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文/VR陀螺 萬里

不僅元宇宙，智能汽車也已經(jīng)駛?cè)肓税l(fā)展的快車道。自動駕駛技術正在由L2向L3邁進，各大汽車廠商開始著手為用戶打造更為舒適、體感更為多樣化的“第三生活空間”。在這個過程中，伴隨著AR-HUD應用的加強，汽車行業(yè)開始迎來了新一輪的駕駛革命。

近日，陀螺君有幸與FUTURUS未來（北京）黑科技有限公司（后簡稱FUTURUS）創(chuàng)始人兼CEO徐俊峰展開對話，徐俊峰給我們帶來了一次HUD發(fā)展前沿的精彩解讀。

FUTURUS）創(chuàng)始人兼CEO徐俊峰

2016年入局，F(xiàn)UTURUS提出HUD的五大發(fā)展階段

HUD為Head-up Display（抬頭顯示設備）的簡稱，它起到信息輔助的作用，最早于1988年引入汽車領域。隨著技術的發(fā)展，車載HUD也由最初的C-HUD、W-HUD，再進一步往最前沿的AR-HUD邁進。

本次對話的主角徐俊峰，畢業(yè)于南京大學匡亞明學院和聲學研究所，主攻理論物理和數(shù)學方向。曾任職于富士康、萊爾德與貝爾羅斯等世界500強企業(yè)，在微波通訊、聲學和光學領域擁有10余年研發(fā)與管理經(jīng)驗。

2016年，徐俊峰創(chuàng)辦FUTURUS，帶領團隊先后完成車載HUD、車載光場AR、全車窗顯示以及3D全息顯示等多項技術與產(chǎn)品的研發(fā)工作。根據(jù)官網(wǎng)信息，目前公司產(chǎn)品已覆蓋W-HUD，AR-HUD，全車窗HUD等諸多產(chǎn)品線，可適配L2到L5不同自動駕駛階段的用戶對車內(nèi)智能交互的需求。

徐俊峰透露，目前FUTURUS員工總數(shù)約300人，在北京、上海、重慶都有相應的團隊。融資方面，目前公司已經(jīng)完成B輪融資，先后獲得英諾、軟銀、凱輝（法雷奧）等明星機構投資。

目前市場對于車載HUD普遍會劃分為C-HUD、W-HUD跟AR-HUD幾大類，C-HUD逐漸被淘汰、W-HUD是目前的主流，并逐漸向AR-HUD過渡。徐俊峰結(jié)合自家產(chǎn)品矩陣以及技術發(fā)展脈絡，將HUD產(chǎn)品分為了五個代次，分別是智能W-HUD、光場AR-HUD、空間光場AR-HUD、全車窗HUD以及光場MR-HUD。

智能W-HUD可以顯示車速、擋位、續(xù)航里程、指示燈等車輛駕駛信息，還能顯示ADAS智駕信息及導航地圖等，將重要的車機中控屏信息直接顯示在駕駛員正前方，能提供非常實用的駕駛體驗，理想汽車L8和L9所搭載的HUD產(chǎn)品是智能W-HUD的典型代表。

從2020年起，市場開始加速W-HUD向AR-HUD的迭代。目前各家企業(yè)對于AR-HUD的定義各不相同，如在參數(shù)上，比較常見的觀點是AR-HUD的FoV需要達到10°×3°，VID需要達到7.5米以上。徐俊峰認為，AR-HUD不僅需要關注光學參數(shù)，更重要的是實現(xiàn)虛擬與真實的精準融合。

圖源：德州儀器

目前市場上不乏號稱AR-HUD的相關產(chǎn)品，其中最具代表性的產(chǎn)品為奔馳2021款邁巴赫、2022款頂配電車所搭配的HUD。從概念視頻上來看，奔馳這套HUD方案只能顯示單一焦平面的內(nèi)容，不過，它可通過算法來模擬畫面貼合實景的效果。這套方案在體驗方面依舊不算完美，但徐俊峰表示它已經(jīng)可以視作目前AR-HUD量產(chǎn)產(chǎn)品的天花板。

奔馳HUD體驗，圖源：YouTube

FUTURUS正著手于打造AR-HUD相關產(chǎn)品，其光場AR-HUD具備多焦面光學成像能力，相較于單焦面產(chǎn)品，可實現(xiàn)更好的AR融合效果以及更加自然的視覺體驗，據(jù)悉該產(chǎn)品將于2024年量產(chǎn)。此外，F(xiàn)UTURUS空間光場AR-HUD也正在開發(fā)中，它可實現(xiàn)連續(xù)變焦效果，在真實世界的不同位置投射虛擬影像，即使車輛及周圍物體不斷運動，也能讓處于不同位置的真實物體與HUD虛擬影像在視覺上融合，該產(chǎn)品將于2025年實現(xiàn)量產(chǎn)。

隨著技術進一步發(fā)展，徐俊峰認為未來圍繞HUD還會出現(xiàn)全車窗HUD、光場MR-HUD等極具科技感的產(chǎn)品。所謂全車窗HUD，指的是未來汽車前車窗將化身為一個巨幅屏幕，主駕駛區(qū)域可以顯示導航等信息，而副駕駛可以觀看視頻等內(nèi)容。而光場MR-HUD則更進一步，它將形成一個完善的人、車、路、網(wǎng)生態(tài)，開辟下一代增強現(xiàn)實互聯(lián)網(wǎng)的全新入口，當然，目前仍處于概念階段。

圖源：FUTURUS

真正的增強現(xiàn)實顯示技術需要從多個維度同時發(fā)力

結(jié)構上，HUD可以劃分為三個板塊：圖像生成單元（PGU）、放大光路以及擋風玻璃。大概原理是PGU生成畫面虛像，然后借由放大光路來改變畫面的路徑、焦距、大小等，最后通過擋風玻璃將畫面反射至人眼。

其中，PGU又可以分為TFT、LCoS、DLP和LBS等方案，這些方案之間各有優(yōu)缺點，行業(yè)普遍認為，TFT清晰度高，體積小，比較薄，但耐熱性低，DLP分辨率高、體積大但耐熱性好。如果對放大光路的解決方案進行細分，里面又可分為自由曲面鏡、光波導、HOE薄膜等。不過目前光波導跟HOE薄膜在陽光下會出現(xiàn)炫光（Glare）問題，能實現(xiàn)純凈透明無炫光效果的只有自由曲面鏡。

徐俊峰指出，目前主流的單平面HUD產(chǎn)品，在設計時需要綜合考慮功耗、亮度、重影、視差等一系列因素。亮度方面，行業(yè)對車載HUD的要求需要達到入眼亮度10000尼特以上，有些國家或者車企會更進一步，要求亮度達到18000尼特以上。目前高亮度可以通過TFT+背光、選用DLP/LCoS等方式實現(xiàn)。

而重影問題，則是由于投影光線經(jīng)過前擋風玻璃時同時在其內(nèi)外兩個表面發(fā)生折射效應所導致的，它極大影響了畫面的觀感，目前重影問題可通過為擋風玻璃增加PVB膜等手段解決。

前面提到，當W-HUD向AR-HUD邁進，它不再只是一個單純的顯示組件，它還應當具有更多“AR”的特性，而AR的定義里面包含了三要素：環(huán)境感知、虛實融合與實時交互。為了實現(xiàn)這些特性，需要從光學設計、軟硬件、HMI交互等不同維度同時發(fā)力。

從光學設計方面來看，目前多數(shù)AR-HUD采用了離軸三反射式結(jié)構，它的體積會隨著FoV、VID的提升而進一步增大。目前W-HUD的體積僅有數(shù)升，而AR-HUD的體積多在10升以上，曾搭載在奔馳S級上的HUD，其體積甚至達到了20升以上。如何降低HUD體積成為了各大廠商關注的一大問題。

“由于AR-HUD畫面尺寸遠大于傳統(tǒng)HUD，這也導致AR-HUD的光學設計難度呈幾何級數(shù)提升?！毙炜》逯赋?。W-HUD的畫面放大倍數(shù)一般不會超過6倍，但是AR-HUD需要追求大VID，它的放大倍數(shù)可達10倍以上，這時候雙眼視差、畫面畸變問題會進一步凸顯出來。這背后對于自由曲面鏡曲率、裝配公差、擋風玻璃精度都有著更高的要求。

不僅如此，目前AR-HUD產(chǎn)品多為單焦面，從光學層面上來看就注定它無法實現(xiàn)車輛在行駛過程中HUD畫面與地球坐標相對固定，這也就無法實現(xiàn)“AR”所需要的虛實融合效果。為此，需要進一步升級PGU像源，以實現(xiàn)多焦面甚至連續(xù)變焦顯示。

除光學設計外，AR-HUD同樣面臨著數(shù)據(jù)采集、環(huán)境感知、畫面渲染輸出等AR眼鏡常見的技術難題。

環(huán)境感知部分，AR-HUD需要與汽車的ADAS數(shù)據(jù)進行打通，基于汽車的毫米波雷達、激光雷達、GPS、攝像頭、差分高精度定位IMU等傳感器進行實時感知車身運動姿態(tài)和外部環(huán)境物體姿態(tài)。

徐俊峰告訴VR陀螺，AR-HUD的硬件底子其實要優(yōu)于AR眼鏡。AR眼鏡在設計時需要同時兼顧體積、重量、續(xù)航、亮度、算力等問題，但是對于HUD而言，它并不需要擔心功耗問題，并且汽車算力強大、傳感器數(shù)量眾多，這為其空間定位算法奠定了良好的基礎。

圖源：FUTURUS

不過由于汽車在高速行駛過程中，也會影響SLAM算法的魯棒性，如果想要實現(xiàn)虛擬影像與真實世界在空間坐標系上的定位坐標轉(zhuǎn)換與對齊，相較于低速甚至靜止狀態(tài)要難得多。

不僅如此，從汽車傳感器采集數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)傳輸給HUD、再到圖像渲染輸出，這個過程產(chǎn)生的時延可能高達數(shù)百毫秒，比AR眼鏡要大得多。而徐俊峰指出，“根據(jù)FUTURUS目前的測算數(shù)據(jù)，這個延時的時間差需要控制在30ms以內(nèi)?！蹦壳翱赏ㄟ^空間運動姿態(tài)捕捉及延時補償算法降低時延問題，不過該算法對運算速率要求極高，并且需要對汽車運動軌跡進行相應預判。

在交互設計上，徐俊峰則認為HUD廠商應該保持克制。如一些廠商為了炫技、盲目追求科幻效果為HUD引入了大量的信息提示以及動畫交互，但過多的信息對于司機而言其實是一種負荷與干擾?！癆R-HUD應當以‘極致體驗’為目標，并秉持‘Less is More’和‘Display as needed’的原則，只向用戶提供最需要、且最重要的信息?！?/p>

滲透率僅10，AR-HUD市場處于爆發(fā)前夕

從發(fā)展節(jié)點來看，早在20世紀90年代，通用、豐田等車企就已經(jīng)有車載HUD產(chǎn)品的應用落地，近幾年是HUD的快速發(fā)展期，國內(nèi)的長城、哈弗等品牌于2020年開始逐步引入。如今推出HUD車型的廠商包含奔馳、寶馬、豐田、哈弗、理想等。理想在這其中最為激進，理想L7、L8、L9實現(xiàn)了全系標配HUD。

受到政策以及資本對于智能汽車市場的追捧，車載HUD在乘用車市場的滲透率呈逐年上升趨勢，2020年約4，2021年達到了5，2022年已經(jīng)占到了10左右。

對于FUTURUS而言，其出貨量也經(jīng)歷了一波指數(shù)級增長過程，公司2022年出貨量約6.5萬臺，今年3月23日，F(xiàn)UTURUS宣布其智能W-HUD第10萬臺已經(jīng)于重慶智能生產(chǎn)基地下線。“預計今年FUTURUS的HUD產(chǎn)品總交付量有望邁上35萬臺的新臺階，拿下中國HUD市場超過15的市場份額?！毙炜》甯嬖VVR陀螺?？梢姛o論是從量產(chǎn)實力以及交付增速來看，F(xiàn)UTURUS都交出了一份滿意的答卷。

徐俊峰指出，目前很多科技巨頭都已經(jīng)瞄準汽車領域，比如百度的集度、阿波羅、阿里的斑馬智行、騰訊的梧桐車聯(lián)、小米、華為、滴滴等，但是有能力做好AR-HUD的并不多?！捌囆袠I(yè)是一個比較傳統(tǒng)的行業(yè)，而HUD是一個復雜的產(chǎn)品，需要很高投入，但它的回報又很慢，所以大家對它的關注都還不太夠?！?/p>

價格方面，徐俊峰透露，普通W-HUD大概在1000元區(qū)間，2D AR-HUD產(chǎn)品可能賣到2000-3000元區(qū)間，銷往歐美等市場售價會相應提高。總的來看，它在汽車上面的成本占比并沒有發(fā)動機、電池那么高。

剩下的少部分這些有動力、有計劃進行HUD產(chǎn)品開發(fā)的車企/巨頭當中，可能包含理想、比亞迪以及蘋果等。對于理想而言，HUD在其發(fā)展中占據(jù)了重要位置，這是它會持續(xù)關注的一環(huán)；而比亞迪具有較強的研發(fā)實力，可能會從中分一杯羹。

此外，蘋果也是一大看點。蘋果下場打造AR眼鏡和汽車的消息由來已久，并且不時有相應的HUD和AR專利傳出。徐俊峰指出，蘋果在AR芯片、算法、操作系統(tǒng)等均有布局，伴隨蘋果汽車產(chǎn)品推出，市場可能會迎來一輪革新。

對于FUTURUS而言，整個HUD市場還在欣欣向榮發(fā)展中，出貨量天花板遠沒有來臨。根據(jù)觀研報告網(wǎng)數(shù)據(jù)，2021年中國HUD市場規(guī)模達到29.6億元，預計到2025年市場規(guī)模將達到317.4億元。

徐俊峰把FUTURUS定位為一家專注于HUD的AR高科技公司，未來企業(yè)會在硬科技的研發(fā)當中進行持續(xù)投入。他指出，當企業(yè)積累足夠的資金以及技術實力時，會進一步投身于AR這個更大的賽道當中。

搭載車載HUD技術已經(jīng)成為汽車行業(yè)的一個重要趨勢，通過HUD技術，駕駛員可以獲得更多的駕駛信息，同時保持對道路的關注和集中，從而提高行車安全和舒適性。隨著AR技術的發(fā)展以及應用，相信HUD將能帶給我們更好的乘車體驗。