倒車?yán)走_(dá)等設(shè)備配合，實(shí)時(shí)將車速、轉(zhuǎn)向燈及導(dǎo)航等關(guān)鍵信息投影到透明介質(zhì)上，使駕駛員在行車途中無需低頭查看儀表盤就可實(shí)時(shí)掌握行車狀態(tài)，提升駕駛的安全性；隨著智能座艙和HUD的智能化升級(jí)，車載HUD已從簡單的查看行車信息到具備駕駛輔助功能，多維度提升駕駛沉浸感。

1. HUD相關(guān)廠家

從車載HUD的產(chǎn)業(yè)鏈來看，HUD產(chǎn)業(yè)鏈布局完善，上游為各零部件企業(yè)，其中PGU、芯片、光學(xué)零件、擋風(fēng)玻璃等為核心部件，其中PGU作為關(guān)鍵結(jié)構(gòu)，成像芯片為核心部件，除DLP投影技術(shù)的成像芯片由德州儀器壟斷外，其他技術(shù)路線的成像芯片國內(nèi)均有布局，可實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化替代；中游為各大HUD生產(chǎn)集成廠商，國內(nèi)代表廠商為華陽多媒體、水晶光電、澤景電子等，下游為國內(nèi)外各大主機(jī)廠。

2. HUD市場(chǎng)發(fā)展趨勢(shì)

跟智能座艙一樣，一開始是飛機(jī)上出現(xiàn)的，后來才發(fā)展到乘用車。從HUD的發(fā)展歷程上來看，HUD已經(jīng)歷四個(gè)階段發(fā)展，從2020年開始過渡到快速發(fā)展期，2021年以來，HUD以選配或高配的方式迅速進(jìn)入大眾視野，2022年開始理想率先實(shí)行HUD標(biāo)配，隨后其他車企也陸續(xù)布局，到2023年及以后標(biāo)配HUD已覆蓋各價(jià)格區(qū)間，整體HUD標(biāo)配價(jià)格已下探至20萬元以內(nèi)。

從車載HUD的市場(chǎng)來看，2023年1-9月國內(nèi)標(biāo)配HUD的車輛累計(jì)達(dá)142.9萬輛，相比2022年整年增長0.4萬輛，從2020年到2023年9月份，HUD搭載量呈持續(xù)上升的趨勢(shì)，其中W-HUD占比89.8%，仍為當(dāng)前主流配置。AR-HUD搭載量同比去年增長123%，且截至2023年9月，共有25家車企搭載AR-HUD，有19家為自主品牌，其中10家均為2023年新增，合資品牌僅有5家。

從車載HUD搭載派系來看，2023年1-9月，自主品牌車企HUD標(biāo)配量為87.2萬輛，占比61%，較2022年整年增長12%；TOP10車企中有6家均為自主品牌，騰勢(shì)以及理想銷量同比增長最快，HUD搭載量隨之上升。

（以上數(shù)據(jù)來源于蓋世汽車研究院）

二、車載AR-HUD技術(shù)路線

AR-HUD根據(jù)光機(jī)投影技術(shù)選擇的不同，可劃分以下三類：TFT-LCD、DLP、LCOS。簡單概括如下：TFT-LCD技術(shù)比較成熟，具有成本優(yōu)勢(shì)，但是清晰度差，耐溫性差；DLP為目前主流技術(shù)，成像效果好，但專利被德州儀器掌握；LCOS目前華為主導(dǎo)，國內(nèi)自主開發(fā)，性能上和DLP不相上下。

圖片來源AutoLab，侵刪

通過簡單的示意圖能看到，其實(shí)最影響視覺體驗(yàn)的是影像源。

TFT技術(shù)早期用的比較多，現(xiàn)在在市面上比較常見的成像技術(shù)大多數(shù)是DLP技術(shù)。LCOS是比較新的技術(shù)，華為最新為飛凡R7提供的AR-HUD就使用到了LCOS技術(shù)，畫面顯示和耐溫程度等等會(huì)有優(yōu)勢(shì)。LCOS技術(shù)成熟度比較高，目測(cè)它也會(huì)成為以后發(fā)展的主流趨勢(shì)。

三、車載AR-HUD與儀表盤

隨著AR-HUD不斷取得技術(shù)的突破和成本的下降，在智能座艙中的應(yīng)用將越來越多。與儀表盤所承載的功能和信息也開始出現(xiàn)重疊，“儀表是否會(huì)被取代”或者“儀表會(huì)不會(huì)消失”將成為業(yè)界重點(diǎn)討論話題。

與儀表相比，AR-HUD無疑是有一些非常明顯的優(yōu)點(diǎn)，高科技感、實(shí)用性、某種條件下優(yōu)越的顯示位置以及相應(yīng)的信息獲取效率，都是儀表不可比擬的。在駕駛過程中，駕駛員不用低頭甚至不用將視線從前方路面移開，就可以看到駕駛相關(guān)的重要信息，比如導(dǎo)航車道信息、車道保持、前車距離、車輛行駛信息等。乃至周圍出現(xiàn)的車輛和行人預(yù)警，都可以直接疊加在車外實(shí)景路況上，這些都是AR-HUD的天然優(yōu)勢(shì)。

但是，儀表并非一無是處。

首先，儀表能承載和展示的信息量比HUD要大得多,一些解釋類信息和無須立即做出反應(yīng)的行為引導(dǎo)，更適合通過儀表顯示:其次，至少在當(dāng)下和短期內(nèi)，儀表性能的穩(wěn)定性、數(shù)據(jù)的時(shí)效性優(yōu)于HUD；最后，儀表不只用來顯示駕駛相關(guān)信息，也是車企傳遞自身品牌特色的一個(gè)窗口，各種動(dòng)畫、場(chǎng)景切換效果在 HUD 上難以實(shí)現(xiàn)。

受制于各種客觀條件，AR-HUD短時(shí)間內(nèi)難以普及，其定位更多是對(duì)儀表和中控上部分信息的同步和增強(qiáng)。如果徹底取消儀表，把儀表上承載的功能信息分?jǐn)偟?HUD和中控上，不少人會(huì)擔(dān)憂，如果電子元器件不穩(wěn)定，比如突然出現(xiàn)顯示故障、死機(jī)了或者卡住了，那要怎么辦？在 HUD和儀表兼具的情況下，HUD上的信息在儀表和中控上亦有顯示，所以即便HUD失效，用戶還有替代方案，駕駛不會(huì)受到影響。

而從中長期來看，儀表的不可替代性正在被打破。特斯拉Model3/Y就沒有配置儀表盤，而是把以往在儀表上顯示的信息挪到了中控大屏上，理想L9也取消了儀表盤，但座艙內(nèi)仍有五塊屏幕：HUD、方向盤屏幕，以及中控、副駕、二排屏三塊 15.7英寸的 OLED 屏幕。當(dāng)儀表的功能和所能呈現(xiàn)的信息，被轉(zhuǎn)移或分?jǐn)偟狡渌聊换蛎浇樯?，那塊屏幕也就可以被“取消”了。

四、車載AR-HUD的現(xiàn)狀

業(yè)界普遍認(rèn)為，HUD未來在智能座艙的應(yīng)用會(huì)越來越多，顯示的質(zhì)感會(huì)不斷改善，而AR-HUD是車載HUD的必由之路。據(jù)《2022中國智能汽車發(fā)展趨勢(shì)洞察報(bào)告》的預(yù)測(cè)，AR-HUD在HUD市場(chǎng)的份額將在2030年增至43%左右。

雖然大家普遍看好AR-HUD的未來，但要真正實(shí)現(xiàn)AR效果，為智能座艙錦上添花，還面臨很多難題。

1. 顯示信息有限制

AR-HUD在車輛行駛過程中，展示哪些信息、如何展示，展示的信息密度等都需要根據(jù)用戶場(chǎng)景需求謹(jǐn)慎取舍。AR-HUD的設(shè)計(jì)要點(diǎn)是將影響駕駛員駕駛決策的信息置于最高級(jí)別，以提高用戶認(rèn)知效率，減輕認(rèn)知負(fù)擔(dān)。

如果AR-HUD上信息量過大，可能引發(fā)認(rèn)知捕捉問題，也就是駕駛員由于多種視覺刺激而分心，降低對(duì)外部環(huán)境中重要物體(如行人、前方車輛)的注意力。因此，在AR-HUD上的信息需要被精簡，信息架構(gòu)應(yīng)該簡潔明了，有明確的信息優(yōu)先級(jí)，不顯示與當(dāng)前駕駛?cè)蝿?wù)無關(guān)或無用的信息。

基于用戶心智模型，AR-HUD上信息的需求有三大類：

1. 實(shí)時(shí)了解車輛狀況；
2. 實(shí)時(shí)掌握導(dǎo)航信息以做出駕駛決策；
3. 及時(shí)獲知駕駛環(huán)中的潛在危險(xiǎn)。

目前搭載了 AR-HUD的多款量產(chǎn)車，基本上都會(huì)顯示如下信息：車速、限速、行駛方向、車道保持以及自適應(yīng)巡航等ADAS相關(guān)信息。與儀表上的信息相比，HUD或AR-HUD上的信息量大為減少。

上圖為AR-HUD通常顯示的信息

根據(jù)?？硕?Hick’sLaw)，界面上用戶面臨的選擇數(shù)量越多，反應(yīng)時(shí)間會(huì)越長。在開車時(shí)，駕駛員需要同時(shí)留意多個(gè)視覺元素，當(dāng)中包括道路前方的車輛和行人信息，留給HUD的信息展示空間并不多。用戶信息處理的臨界值還有待研究驗(yàn)證可以肯定的是，不能把儀表上的信息照搬到AR-HUD上，而是要有所取舍，把儀表中控上與當(dāng)前駕駛關(guān)聯(lián)性最高的信息提取出來。

2. 顯示效果待提升

1. AR-HUD的顯示效果還有很大的提升空間。具體而言包括：
2. AR-HUD呈現(xiàn)的數(shù)字化虛像與實(shí)景道路環(huán)境的融合或自然貼合問題；
3. 畫面位置如何根據(jù)駕駛員的視線和頭部姿態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)；
4. AR-HUD展示能否根據(jù)天氣、光線等外部環(huán)境進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整。
5. 目前AR-HUD很難不出現(xiàn)延時(shí)，因?yàn)檐囁俸芸?，但系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸和成像有延遲，導(dǎo)致標(biāo)記對(duì)象(如周圍的車、路口轉(zhuǎn)向箭頭等)遺漏或偏差，不利于行車安全。

目前，大部分量產(chǎn)車型的AR-HUD采用的其實(shí)是2D平面顯示技術(shù)，投影出的虛像固定在駕駛員前方特定距離，再通過實(shí)時(shí)渲染的3D動(dòng)畫給人一種實(shí)時(shí)與航的立體感。但駕駛員身高體態(tài)不同，行車過程中車輛顛簸抖動(dòng)，視線也會(huì)在定范圍內(nèi)不斷轉(zhuǎn)移，看到的AR-HUD投影可能平移浮動(dòng)、脫離路面環(huán)境，容易產(chǎn)生眩暈感，甚至對(duì)信息產(chǎn)生誤解。

AR-HUD很容易受車外環(huán)境影響，光線強(qiáng)度、天氣狀況、前方的物體遮擋等可能令顯示效果不佳。為了應(yīng)對(duì)這些情況，從設(shè)計(jì)角度而言，AR-HUD上的元素普遍采用紅、黃、藍(lán)、綠這些高飽和、高對(duì)比度的顏色或半透明色塊，并且顏色語義與儀表等傳統(tǒng)保持一致，例如紅色表示高度緊急、黃色具有警示性、綠色表示正常運(yùn)行或安全狀況。

建議不要使用超過四種顏色進(jìn)行語義編碼，以免造成視覺干擾或認(rèn)知負(fù)荷。不同品牌的AR-HUD 還通過尺寸大小、色彩亮度的變化、空間透視以及位置方向上的排布表現(xiàn)視覺元素之間的關(guān)系，塑造區(qū)分界面元素的視覺重量，以及構(gòu)建視覺層次。

3. 成本和體積等客觀因素制約

AR-HUD的發(fā)展還受制于成本和體積問題。無論是HUD還是ARHD，其光學(xué)結(jié)構(gòu)特殊性決定了難以大批量標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)，而需要為一款車定制,因此成本較高。

至于體積，AR-HUD設(shè)備的整體尺寸大過W-HUD和C-HUD當(dāng)前量產(chǎn)或預(yù)研的AR-HUD產(chǎn)品最大可達(dá)I7L，大部分在12L左右，要占用前方儀表板（IP）不少空間，而且會(huì)干涉到前艙流水槽、IP風(fēng)道和CCB（Cross CaBeam，儀表板橫梁）的結(jié)構(gòu)和布置，所以業(yè)界建議在平臺(tái)架構(gòu)開發(fā)階段就為ARHUD留出空間。下一代AR-HUD的研發(fā)重點(diǎn)之一，便是通過技術(shù)和結(jié)構(gòu)創(chuàng)新進(jìn)一步縮小體積及降低成本。

五、理想L9搭載的HUD案例

理想L9 給我們帶來最大的變化很顯然是取消了儀表屏幕，轉(zhuǎn)而用 HUD 和安全駕駛交互屏代替。理論上，HUD 是可以做到這一點(diǎn)，但從實(shí)際的產(chǎn)品來看，盡管這塊 HUD 已經(jīng)盡量提高了亮度，超過了不少競(jìng)品，而且顯示大小和精細(xì)度也更好，但它在實(shí)際情況下，仍不是 100%可用的。

第一是因?yàn)樗跇O限情況下還是不夠亮，在陽光充足的白天，如果前邊有白車，那么 HUD 的亮度沒辦法讓顯示的內(nèi)容足夠突出，如果在夜間對(duì)面有開遠(yuǎn)光燈，HUD 也是看不清的。

第二則是畫面疊加導(dǎo)致的可讀性下降。當(dāng)路面有復(fù)雜紋理，或者前方的景物并非純色的時(shí)候，我們都沒辦法精確的識(shí)別 HUD 顯示的內(nèi)容。

這就是為什么 L9 的 HUD 說是要代替儀表，但并沒有把傳統(tǒng)儀表屏幕能顯示的信息都搬上去，因?yàn)?HUD 注定不適合顯示小字符或者是細(xì)線條。

BMW M 2021大家可以回憶一下，為什么沒有一家汽車企業(yè)敢把 HUD 投射區(qū)域安排在視野正前方？

Mercedes-Benz S-CLass 2015為什么傳統(tǒng) HUD 的信息都非常簡潔，只有大號(hào)加粗字體和大面積的純色色塊，其實(shí)都是為了 HUD 的可讀性，也為了不影響駕駛。

那么既然 HUD 只能盡量靠下，而儀表屏一直在盡可能靠上，那么實(shí)際上它們的視線還真沒差多少。

這時(shí)候我們來梳理一下整件事的邏輯：

1. 首先，理想認(rèn)為儀表屏需要低頭看會(huì)不安全→所以它想要用 HUD 解決這個(gè)問題；
2. 接著，理想覺得傳統(tǒng) HUD +儀表屏的設(shè)計(jì)不夠酷→所以它定制了更亮更大更精細(xì)的 HUD；
3. 然后，理想發(fā)現(xiàn) HUD 沒辦法顯示復(fù)雜信息，不能完全代替儀表盤→所以它弱化了 HUD 的功能，并且用其他的屏幕顯示儀表屏剩余的信息。

最后我們會(huì)發(fā)現(xiàn)，一頭一尾連起來了：理想花大價(jià)錢定制的 HUD 提供的功能并沒有比普通 HUD 多，大家還是只能用它來看時(shí)速擋位和要不要轉(zhuǎn)彎，需要看詳細(xì)地圖和導(dǎo)航的時(shí)候，還是得看中控屏。

一切似乎變了，但又好像沒有變，L9 的 HUD 可能是替代了儀表屏，但又仿佛沒有替代過一樣。我認(rèn)為在真正能夠跟蹤識(shí)別顯示的 AR-HUD 出現(xiàn)之前，HUD 想要代替儀表屏，還是難。

本案例來源于知乎網(wǎng)友（Navis Li））分享。

六、總結(jié)：AR-HUD未來可期

隨著光學(xué)、AR、圖像識(shí)別、系統(tǒng)算力等技術(shù)進(jìn)步，HUD進(jìn)入AR-HUD時(shí)代。2020年，奔馳宣布在S級(jí)量產(chǎn)車上搭載AR-HUD，其后，紅旗E-HS9、大眾ID,4、奧迪 Q4 e-tron、長城 WEY 摩卡、北京汽車“魔方”、AITO 問界 M5等多款配備了 AR-HUD的量產(chǎn)車型先后亮相。

與C-HUD和W-HUD相比，AR-HUD不僅成像區(qū)域更大、投射距離更遠(yuǎn)，而且與真實(shí)道路環(huán)境融合更為緊密，在一定程度上改善了顯示效果。AR-HUD可以顯示路上路況、行人、交通信號(hào)等實(shí)時(shí)信息，以及結(jié)合ADAS的感知功能，提供車道偏離、跟車距離、碰撞預(yù)警等。

AR-HUD 結(jié)合了HUD和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)顯示技術(shù)，以自然的距離將信息疊加在路面實(shí)景之上，等于在前方路面上加標(biāo)注。并且，AR-HUD可以與ADAS等系統(tǒng)深度整合，基于實(shí)時(shí)路況提供車道偏離預(yù)警、前車距離警告等，提高駕駛員的態(tài)勢(shì)感知能力，也帶來更沉浸的駕駛體驗(yàn)。