一文详解最in的车载显示应用：AR

当前，汽车行业尤其是高端车型对于抬头显示器 (HUD，全称Head Up Display）的导入呈现迅速增长。国内以华为为代表的智能车企正加强该赛道布局，尤其体现在针对新一代AR-HUD（增强现实型HUD）的开发。

一、什么是AR-HUD

常规驾驶时，我们的视线往往需要在行车路面和仪表或手机导航之间来回切换，存在因视觉疲劳和注意力分散导致的安全风险。HUD通过将车速、油耗、导航等信息投影到前挡风玻璃（或第一代C-HUD使用的独立树脂玻璃）上供驾驶员查看，可以很大程度上减少这种风险。

新一代AR-HUD利用AR技术与HUD融合创新，在前两代产品C-HUD（Combiner HUD，组合型HUD）和W-HUD（Windshield HUD，挡风玻璃型HUD）基础上，进一步将投影图像和信息叠加到现实路面行车中，形成虚实相生、如影随形的显示效果，从而增强驾驶员的信息感知便利性和人车交互体验。

结构上，AR-HUD主要由PGU（Picture Generation Unit，图像生成单元）、放大光路、挡风玻璃，以及AR-Creator算法模块四部分构成。工作原理是由AR-Creator将导航、ADAS、车辆信号等信息融合进行图像渲染及虚实重叠，然后把显示模型输出给PGU，经过放大光路改变画面路径、焦距、大小等，最后在挡风玻璃上形成虚像并将画面反射至人眼。

二、AR-HUD体验效果由哪些因素决定

与前两代产品最大的不同之处在于，AR-HUD拥有更大的视场角和虚像距离，可将显示画面更加自然地叠加到真实路面上，实现虚拟与真实的精准融合。现阶段，AR-HUD虚像距离能做到7.5m以上，实际应用时可与20m外的路面形成叠加，足以使驾驶员避免视线转移，在观察驾驶环境时同步获悉车速、油耗、导航等AR-HUD给予的提示信息。

需要注意的是，HUD能否成为未来汽车市场的刚需配置，与其体验效果有着莫大关联，而视场角、虚像距离以及图像质量正是影响HUD体验效果的重要因素，这也是为何AR-HUD深受关注与期待的原因。

白天

夜晚

虚像距离

虚像距离（VID，Virtual Image Distance）：VID可以理解为图像的投射距离，也就是驾驶员能在多远距离内看到投影图像。

行程中驾驶员通常会将视线投注在车辆前方较远距离，以保障有充裕的时间了解路况并提前作出行车判断。因而更大的虚像距离，更能保障驾驶员在不转移视线的前提下就能获悉AR-HUD成像信息，从而进一步降低驾驶风险。

视场角

视场角（FOV，Field of View）：FOV是指以眼睛为顶点，眼睛看到最大范围的虚像边缘构成的夹角。

FOV是AR-HUD的重要参数之一，直接影响驾驶员所能看到的视野范围。行业公认FOV至少要达到10°以上，才能达到较为理想的体验效果。传统C-HUD和W-HUD的FOV一般不超过5°，而AR-HUD基本都能做到10°以上。

图像质量

图像质量既可以指PGU提供的图像质量，也可以代表挡风玻璃上驾驶员所能看到的虚拟成像质量，但前者对后者有着决定性影响。

PGU提供的图像质量，其亮度、对比度、色域、分辨率、刷新率等，需要能满足汽车在户外高亮、黑夜极暗、以及寒冬酷暑等复杂驾驶环境中，图像始终清晰可见。目前PGU可以分为TFT、LCoS、DLP和LBS等方案。

三、如何做好体验效果与体积的平衡

理论而言，在保证一定的成像距离、大小时， FOV越大，视场越广，体验效果越好。但VID更长、FOV更大意味着需要更为复杂的光路结构，这对光学设计以及功耗与体积控制（汽车需要有足够的空间装得下这个设备），都提出了极高的技术要求。

据相关研究显示，更大的FOV要求PGU具有更高的亮度；分辨率方面，当FOV扩大时要保持分辨率为人眼清晰可见，需要PGU分辨率及对比度同步提升；而关于散热，由于光路可逆，更远的VID和更大的显示尺寸会加剧阳光倒灌时带来的散热问题。

目前，PGU主流成像方案包括TFT、DLP、LBS和LCoS等，在亮度、对比度、分辨率、散热等关键性能方面各有优缺点。

TFT-LCD

TFT-LCD原理是液晶屏显示后通过反射改变光源角度最终在挡风玻璃上成像，有着清晰度高的优点。W-HUD的影像源基本采用这一方案。

DLP

DLP是美国德州仪器的专利技术，透过集成数十万个超微型镜片的DMD，可将强光源经过反射后投影出来，具有亮度高、分辨率高、成像逼真的特点，在散热、VID等方面有着很大优势，但成本较高。目前有部分前装HUD及后装市场会采用此种技术。

LSP

LSP是将RGB三基色激光模组与微机电系统结合的投影显示技术方案，应用微机电二维微型扫描振镜及RGB三基色激光，以激光扫描的方式成像，其输出分辨率取决于MEMS微镜的扫描频率。特点是结构简单，对比度、单位亮度高，但分辨率较低。

LCOS

LCOS是一种基于反射式的微型矩阵液晶显示技术，可以在非常小的尺寸内显示丰富信息，亮度、分辨率、对比度等性能都非常优越，但目前LCOS尚无法量产，成本太高。

行业普遍认为，TFT清晰度高、体积小、薄型化较佳，但耐热差，DLP分辨率高、耐热性好但体积大。亮度方面，行业要求HUD需达到入眼亮度10000nits以上，目前主要通过TFT+背光、选用DLP/LCoS等方式实现。

华引芯作为行业领先高端半导体光源IDM厂商，凭借自主研发高光效光源芯片及先进封装、系统集成技术，可为AR-HUD图像生成单元模块提供高亮度、小角度出光、散热良好、体积小、轻薄化的LED光源模组，同时具有更高性价比，对解决亮度、散热、成本、光路设计及体积等痛点问题有积极意义，将助力AR-HUD迈入发展新阶段。