汽车抬头显示HUD2.0技术原理解析，教您辨别真伪HUD

真伪HUD HUD谓之平视显示器，抬头显示器的叫法最早应该来自中国台湾，当时亚洲四小龙的台湾视野开阔，市场经济活跃，开始关注并引进了HUD产品，或前装或后装，纳智捷就是很好的例子，可谓大胆尝蟹。 有人说LED段码反射式HUD是伪HUD，其实这个观点一开始我就是拒绝的。后装段码式HUD在国内每年六七万台车在装，亚洲每年也有二十万台车装了这种产品，作为价格低廉安装便捷的入门级HUD，广受青睐。国内仅有的那几家生产厂商可以说是乐此不疲，闷声发财，他们不断推出新功能新界面，超你所想。

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那么汽车上真正的HUD就是类似战斗机上飞行员正前方的那块复合玻璃屏吗？ 此观点本人不敢苟同，战斗机飞行速度快视野狭窄，加上主要功能目的是作为瞄准器使用，和汽车上使用功能目的可谓大相迳庭。当然不可否认汽车上HUD移植了战斗机的辅助安全功能和增强现实应用，汽车拥有了这种显示能力，结合各种安全预警装置和汽车数据就能快马加鞭，如虎添翼。 在当下的浮躁与资本推动下，加上国家政策扶持，又加上美国的概念诱导，国内也孕育了多个HUD品牌，他们采用先进的成像元件，落后的光学反射，繁杂的显示内容，错误的宣传方向，目前被广泛质疑包括当时推崇他们的媒体。我们眼疾手快，又有经济头脑，可惜的是我们技术底子薄，基础研究欠缺，把HUD放到智能硬件及互联网加的概念上大做文章，本观点认为已经背离HUD初衷，结局恐怕会如昙花一现，时代产物了。 在我们还在激辩HUD真伪问题而无解时，大洋彼岸已经提出HUD2.0概念，其观点认为基于传统TFT成像时代即将过去，更高级显示单元更大的视角更远的视距将取而代之。 一切皆有可能，这种观点的前瞻性和先进性并非空穴来风。 目前三大汽车厂商BBA（BMW，BENZ，AUDI）的HUD均采用TFT的成像单元，显示距离不过两三米，显示角度只能说刚够用，要突破该距离和视角那得伤筋动骨，好在提出HUD2.0概念的人正是IT界领袖德州仪器公司，他们发明并拥有更小更亮更清晰的成像单元，基于商业利益提出这种概念不足为奇，但是核心问题是更大视角更远视距是否有助于实现汽车HUD最终的主动安全目标？答案显而易见，值得肯定。

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汽车后装市场那么大，小小的HUD在里面扮演了什么样的角色？ 深入研究可以发现，德州仪器这一显示技术，数字光处理DLP技术，显示屏是传统HUD采用的TFT1.8英寸的九分之一，分辨率则是当前TFT屏240P的数倍，最高可达1080P，在此体积和像素比之下，那啥视网膜屏、4K屏都别相提并论。亮度大幅提高和功率大幅降低，据说整个系统仅使用6瓦的LED功率，功效达到10.6流明/瓦，相对传统TFT这种偏光式液晶屏来说要亮得多了，怪不得传统HUD为了达到一定亮度要绑上巨大的散热片，甚至还和空调管连接才能放心使用。虽然HUD根本用不到这么高分辨率也不用那么亮，但这就是他们提出HUD2.0的技术实力和底气所在。 无可否认这一显示单元能应用于汽车HUD的话，那真是要革了这些传统TFT平视显示器的命了。 HUD2.0 的技术原理 我们来浅析一下HUD2.0可行性及技术原理。 首先了解下BBA公司HUD的成像原理—— 使用TFT液晶屏成像，通过4-8颗高功率的背光灯照亮，先通过一面平面反射镜改变光的方向和增加距离，再通过一面非球面反射镜改变光的方向增大显示图像和增加距离，最后光通过汽车前风挡玻璃半反射到人眼，我们从此可以看到虚拟图像同时又可以看到路面。 汽车后装市场那么大，小小的HUD在里面扮演了什么样的角色？

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如改为DLP的显示成像，0.2英寸的显示屏，体积小了发挥的空间就大了。 假设我们的汽车可以大大缩小发动机和变速箱，可以想象到QQ车也可以有大空间。由于显示组件体积小，背光只需使用1颗灯，功率降低，散热器体积大大缩小，可在内部使用多面凹镜来增大和拉长虚像距离，再次反射再次增加显示距离,甚至可以直接使用透镜组改变图像要求，最后通过非球面反射镜将图像反射到汽车前档风玻璃，这样我们就可以看到远处10-20米外的虚拟图像。 照此理论，虚拟图像距离远了，显示的画面可更大，视角自然也能有所增大，好比我们距离10米开外很容易看完一辆汽车的整体，而不是传统TFT那样管中窥豹。借用葛优老人家那句话: 2.0，我看行。 有人担心HUD虚拟图像显示距离远并非好事，还举例说BBA公司也就显示在车头位置，在城市道路上，如果显示图像太远会感觉图像插入前车，可能对安全有害。HUD2.0也提出了可变视距方案，在内部装上可移动的透镜组，利用电动调节，完全可以实现显示虚拟像距的改变，在城市道路，显示图像可以拉近，高速道路显示图像可以放远，从而实现合适的像距。 纵观HUD当前现状，国内很多创业团队或开发公司或多或少偏离了平视显示本质，当我们还在争论如何从智能化和互联网思维来做HUD的时候，我们就已经走错几步了。HUD是平视显示器，是一种辅助安全设备，显示器是主语，平视为定语，综合来说就是可以平视的显示器，而不是一些人所吹嘘的智能显示器，汽车+显示器，汽车Pro显示器，甚至汽车机器人, 这只会在汽车主动安全领域越走越远。 做到真正的可以平视的显示器，才是我们努力去做的目标和方向。在前装市场上，目前国内大部分汽车厂商无心去研究HUD1.0还是2.0，在没有最便宜只有更便宜的汽车指导思想下，汽车厂商能省则省，忙碌着各自的事情。前装市场我们没有机会，但在后装市场上，或许大有可为。 据公安部交管局统计, 截至2015年底, 全国机动车保有量达2.79亿辆，其中汽车1.72亿辆；机动车驾驶人3.27亿人，其中汽车驾驶人超过2.8亿人，这些司机驾驶在路上，70-80%都还不知道HUD为何物，更别提何为主动安全。比尔盖次说，21世纪不能上网的电脑就是裸机，那能不能说未来某日这些奔驰的车辆还没有HUD就是在裸奔？ 后装市场这么大，怎么做？ 言归正传，后装市场如此大我们要怎么做是现实直接的问题，笔者这里浅谈一下个人想法，就算抛砖引玉。 如前文所述，BBA公司前装HUD的技术，采用TFT液晶显示屏，加上高亮LED背光，然后两面镜子反射到前风挡玻璃，形成虚拟图像。为何要做得这么复杂，直接把液晶屏放在仪表台上方不可以吗？当然不可以，BBA主要供应商德国大陆集团做事向来是很严谨很讲究的。 利用光学反射原理，可改变虚拟图像距离和显示面积，在高速行驶中，驾驶员视线离开路面瞬间非常危险，把显示重要信息的虚拟图像融合到路面上，节省了驾驶员需要信息而看仪表的时间，从而实现主动的行车安全，这就是HUD价值。 当然要达到这一目的， HUD的设计和制造就是一个系统工程—— 首先解决TFT屏幕背光亮度问题，再解决背光的散热问题，然后解决反射镜的曲率问题，再解决前挡风玻璃的重影问题，最后得到一个约四部电话叠起来大小体积的产品。 作为后装产品按照这思路来做显然是不可行的。 首先体积就无法接受，再次也没法把汽车风挡玻璃给换了。然而我们一贯是以逆向开发著称，那可从前风挡玻璃开始入手，产生重影主要原因是挡风玻璃有厚度，双重反射形成重影。 试验证明越靠近挡风玻璃重影越明显，越远越淡，所以把虚拟图像的距离做远就能改善这个问题， 越远越好； 其次是反射玻璃的曲率问题，曲率越小倍数越大，可以把虚像放得更远，当然也可增加反射镜数量； 然后就是成像屏的选择，在上文提到的国内初创的多个品牌产品中，大都采用最先进的DLP成像元件，有了小体积显示屏，减少光功率，解决散热问题，加上重新设计新的光路，最终产品体积也大大缩小，从此打开汽车后装市场大门！ 说来容易做来难，核心难点还是光学设计，在有限的空间里如何设计光路，非球面镜的曲率如何设计等等。 可谓任重道远，建议初创者们还得复习一下初中物理课程，潜心学习，不急不躁，把核心技术控制在咱们手上，以汽车主动安全为指导思想，早日为我汽车产业贡献一份力量。