一、HUD(Head Up Display)介绍
你可能没有机会当上飞行员,但你至少可以体验到飞行员所使用的科技 - HUD(Head Up Display)。
HUD(Head Up Display)最初是战斗机上的黑科技,随后被引入汽车驾驶室。现在,HUD(Head Up Display)已不再是飞行员的专属装备,而是车用电子领域的主流产品之一,并已成为一些车用电子公司的主力产品之一。
车用电子技术的发展始于高端汽车,但随着技术进步和成本降低,逐渐普及到更多的基本款汽车。 HUD(Head Up Display)也沿着这条传统发展路线,最初只在豪华汽车中出现,几年后才开始向下扩展。现在,HUD(Head Up Display)有望成为像Dash Cam一样的普及性车用电子产品。随着新型HUD产品的推出,这种发展模式也在不断循环。
那么,什么是HUD(Head Up Display)呢?它是利用光学反射原理,将重要的驾驶相关资讯投射在挡风玻璃上,以平衡反射进驾驶者眼中。 HUD(Head Up Display)的作用是让驾驶者无需低头观看仪表板或导航,它将相关的驾驶讯息以投影的方式显示在汽车前挡风玻璃上,这些驾驶讯息可能包括行驶速度、电瓶电压、水箱水温、引擎转速、油耗、导航路线等。
虽然HUD(Head Up Display)的基本技术原理不算复杂,但它运作后的惊艳效果总是会让人印象深刻,因此它也成为了车厂越来越重视的产品之一。如果你想知道HUD(Head Up Display)的技术困难度是否如同想像中简单,那就从它的发展历程开始了解吧!
二、HUD(Head Up Display)的发展
反射型HUD
早期的HUD(Head Up Display)主要采用反射式技术,直接在挡风玻璃上反射出相关驾驶资讯。为了满足亮度和清晰度的要求,使用这种反射式HUD需要在挡风玻璃上贴上一片透明的黑膜。这种HUD的技术水平较低,成本较低,仅仅是利用发光二极管反射光源到挡风玻璃上。优点在于造价低廉,适用于售后市场;缺点在于影像呈现范围有限,功能较为单一,而且透明黑膜会干扰驾驶视线,也容易让旁人看到反射出的讯息。
Combiner Type HUD
Combiner Type HUD是一种透过在挡风玻璃和驾驶座之间放置专用显示萤幕来显示虚拟影像的HUD(Head Up Display)。相对于反射型HUD,Combiner Type HUD显示的驾驶讯息只有驾驶座角度可以看到。该类型的HUD可以见于OE(原装设备)和AM(售后市场),但二者的差异在于显示萤幕。 OE的Combiner Type HUD显示萤幕可以在启动时电动升起,而AM的Combiner Type HUD需要自己黏在挡风玻璃和驾驶座之间,无法与周遭车用电子产品进行整合,也需要手动调整显示萤幕。因此,OE的Combiner Type HUD更为方便实用且显示效果更加酷炫。
Windshield Type HUD
Windshield Type HUD,又称为 WHUD,是一种HUD(Head Up Display)的类型,相较于前两种类型的HUD(Head Up Display)有着显著的不同之处。 WHUD埋藏于仪表板前方的内部空间,不会看到HUD(Head Up Display)的本体,同时它的投影距离比反射型HUD和Combiner Type HUD更远,可投影于驾驶前方数米,完美地结合车驾视线。这种HUD的最大特色在于,它可以带来更高的车驾安全性。
因为HUD(Head Up Display)成像与驾驶目视路况彼此间的距离过远,当驾驶观看HUD(Head Up Display)时,眼睛需要进行变焦,此时路况将会模糊,造成类似盲驾的情况。 WHUD直接透过挡风玻璃成像,不需要反射型HUD的贴膜以及Combiner Type HUD的专属显示萤幕。但是由于成像原理,直接用于一般的挡风玻璃会产生重叠影像,造成不佳的使用者体验。因此,搭载WHUD的汽车需要将挡风玻璃换成楔形玻璃。楔形玻璃的特点是在玻璃中间有一层特制的膜,可以解决重叠影像的问题,但缺点是整体造价昂贵,成为豪华汽车的象征。 WHUD因为安装及楔形玻璃的需求,大多被搭载于OE(Original Equipment)当中,AM(Aftermarket)的WHUD非常稀少,而且安装不方便,使用者体验也因为重叠影像的关系受到影响。
AR HUD
AR HUD与Windshield Type HUD类似,同样也是安装于仪表板前方内部空间,需要楔形玻璃。不过相较于Windshield Type HUD,AR HUD可以提供更宽广的投影影像和更远的投影距离,这对于增加驾驶安全和提供更多应用功能至关重要。 AR HUD除了能投影行驶速度、电瓶电压、水箱水温、引擎转速、汽车油耗等主要车驾讯息外,还能实现精准的导航、预警提示和现实世界环境的精准匹配。
由于其强大的功能和酷炫的科技效果,AR HUD比Windshield Type HUD更为先进。然而,其缺点是需要更高的技术要求和更大的投影面板,因此造成体积庞大,并不是所有汽车都能提供足够的空间安装AR HUD。因此,汽车的零件配置需要特别设计以满足AR HUD的安装需求。
Flat type AR HUD
Flat type AR HUD是新一代的HUD(Head Up Display),它被埋藏在仪表板前方的内部空间中,具有宽广的投射影像和远距的投影距离,并且承袭了AR HUD的特点。此外,它还解决了AR HUD常见的技术难题。 AR HUD之前因为需要配置大尺寸面板才能投射宽广的影像,所以体积非常庞大,导致导入门槛提高。但是,Flat type AR HUD导入了先进的MAVE技术,使外光路可以透过穿透和反射(如百叶窗方式)进行成像,因此无需大面板也能投射宽幅影像,使得体积比AR HUD至少可以降低30%以上,而且更容易导入到大部分的车辆中。此外,相比AR HUD和Windshield Type HUD需要使用楔形玻璃,Flat type AR HUD的光路设计使其无需使用楔形玻璃,因此更容易普及到车用电子市场当中。
然而,Flat type AR HUD的缺点是技术困难,拥有该技术能力的车用电子厂商十分稀少。 UniMax的Flat type AR HUD亮度效率高达它牌的8-30倍,而且兼具量产和技术能力,领先全球。
(UniMax的Flat type AR HUD,体积小、低耗电、无需使用楔形玻璃。)
以上的介绍可以看出同样是HUD(Head Up Display),因为类别的不同,所需要的技术能力也有着极大的差异。
三、新型态HUD
随着车用电子技术的快速发展,现今的汽车配备了大量的电子产品,然而这些产品的过多使用也成为驾驶道路安全的一大隐忧。为了解决这个问题,现代汽车不仅在外观上追求简约美学,也开始将车用电子产品进行整合和兼容。在这个趋势的推动下,HUD(Head Up Display)也得以注入新的活力,开始出现全新型态的HUD产品。
HUD悬浮式汽车仪表板
宇硕电子的悬浮式HUD(Head-up Display)汽车仪表板是一种新型态HUD,专为跟上车用电子相容合并的趋势而生。
汽车仪表板内容丰富且重要,是驾驶过程中不可或缺的配备。由于其讯息的重要性,必须安置在驾驶的正前方,但为了避免阻挡视野,通常被放置在驾驶视线下方约20度的位置。然而,由于眼球在看仪表板时需转换成近焦视野,加上驾驶需要低头,造成眼睛变焦和视线转换的时间差,驾驶在来回转换视线时将会有2至3秒的时间处于盲视状态,这是一个非常危险的安全隐患。
Windshield Type HUD的功能是协助驾驶更轻松地观看重要讯息。但由于技术上的限制,Windshield Type HUD成像画质和图像大小都有所限制,通常成像于驾驶视线下方约4度左右的位置,贴近驾驶的视野。基于安全原因,图像大小也不能太大,以免挡住驾驶的视线。当然,HUD仍存在技术难题,例如技术导入不易等问题。
相比之下,悬浮式HUD汽车仪表板可以放置在驾驶视线下方约10度的位置,只需要驾驶稍微低头就能轻松看到。透明材质不会阻挡驾驶的视线,而成像位置则在1.7米的距离,大幅降低了眼球的变焦时间,让驾驶更加舒适和安全。此外,悬浮式HUD拥有高解析度和大图像成像规格,能够显示仪表板上所有重要讯息。它还具备易于导入和低耗点等优点。
(UniMax的HUD悬浮式汽车仪表板兼容汽车仪表板与WHUD的优点,为新型态HUD。)
HUD悬浮式汽车仪表板不仅能提供多样车驾讯息,也可作为以方便为导向的HUD使用。相较于传统汽车仪表板与WHUD,它消除了其缺点,同时保留了其优点。
四、HUD的定位
UniMax 认为 HUD (Head Up Display) 为车辆驾驶带来了多种功能:
- 即时导航讯息:能够标示转弯提醒、路名等主要导航讯息,此技术也称为 TURN BY TURN。
- 提供优异的驾驶体验与安全性:当驾驶低头观看仪表板及导航时,容易分散驾驶注意力并创造出盲驾距离,尤其是在高速状态下,可能会造成数十米的盲驾距离,因此 HUD 不需要驾驶低头即可帮助驾驶收集重要的驾驶资讯,进而提高驾驶安全性。
- 支援来电及讯息接听:透过串流周遭的车载电子产品,HUD 可以透过方向盘控制、手势或语音等方式接听、挂断手机上的来电及讯息。
- 科技潮流人士的象征:相较于 Dash Cam,配备 HUD 的车辆更能彰显走在科技尖端、成为潮流人士的身分。
在车辆电子产品各自扮演不同角色的前提下,UniMax 认为 HUD 将成为普及化的车辆电子产品。
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