<mark id="oztn4"></mark>
5
| 本文作者： 小芹菜 | 2016-05-05 17:45 |
按：本文作者為 ActiSafety 總體設(shè)計(jì)師覃名健。
HUD謂之平視顯示器，抬頭顯示器的叫法最早應(yīng)該來(lái)自中國(guó)臺(tái)灣，當(dāng)時(shí)亞洲四小龍的臺(tái)灣視野開闊，市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)活躍，開始關(guān)注并引進(jìn)了HUD產(chǎn)品，或前裝或后裝，納智捷就是很好的例子，可謂大膽嘗蟹。
有人說(shuō)LED段碼反射式HUD是偽HUD，其實(shí)這個(gè)觀點(diǎn)一開始我就是拒絕的。后裝段碼式HUD在國(guó)內(nèi)每年六七萬(wàn)臺(tái)車在裝，亞洲每年也有二十萬(wàn)臺(tái)車裝了這種產(chǎn)品，作為價(jià)格低廉安裝便捷的入門級(jí)HUD，廣受青睞。國(guó)內(nèi)僅有的那幾家生產(chǎn)廠商可以說(shuō)是樂(lè)此不疲，悶聲發(fā)財(cái)，他們不斷推出新功能新界面，超你所想。
那么汽車上真正的HUD就是類似戰(zhàn)斗機(jī)上飛行員正前方的那塊復(fù)合玻璃屏嗎？
此觀點(diǎn)本人不敢茍同，戰(zhàn)斗機(jī)飛行速度快視野狹窄，加上主要功能目的是作為瞄準(zhǔn)器使用，和汽車上使用功能目的可謂大相逕庭。當(dāng)然不可否認(rèn)汽車上HUD移植了戰(zhàn)斗機(jī)的輔助安全功能和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)應(yīng)用，汽車擁有了這種顯示能力，結(jié)合各種安全預(yù)警裝置和汽車數(shù)據(jù)就能快馬加鞭，如虎添翼。
在當(dāng)下的浮躁與資本推動(dòng)下，加上國(guó)家政策扶持，又加上美國(guó)的概念誘導(dǎo)，國(guó)內(nèi)也孕育了多個(gè)HUD品牌，他們采用先進(jìn)的成像元件，落后的光學(xué)反射，繁雜的顯示內(nèi)容，錯(cuò)誤的宣傳方向，目前被廣泛質(zhì)疑包括當(dāng)時(shí)推崇他們的媒體。我們眼疾手快，又有經(jīng)濟(jì)頭腦，可惜的是我們技術(shù)底子薄，基礎(chǔ)研究欠缺，把HUD放到智能硬件及互聯(lián)網(wǎng)加的概念上大做文章，本觀點(diǎn)認(rèn)為已經(jīng)背離HUD初衷，結(jié)局恐怕會(huì)如曇花一現(xiàn)，時(shí)代產(chǎn)物了。
在我們還在激辯HUD真?zhèn)螁?wèn)題而無(wú)解時(shí)，大洋彼岸已經(jīng)提出HUD2.0概念，其觀點(diǎn)認(rèn)為基于傳統(tǒng)TFT成像時(shí)代即將過(guò)去，更高級(jí)顯示單元更大的視角更遠(yuǎn)的視距將取而代之。
一切皆有可能，這種觀點(diǎn)的前瞻性和先進(jìn)性并非空穴來(lái)風(fēng)。
目前三大汽車廠商BBA（BMW，BENZ，AUDI）的HUD均采用TFT的成像單元，顯示距離不過(guò)兩三米，顯示角度只能說(shuō)剛夠用，要突破該距離和視角那得傷筋動(dòng)骨，好在提出HUD2.0概念的人正是IT界領(lǐng)袖德州儀器公司，他們發(fā)明并擁有更小更亮更清晰的成像單元，基于商業(yè)利益提出這種概念不足為奇，但是核心問(wèn)題是更大視角更遠(yuǎn)視距是否有助于實(shí)現(xiàn)汽車HUD最終的主動(dòng)安全目標(biāo)？答案顯而易見(jiàn)，值得肯定。
深入研究可以發(fā)現(xiàn)，德州儀器這一顯示技術(shù)，數(shù)字光處理DLP技術(shù)，顯示屏是傳統(tǒng)HUD采用的TFT1.8英寸的九分之一，分辨率則是當(dāng)前TFT屏240P的數(shù)倍，最高可達(dá)1080P，在此體積和像素比之下，那啥視網(wǎng)膜屏、4K屏都別相提并論。亮度大幅提高和功率大幅降低，據(jù)說(shuō)整個(gè)系統(tǒng)僅使用6瓦的LED功率，功效達(dá)到10.6流明/瓦，相對(duì)傳統(tǒng)TFT這種偏光式液晶屏來(lái)說(shuō)要亮得多了，怪不得傳統(tǒng)HUD為了達(dá)到一定亮度要綁上巨大的散熱片，甚至還和空調(diào)管連接才能放心使用。雖然HUD根本用不到這么高分辨率也不用那么亮，但這就是他們提出HUD2.0的技術(shù)實(shí)力和底氣所在。
無(wú)可否認(rèn)這一顯示單元能應(yīng)用于汽車HUD的話，那真是要革了這些傳統(tǒng)TFT平視顯示器的命了。
我們來(lái)淺析一下HUD2.0可行性及技術(shù)原理。
首先了解下BBA公司HUD的成像原理——
使用TFT液晶屏成像，通過(guò)4-8顆高功率的背光燈照亮，先通過(guò)一面平面反射鏡改變光的方向和增加距離，再通過(guò)一面非球面反射鏡改變光的方向增大顯示圖像和增加距離，最后光通過(guò)汽車前風(fēng)擋玻璃半反射到人眼，我們從此可以看到虛擬圖像同時(shí)又可以看到路面。
如改為DLP的顯示成像，0.2英寸的顯示屏，體積小了發(fā)揮的空間就大了。
假設(shè)我們的汽車可以大大縮小發(fā)動(dòng)機(jī)和變速箱，可以想象到QQ車也可以有大空間。由于顯示組件體積小，背光只需使用1顆燈，功率降低，散熱器體積大大縮小，可在內(nèi)部使用多面凹鏡來(lái)增大和拉長(zhǎng)虛像距離，再次反射再次增加顯示距離,甚至可以直接使用透鏡組改變圖像要求，最后通過(guò)非球面反射鏡將圖像反射到汽車前檔風(fēng)玻璃，這樣我們就可以看到遠(yuǎn)處10-20米外的虛擬圖像。
照此理論，虛擬圖像距離遠(yuǎn)了，顯示的畫面可更大，視角自然也能有所增大，好比我們距離10米開外很容易看完一輛汽車的整體，而不是傳統(tǒng)TFT那樣管中窺豹。借用葛優(yōu)老人家那句話: 2.0，我看行。
有人擔(dān)心HUD虛擬圖像顯示距離遠(yuǎn)并非好事，還舉例說(shuō)BBA公司也就顯示在車頭位置，在城市道路上，如果顯示圖像太遠(yuǎn)會(huì)感覺(jué)圖像插入前車，可能對(duì)安全有害。HUD2.0也提出了可變視距方案，在內(nèi)部裝上可移動(dòng)的透鏡組，利用電動(dòng)調(diào)節(jié)，完全可以實(shí)現(xiàn)顯示虛擬像距的改變，在城市道路，顯示圖像可以拉近，高速道路顯示圖像可以放遠(yuǎn)，從而實(shí)現(xiàn)合適的像距。
縱觀HUD當(dāng)前現(xiàn)狀，國(guó)內(nèi)很多創(chuàng)業(yè)團(tuán)隊(duì)或開發(fā)公司或多或少偏離了平視顯示本質(zhì)，當(dāng)我們還在爭(zhēng)論如何從智能化和互聯(lián)網(wǎng)思維來(lái)做HUD的時(shí)候，我們就已經(jīng)走錯(cuò)幾步了。HUD是平視顯示器，是一種輔助安全設(shè)備，顯示器是主語(yǔ)，平視為定語(yǔ)，綜合來(lái)說(shuō)就是可以平視的顯示器，而不是一些人所吹噓的智能顯示器，汽車+顯示器，汽車Pro顯示器，甚至汽車機(jī)器人, 這只會(huì)在汽車主動(dòng)安全領(lǐng)域越走越遠(yuǎn)。
做到真正的可以平視的顯示器，才是我們努力去做的目標(biāo)和方向。在前裝市場(chǎng)上，目前國(guó)內(nèi)大部分汽車廠商無(wú)心去研究HUD1.0還是2.0，在沒(méi)有最便宜只有更便宜的汽車指導(dǎo)思想下，汽車廠商能省則省，忙碌著各自的事情。前裝市場(chǎng)我們沒(méi)有機(jī)會(huì)，但在后裝市場(chǎng)上，或許大有可為。
據(jù)公安部交管局統(tǒng)計(jì), 截至2015年底, 全國(guó)機(jī)動(dòng)車保有量達(dá)2.79億輛，其中汽車1.72億輛；機(jī)動(dòng)車駕駛?cè)?.27億人，其中汽車駕駛?cè)顺^(guò)2.8億人，這些司機(jī)駕駛在路上，70-80%都還不知道HUD為何物，更別提何為主動(dòng)安全。比爾蓋次說(shuō)，21世紀(jì)不能上網(wǎng)的電腦就是裸機(jī)，那能不能說(shuō)未來(lái)某日這些奔馳的車輛還沒(méi)有HUD就是在裸奔？
言歸正傳，后裝市場(chǎng)如此大我們要怎么做是現(xiàn)實(shí)直接的問(wèn)題，筆者這里淺談一下個(gè)人想法，就算拋磚引玉。
如前文所述，BBA公司前裝HUD的技術(shù)，采用TFT液晶顯示屏，加上高亮LED背光，然后兩面鏡子反射到前風(fēng)擋玻璃，形成虛擬圖像。為何要做得這么復(fù)雜，直接把液晶屏放在儀表臺(tái)上方不可以嗎？當(dāng)然不可以，BBA主要供應(yīng)商德國(guó)大陸集團(tuán)做事向來(lái)是很嚴(yán)謹(jǐn)很講究的。
利用光學(xué)反射原理，可改變虛擬圖像距離和顯示面積，在高速行駛中，駕駛員視線離開路面瞬間非常危險(xiǎn)，把顯示重要信息的虛擬圖像融合到路面上，節(jié)省了駕駛員需要信息而看儀表的時(shí)間，從而實(shí)現(xiàn)主動(dòng)的行車安全，這就是HUD價(jià)值。
當(dāng)然要達(dá)到這一目的， HUD的設(shè)計(jì)和制造就是一個(gè)系統(tǒng)工程——
首先解決TFT屏幕背光亮度問(wèn)題，再解決背光的散熱問(wèn)題，然后解決反射鏡的曲率問(wèn)題，再解決前擋風(fēng)玻璃的重影問(wèn)題，最后得到一個(gè)約四部電話疊起來(lái)大小體積的產(chǎn)品。
作為后裝產(chǎn)品按照這思路來(lái)做顯然是不可行的。
首先體積就無(wú)法接受，再次也沒(méi)法把汽車風(fēng)擋玻璃給換了。然而我們一貫是以逆向開發(fā)著稱，那可從前風(fēng)擋玻璃開始入手，產(chǎn)生重影主要原因是擋風(fēng)玻璃有厚度，雙重反射形成重影。
試驗(yàn)證明越靠近擋風(fēng)玻璃重影越明顯，越遠(yuǎn)越淡，所以把虛擬圖像的距離做遠(yuǎn)就能改善這個(gè)問(wèn)題， 越遠(yuǎn)越好；
其次是反射玻璃的曲率問(wèn)題，曲率越小倍數(shù)越大，可以把虛像放得更遠(yuǎn)，當(dāng)然也可增加反射鏡數(shù)量；
然后就是成像屏的選擇，在上文提到的國(guó)內(nèi)初創(chuàng)的多個(gè)品牌產(chǎn)品中，大都采用最先進(jìn)的DLP成像元件，有了小體積顯示屏，減少光功率，解決散熱問(wèn)題，加上重新設(shè)計(jì)新的光路，最終產(chǎn)品體積也大大縮小，從此打開汽車后裝市場(chǎng)大門！
說(shuō)來(lái)容易做來(lái)難，核心難點(diǎn)還是光學(xué)設(shè)計(jì)，在有限的空間里如何設(shè)計(jì)光路，非球面鏡的曲率如何設(shè)計(jì)等等。
可謂任重道遠(yuǎn)，建議初創(chuàng)者們還得復(fù)習(xí)一下初中物理課程，潛心學(xué)習(xí)，不急不躁，把核心技術(shù)控制在咱們手上，以汽車主動(dòng)安全為指導(dǎo)思想，早日為我汽車產(chǎn)業(yè)貢獻(xiàn)一份力量。
雷峰網(wǎng)原創(chuàng)文章，未經(jīng)授權(quán)禁止轉(zhuǎn)載。詳情見(jiàn)轉(zhuǎn)載須知。
