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HUD是什麼鬼?汽車上的這項黑科技大有來頭!

在今年早先時候舉辦的WWDC蘋果開發者大會上,除了例行公事發布了最新的ios11操作系統外,蘋果還將另一項新技術帶到了世人面前,那就是AR(Augmented Reality)增強現實技術。

相比於之前紅到發紫的VR虛擬現實技術,AR增強現實技術並沒有利用計算機來構建一個三維空間,而是通過技術手段在現實畫面上疊加影像,從而達到「增強」現實的目的。

乍一聽,這項技術似乎高深莫測、離我們的日常生活遙不可及。其實不然,AR技術其實早就已經開始介入我們的生活當中了。

舉個例子,一提到飛機駕駛艙,估計大多數人的眼前都會浮現出密密麻麻、幾乎塞滿整個艙體的儀錶盤。比如下圖中的這台波音747-200,機長簡直就是坐在一堆儀錶盤裡開飛機。

但隨著科學技術的不斷發展,飛機工程師們將絕大多數的機械儀錶都整合進了液晶屏幕,使得現代客機的駕駛艙內部已經變得整潔許多。而除此以外,一套基於AR技術研發的HUD系統更是大大減小了飛行員的操作難度。

什麼是HUD?

HUD的英文全稱是「Head Up Display」,用更接地氣的中文來說就是「平視顯示系統」。單從字面意思上也能猜出個八九不離十,這套系統的主要作用就是讓駕駛者在目光平視的狀態下,也可以讀取到駕駛時所需的相關參數。

早先,HUD這項「黑科技」是為了軍事用途而研發的,但後來工程師們發現,如果能夠把這項技術應用到民航客機或是汽車上,那麼對於飛行和駕駛的安全性都能帶來顯著的提升。於是不久之後,法國達梭飛機和美國通用集團便分別把這項技術應用在了民航客機和汽車上。

▲第一款配備HUD的汽車:通用旗下1988款 Oldsmobile Cutlass Supreme Pace Car

液晶屏+玻璃=HUD?

也許有人會產生這樣的疑惑了:HUD這玩意有那麼多技術含量嗎?飛機上還說的過去,可汽車上的HUD不就是把顯示屏上的內容倒映在玻璃上嗎?只要手機能夠獲取到車輛運行的相應數據,往儀錶盤後面一放、調整個角度,不就是一個現成的平視顯示系統嗎?

其實不然。HUD的原理雖然很簡單,可實際運用的背後卻存在諸多技術問題。

首先是顯示圖像的像距。我們都知道,人眼看東西是需要進行對焦的,如果焦點落在很近的地方,那此時遠處的物體屬於「焦外」,將會是一片模糊。所以一套合格的HUD,其像距一定不能太近,從而確保駕駛員在觀察路面的同時便可讀取到數據。

第二個難點就是重影問題。因為玻璃有一定的厚度,所以無論是將影像直接投射在前風擋上還是投射在單獨的玻璃上,都會產生一個重影。為了解決重影問題,目前車企的通常做法都是採用有楔角的特殊擋風玻璃,從而調整玻璃外層影像的位置。

除此以外,HUD圖像的高度和亮度也都必須能夠進行調節。前者是為了讓不同身高的駕駛員都可以看清HUD,同時防止HUD遮擋到正常的視線;後者是為了讓駕駛員在白天和晚上都看清HUD上的信息,避免出現「白天HUD太暗看不清、晚上HUD太亮很刺眼」的情況。

科技改變生活

既然看似簡單的HUD背後蘊藏了如此眾多的高科技,那這套系統給駕駛者帶來的用戶體驗又如何呢?為了探尋答案,我們找來了一台上汽通用別克的君越30H(燃油版新君越也有配備HUD,後文簡稱新君越),作為同級車中少有的直接將車內信息投射到前風擋的HUD,我們希望通過親身使用來感受一下它的實際體驗。

如果以乘客的視角來觀察新君越的中控台,其實很難察覺到HUD系統的存在。如上文所說,新君越的這套HUD並沒有使用外置的玻璃屏幕,而是將信息直接投影在了前擋風玻璃上。這樣駕駛員的視線便不會受到投影玻璃的二次遮擋,同時讀取信息的過程也變得更加輕鬆。

當你移步到駕駛位時,可以看到新君越在儀錶盤的後方單獨設置了一塊顯示屏,而這正是整個HUD系統最重要的組成部分,駕駛員在HUD上看到的信息其實都是這塊屏幕的倒影。

還記得之前曾提到的高度調節嗎?這項功能在新君越上自然也沒有缺席。通過實際的體驗后,我們發現新君越上這套HUD顯示高度的調節範圍相當之大。無論你是一位身材嬌小的軟妹,還是一個身高一米八、體重一百八的壯漢,都可以通過位於方向盤左側的按鈕來調節顯示的高度,並最終找到一個適合自己的位置。

在高度調節按鈕的右側,還有一個名為「INFO」的功能切換按鍵。通過這個按鍵,駕駛員可以在車速、導航、性能和影音娛樂界面間進行來回切換。

正常模式下,新君越的HUD系統會顯示出當前的車速,並在車速兩旁顯示自適應巡航和車道偏離輔助系統的工作狀態。只要輕按INFO按鍵,當然,HUD系統就會額外顯示當前的行駛方向、當前車輛播放的歌曲或是GPS導航的提示。

在INFO按鍵的右側,就是用來調節顯示亮度按鍵。駕駛員通過向下輕按或是向上撥動這個此按鍵,便可以調整HUD的亮度。比如在白天行車時,可以通過適當調高屏幕的亮度來增加HUD的識別度;而在夜間行車時則可適當降低亮度,避免對駕駛員的眼睛產生刺激。

除了常規的顯示頁面外,新君越的這套HUD系統還有幾個小「彩蛋」。

由於新君越配備了一套PD行人識別系統,當系統檢測到有行人可能會對行車安全產生影響時,會在時速表的右側點亮一個黃色小人圖標,來提醒駕駛員注意行車安全。而如果系統預判車輛與行人即將發生碰撞、但駕駛者又沒能做出任何反應時,整個HUD的界面就會變成一個紅色警告界面,同時PD行人識別系統會開始對車輛進行制動,直至整車完全剎停。

上文中也提到過,新君越在使用車輛自帶的導航系統時,導航的提示圖標只會出現在車速信息和巡航狀態的下方;但當臨近路口的時候,導航提示則會佔據整個HUD界面,提示駕駛員留意車道的變換。

另外,當駕駛員通過方向盤上的多功能按鍵設置ACC自適應巡航的跟車距離時,不僅儀錶盤中的液晶屏幕會顯示出距離選項,HUD也會自動切換到距離選擇的界面,顯示效果一目了然。

AL頻道小結

也許科技公司宣傳片里那些炫酷的AR特效離我們的生活尚有一定距離,但是基於AR所研發的HUD平視顯示系統已經實實在在地走進了我們的生活、改變著我們的生活。

不過與所有高科技一樣,HUD系統雖然原理看起來非常簡單、用戶體驗又很令人滿意,但背後的科技含量卻是普通消費者難以想象的。就拿新君越的這套HUD來說,每一處細微的改進其實都蘊含了無數汽車工程師們的辛苦付出。

最後,我們還是希望各大車企在未來能夠繼續堅持推廣HUD技術。畢竟對消費者來說,HUD這樣的配置越普及,對於提升行車安全來說就越能起到積極作用。

本文為作者原創,未經授權不得轉載



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