国内外大厂扑向AR-HUD,但抵达“智能汽车终局”仍隔数层纱

新工业洞察

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· 11月16日

第四次工业革命下,AI、无人驾驶、VR/AR、工业4.0这些领域,无疑是目前的热门产业。

文 | 新工业洞察

第四次工业革命下,AI、无人驾驶、VR/AR、工业4.0这些领域,无疑是目前的热门产业。

尤其是在元宇宙概念被热炒的当下,作为曾红极一时的VR/AR,再度站上了时代的风口。

至于 HUD,如果时间回退到2015年,或许这也是个热门词,但时至今日,HUD的吸引力已经不如往常,但AR加上HUD,似乎让其再度成为第四次工业革命的一个新兴风口。

近期,苹果一项光场AR-HUD专利曝光:光场平视显示器,可在挡风玻璃上向驾驶员投射信息。

事实上,除苹果之外,部分科技厂商也在发力AR-HUD,目前,松下、WayRay、哈曼等都在对AR-HUD进行研究。而放眼到国内,2021年也被称为国内AR-HUD元年,长城摩卡、吉利星越L等自主品牌搭载AR-HUD上市。

AR-HUD作为下一代人机交互的新技术,正受到车企、科技厂商、甚至是资本圈的关注,有看到这项技术前景的有志之士已经出走创业,而光场AR-HUD的出现,是否也意味着AR-HUD发展到新的高度。

光场AR HUD为何成为“香饽饽”?

说到光场AR-HUD,不得不说的就是AR-HUD。

能够明确一点的是,AR-HUD技术并不是什么新技术,早在2014年,大陆就已经展示过他们的AR-HUD技术,而到了2017年左右,市场也给出预测,预计在2017年就可以实现AR-HUD的量产,不过,受制于当时技术及应用等多方面的因素,最终也了无音讯。

AR-HUD是指增强现实型虚拟抬头显示,简单点来说,AR-HUD就是将抬头显示与驾驶辅助、跟增强现实相结合的一种技术,其目的是增强驾驶员的行车安全。

AR-HUD又分为光场AR-HUD(“真AR-HUD”)和“假AR-HUD”,两种技术的本质区别就在于AR虚拟成像与道路场景的融合程度。

目前,市场上所量产的AR-HUD,与光场AR-HUD存在本质上的不同。现有AR-HUD,我们可以称之为“假AR-HUD”,是基于普通W-HUD硬件基础上进行开发的一种新形式,其功能和效果上都要落后于光场AR-HUD,奔驰、大众、奥迪、包括特斯拉等车型上,目前主要是运用“假AR-HUD”。

这种交互体验的最终表现形式,就是飘在驾驶员视线前方的各种UI动画,一定程度上会对驾驶产生干扰。

光场AR-HUD,是将AR虚拟成像和道路实景完美融合,在不影响驾驶安全的前提下为用户创造更多价值,这也是很多科技厂商,包括车企发力光场AR-HUD的关键所在。

从技术层面出发,光场AR-HUD是HUD发展的新里程,同时也是AR-HUD真正意义上的落地,是多年的技术积累带来了使用上的新体验。

与C-HUD和W-HUD最大的不同之处在于,AR-HUD拥有更大的视场角和更远的成像距离,传统的W-HUD虚像距离基本上在2.5米左右,而AR-HUD的虚像距离至少能达到7.5米;W-HUD 则是 4°x2° -10°x2.5° ,而 AR-HUD 最少能显示17°x6.5°的视角,可以让驾驶员几乎不用低头看,低头的角度调整到 1° 以内, 这两点也正好是影响用户体验的关键因素,光场AR-HUD的出现能最大程度地降低汽车的安全隐患。

从应用上讲,光场AR-HUD是展现智能汽车智能化程度的重要配置的彻底升级。近年来,随着智能汽车概念的不断成熟,智能化逐渐成为汽车,特别是新能源汽车上的标配,随着这种趋势的增强,光场AR-HUD能成为新的重要卖点。

目前,疆程技术、大陆、华人运通、车萝卜等科技厂商都在发力AR-HUD,运用到车企上,特斯拉、红旗、长城、大众等一批玩家,都在自家的车型上线了AR-HUD。当“假AR-HUD”成为智能汽车的标配后,光场AR-HUD的出现,或许会成为汽车智能化的一种新的趋势。

不过,在国内AR-HUD领域中,也仅是FUTURUS研发出了基于3D光场的“真AR HUD”光学系统。

可以说,HUD本身带来的增强行车安全以及AR-HUD成为类似于智能汽车的一种重要配置后,造就了当前包括车企以及一批科技厂商在内,布局光场AR-HUD的热潮现象。

数字孪生互联网,智能汽车的终局?

但也正如前文所说,尽管很多科技厂商、以及车企将最终的落地放在光场AR-HUD上,不过就当下形势而言,很多厂商都是退而求其次,先以量产“假AR-HUD”为主。

造就这样的情形,主要也是相比“假AR-HUD”,光场AR-HUD的落地存在很多主客观因素。

一方面,需要改变当前非假UI或过场动画模拟的方式,实现HUD画面虚像从4米到无穷远的连续变焦,达到光学级别的虚拟和实景道路的完美融合。理想状态下的光场AR-HUD,可以在驾驶者视野前方的现实世界中,连续投射出适应不同远近对焦距离的三维虚拟信息,将虚拟与现实的相关物体实现在同一位置的显示,显然,这会对算法提出更高的要求。

光场AR-HUD需要同时满足对开发多传感器的融合算法,具体点来说,就是这种算法要满足算法对单个传感器的独立控制,同时也要实现算法对多个传感器的共同操作,需要多传感器的融合算法来提升精确感知度,确保准确性、真实性以及稳定性。

另一方面,还要解决多传感器带来的实时融合、多空间坐标系融合、“0延迟”时间坐标系融合等感知显示延迟问题。如果光学距离差距太大,或是时间间隔过长,虚拟和现实物体强行融合,就会在短时间内产生视觉辐辏冲突,出现头晕恶心,或是出现反应不及时、过慢等状况,影响驾驶安全。

光场AR-HUD需要通过3D光场显示技术精确呈现出光场级的虚拟世界,同时实现与空间多坐标系、“0延迟”、时间坐标等多融合算法的结合,完成实时交互。

最后,还要解决显示器等硬件迭代更新带来的升级,也就是说光能够实现光场AR-HUD技术的成熟还不够,还得显示设备能够搭载光场AR-HUD。

实际上,就是光场显示单元的阵列和相应的透镜能够将光场输出导向观看者,而透镜也要将显示单元的重叠光场输出引向观看者,在车辆挡风玻璃上形成一个放大的无缝光场观看区,才能够保证从AR-HUD所传递出的画面,准确无误的呈现在驾驶者面前。

如此,能够明确一点,光场AR-HUD的落地,将会是系统、算法和软件、硬件的共同作用,特别是要能够很好地匹配L2、L3、L4级别辅助驾驶的要求。

今年6月,中国汽车蓝皮书论坛上,FUTURUS创始人徐俊峰曾表示,基于增强现实技术的数字孪生互联网将会是智能汽车的发展终局。

目前,苹果、微软、Meta、谷歌、腾讯、字节等互联网大厂都在加速布局增强现实和数字孪生互联网,其他科技企业也在逐步进入,预计随着AR硬件的逐步普及,在2022-2025年,将会实现数字孪生互联网的加速普及,而基于3D光场的“真AR HUD”似乎成为汽车智能化向数字孪生互联网演进过程中的重要基石。

当下,还只有少数车企级厂商进行光场AR-HUD的研发投入,这也可以理解,毕竟AR-HUD本身都没有大规模普及,但能够预测到的是,作为AR-HUD新的高度,未来也一定会涌入更多的车企和厂商。在自动驾驶等智能化设施日渐成熟的情境下,依托光场AR-HUD,智能汽车将实现人、车、环境的互联互通,向数字孪生互联网时代迈入。

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