10年前,當Elon Musk第一次介紹特斯拉Model S中控屏的時候,在場所有人都知道一個新時代來了,因為上一個用屏幕顛覆實體鍵盤的iPhone已經用實際行動完美證明了“智能”的力量。而且特斯拉的中控屏不僅在形式上取代了車上的實體按鍵,也確實顛覆了汽車座艙內的互動體驗。從此“大屏”也就成為了智能汽車的標準配置。

即使10年后的今天,汽車廠商對“屏”的追求依舊執著。華為最新發布的AITO問界M5配備了10.4寸曲面全液晶儀表盤與15.6英寸半懸浮式中控大屏。高合HiPHi X除了14.6英寸儀表屏、16.9英寸中控屏以外,還配了一個19.9英寸副駕大屏。最新的理想ONE更是做到了“四屏聯動”。除了造車新玩家以外,傳統車企也在大屏上下足了功夫,寶馬最新推出的iDrive 8采用了寶馬有史以來最大、最清晰的曲面懸浮屏。而奔馳在其電動旗艦車型EQS中配備的屏幕,更是達到了1.4米!要知道這臺車的寬度也不過1.9米。

但是反觀“大屏”時代的開創者特斯拉,對車內屏幕的態度反而變得保守,在其最新發布的Model S Plaid版上也僅僅裝了一個可以“左右移動”的17寸的屏幕。這就是讓人不禁疑問,是特斯拉“卷不動”了?還是Elon Musk覺得技術可以另有突破?

2021年上海車展期間,華為不僅展示了技驚四座的自動駕駛技術,還發布了其最新的可以在7.5米的距離上投射70寸高清畫幅的HUD技術,這就讓在車載“大屏”中苦苦糾結的車企們看到了新的希望。

HUD(Head Up Display)又稱抬頭顯示系統,是由戰斗機光學瞄準器技術演化而來,能將車輛信息投射在車輛前擋風玻璃上,這樣駕駛員就不用低頭查看儀表信息,可以將視線一直保持在前方道路上,保證駕駛安全。隨著技術的發展,車載HUD從最早只能顯示速度,提醒圖標等基礎信息,漸漸演化到顯示范圍更大,畫面更清晰,可以完全替代儀表盤的階段。

自動駕駛技術的進步,可以讓駕駛員或者車內乘員的注意力從路上解放出來,對HUD的娛樂功能就提出了更高的要求,也促使HUD向畫面更大,顯示更清晰的方向發展,前文提到的華為HUD就是此路線。

自動駕駛技術發展對HUD提出的另一個要求就是融合。自動駕駛系統要對周邊環境感知后,在建立的虛擬空間中規劃行駛路線。特斯拉人工智能部門總監Andrej Karpathy在2021年的Tesla AI Day上就提出,自動駕駛系統所建立的虛擬空間,需要做到“空間融合”,也就是識別的所有路上物體的位置都要對,以及“時間融合”,也就是不能有延時。

自動駕駛系統所建立的虛擬空間通常都會在車上大屏上顯示出來供駕駛員監管。但是,當駕駛員視線脫離道路時也就失去了監管的意義,因此在HUD上實現虛擬信息和顯示世界的融合就成了最佳的解決方案,也就催生出了AR-HUD。

AR-HUD在2021年初奔馳新S級上市時開始被廣泛關注,那個四處飄的箭頭就成為各大車企的必備演示功能。在剛剛結束的2022CES展上,AR-HUD也成為了各大廠商爭相發力的新賽道。

松下汽車發布了帶有眼球追蹤技術的AR-HUD 2.0,可根據司機的注視點變化來優化適眼距,保證不管司機如何移動頭部和視線,都可以享受清晰、準確的AR導航效果。高通驍龍汽車駕駛艙平臺將引入Phiar的計算機視覺和空間AI技術,來實現可感知環境和導航的車載AR HUD系統。CY Vision發布了具有3D顯示、動態對焦顯示、眼球追蹤、AR圖像模擬人眼視覺效果、大視場角、高亮度、適用于各種距離和天氣條件的下一代AR-HUD,并宣布與寶馬合作研發最新的AR技術。EyeLights 和 AGC 聯手將工業化的 AR 功能引入系列車輛,并聲稱可以在50m的投影距離投射達550英寸虛擬屏幕。

雖然AR-HUD在CES 2022上又開始了“卷”的趨勢,但是AR-HUD從技術實現上并不容易。你可能會經常看到這種利用“借位”的魔術視頻,但是如果在現場的話,這種“魔術”會很容易被拆穿,因為相對于“獨眼”的攝影機來說,人類的兩只眼睛對于物體的空間和距離的感知要敏感的多。這就會導致人眼如果想看清楚近處的物體,遠處的就看不清,而想看到遠處的物體,近處的物體就會非常干擾視線。

目前多數HUD的技術只是在車前一個固定距離投射出二維畫面。如果在這個畫面上利用動畫效果來模擬融合就會像上文提到的“借位”魔術一樣,很尷尬～以奔馳S級發布的這段AR-HUD演示視頻為例,虛擬箭頭雖然會隨著方向盤的轉動而移動,但是當目光盯在箭頭上的時候,遠處的道路就是虛的,當把目光的焦點放在遠處道路上的時候,近處的箭頭就成亂閃的一團藍。

因此對于AR-HUD而言,虛擬信息投射的距離就不能是固定的,需要和現實物體的位置匹配才能做到不干擾駕駛。而且路上的人,車和環境非常復雜,所以AR-HUD投射信息的空間不是一個面,而是一個擁有深度的3D光場,而且在光場中投射的信息和自動駕駛所感知的虛擬環境一樣,需要做到位置精準的空間融合以及“零延時”的時間融合。目前全球范圍內擁有這項顯示技術的公司寥寥無幾,總部位于蘇黎世的全息增強現實創業公司Wayray宣稱其Deep Reality Display技術可以實現在不同距離上投射虛擬信息,實現真正的“True AR”。

如果能做到虛擬和現實的完美融合,AR-HUD的想象空間就不僅僅局限在投射駕駛信息了。2021年Facebook創始人Zuckerberg提出了震驚世界的“元宇宙”概念,而在元宇宙的概念中最核心的就是虛實結合的沉浸式交互體驗,Wayray也順勢發布了“Metaverse on Wheels”的Holograktor概念車。目前Wayray僅憑借 “True AR”的概念就已經收到了阿里巴巴,保時捷,現代汽車等巨頭合計1.4億美元的融資,可見市場對真正AR-HUD技術未來的期待。

除了Wayray,國內的一家創業公司未來黑科技(FUTURUS)也擁有3D光場AR-HUD的技術,FUTURUS獨家光場AR-HUD系統可以實現HUD畫面虛像從4米到無窮遠的連續變焦,可以真正實現光學級別的虛擬和實景道路的完美融合。目前,FUTURUS已經成功完成了3D光場AR HUD實車硬件的三代迭代,系統已經實際路測優化了3年之久。有消息稱,該公司會在2022年的北京車展上會發布其AR-HUD產品。

除了創業公司,科技巨頭蘋果也將AR-HUD作為顛覆汽車的秘密武器之一。2021年美國專利商標局授予了蘋果公司一項泰坦項目專利:光場抬頭顯示器(light-field head up display)。其專利內容顯示,蘋果汽車上的HUD“可以是一個光場顯示器,它產生的光場輸出允許觀看者觀察平視顯示器上的三維內容。光場顯示單元的陣列和相應的透鏡可用于將光場輸出導向觀看者。透鏡可以將顯示單元的重疊光場輸出引向觀看者,從而在車窗上形成一個放大的無縫光場觀看區。”

2007年,蘋果重新發明手機,用一塊干凈的屏幕革了鍵盤手機的命。2012年,特斯拉發布的Model S也用一塊屏幕,徹底顛覆了汽車座艙的互動體驗。在10年后的今天,隨著HUD技術的發展,一場“無屏”勝“有屏”的革命可能已經拉開序幕,讓我們拭目以待。

審核編輯：符乾江