车内“第一屏”HUD技术图谱解析

据高工智能汽车研究院监测数据显示，2022年中国市场（不含进出口）乘用车前装标配搭载W/AR HUD交付150.04万台，同比增长38.12%。

文｜感光现象

2021年中国汽车前装抬头显示（Head-Up Display，HUD）搭载率仅5.8%，市场规模为29.6亿元。

随着汽车向以人为中心的“第三生活空间”演变，汽车与驾驶员之间的交互已不再局限于简单的行车状态交互，而是逐步扩大至智能驾驶、资讯娱乐等，传统仪表已无法满足用户的安全、智能、沉浸式体验需求。

在此背景下，伴随着技术成熟和市场认知建立，市场预期HUD未来几年将实现市场规模的快速增长。

亿欧智库预计2025年中国汽车前装HUD的搭载率将达到45%，将有1372.0万辆汽车搭载HUD功能，市场规模达到317.4亿元，HUD将逐渐成为中国汽车的标配。

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第三生活空间中的视觉新体验

汽车的第三生活空间属性，使汽车不再局限于“驾驶”职能，又增加了“生活”职能。

由此，可以直观地呈现交互内容的HUD应运而生。另外，HUD还可以将自动驾驶内容呈现在用户面前，给用户更加直观的感受，促使汽车用户与自动驾驶技术之间建立良好的信任关系。

自1988年，通用汽车首次将HUD技术应用于汽车，便从此开启了HUD从天空到地面的迁移。特别是2020年奔驰S级搭载AR-HUD，从此掀起了HUD上车热潮。去年新推出的理想 L9 是市面首款用大面积 W-HUD 取代仪表盘功能的车型，而飞凡汽车也联合华为在其R7车型中搭载AR-HUD，以期打造更智能、更高效、更安全的出行模式。

*图源：理想汽车

*图源：飞凡汽车

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车载HUD的技术图谱

当下，HUD可分为C-HUD、W-HUD以及AR-HUD。C-HUD提供较为基础的抬头显示功能，其本质仍是中控和仪表信息的简单迁移。W-HUD实用性较高，可显示车况、ADAS信息等功能，是当下HUD发展主流。

AR-HUD不仅可以融合智能座舱及ADAS相关功能，也可以为驾驶员带来沉浸式体验，具备“充分信息展示+沉浸式体验”的AR-HUD或成为最终解决方案。总结来说，W-HUD是目前竞争主角，但向AR-HUD增量市场转型是大势所趋。

*图源：亿欧智库

从产品形态来看，C-HUD 和 W-HUD 一般称为传统HUD，由于其成像距离、成像尺寸以及采用的光机技术等原因，存在固有的缺点和问题：

第一，成像距离较近，易造成驾驶疲劳。C-HUD和W-HUD显示的图像距离通常小于5米，因此驾驶员在观察 HUD 图像的过程中需要不断调节眼睛焦距和角度，很容易造成驾驶疲劳。

第二，成像尺寸过小，呈现的信息量有限，沉浸式体验感不佳。同时，过小的尺寸也很难将车辆多维的传感器信息进行有效展示，显示内容单一，显示效果不佳。

第三，存在驾驶安全隐患。特别是C-HUD，其成像载体树脂玻璃对驾驶员存在二次伤害风险。

而AR-HUD此时就会体现出其独有优势。AR-HUD可以将图像投影至驾驶员前方至少 7 米距离的位置，一般可以达到 10~20 米的距离，在这样的距离下，驾驶员对于视场中图像或物体的视觉深度区分能力下降，感觉投影图像与环境融为一体，这样也就可以提升驾驶员使用过程中的沉浸式体验，达到了安全和体验的两全其美。

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中国HUD产业主要参与玩家类型

根据亿欧智库《2022中国汽车智能化功能模块系列研究-HUD篇》研究，随着中国HUD市场规模逐渐增大以及HUD功能的渗透率逐渐提升，越来越多的企业纷纷入局，推动这一巨大潜力的市场向积极的方向发展。

中国HUD产业参与主体主要可以分为三类，分别是专注于成像技术研发的图像生成厂商；HUD软硬件集成开发的HUD供应商；还有在HUD研发中参与合作的整车厂，其中包含传统整车厂以及造车新势力。

*图源：亿欧智库

总得来看，HUD产业上游目前中国主要依赖于进口，尤其是在成像芯片部分，但PGU层面国内企业正加速崛起。

*图源：亿欧智库

中游外资供应商市场份额较大，但主要集中在W-HUD。随着中国AR-HUD的高速发展，国内供应商借新技术实现弯道超车，逐渐抢占份额，与外资供应商展开竞争。

下游传统整车厂目前以W-HUD为主，并且有着较高的搭载率。新势力品牌更专注开发AR-HUD并加速上车，同时引领着HUD产业链向AR-HUD的方向发展。

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核心部件：PGU

谈及HUD的核心部件，PGU（Picture Generation Unit）成像单元必居其一，它将直接影响HUD的成像效果与产品化成本等。目前PGU主流成像技术主要有三种：TFT-LCD、DLP 和 LCoS，成像技术的工作原理不同，在HUD上的应用表现存在很大差异。

TFT-LCD：TFT 是 LCD 液晶显示的一种，指的是图像是由集成在LCD 面板每个像素点背后的薄膜晶体管（TFT）驱动改变光源偏振状态进行显示的。

*TFT 显示芯片结构示意图，图源：华为

TFT-LCD是最常见且应用最广泛的抬头显示光机类型，具有技术成熟、成本低的优点，但是同时也存在热管理难度大、亮度对比度有限、视场有限、清晰度有限的问题。

DLP：DLP是一种数字光处理技术，是首先将信号经过数字化处理后再进行投影显示的技术。DLP技术的核心是DMD即数字微镜芯片。

*DLP 显示芯片结构示意图，图源：华为

DLP 相较于LCD光机，具有高亮度、高对比度、高可靠性的优势，在温控领域存在显著优势，可有效解决阳光倒灌问题。但是同时DLP光机也存在机械稳定性较差以及支持2K分辨率较困难的问题。

LCoS：LCoS (Liquid Crystal on Silicon) 是一种新型的反射式投影技术。其原理是利用半导体技术和镀铝膜技术，形成有源点阵反射CMOS基板，然后将基板与含有ITO透明电极的玻璃贴合，最后在基板和玻璃之间灌入液晶形成并封装成 LCoS器件。

*LCoS 芯片结构示意图，图源：华为

相较于 DLP，LCoS具有高分辨率、高对比度、高可靠性（同分辨率下）等优势。

之前在谈及车载投影技术时，艾迈斯欧司朗汽车系统方案的专家就曾汇总了这样一份投影技术方案。

从上图可以看出不同的技术方案对光源的要求也不尽相同，比如TFT LCD+LED的解决方案中白光LED足矣，但在DLP+LED的方案中，就必须使用RGB LED。目前，艾迈斯欧司朗的这2类方案都已在规模化使用当中。但其他方案由于目前技术尚未成熟，所以整个产业链还是处于在研的状态。

就AR-HUD而言，当VID（Virtual Image Distance，虚拟图像距离，可以理解为图像焦点到眼睛的距离）>7.5m且FOV（Field of View，视场角）>10°，AR-HUD会输出更大的显示范围以及更丰富的显示信息。亿欧智库也认为，长虚像距离和大视场角是AR-HUD供应商所追逐的方向，但体积较大的问题仍难以攻克。

艾迈斯欧司朗的专家也表示，从趋势方面来看，HUD需要更高的亮度以及更大的FOV，这也对其中的光源选型提出了更高要求。

从LED光源的角度来看，主要的应用在于LCD以及DLP的投影技术，这类方案会需要有光源具备Local Dimming的功能从而提升它的对比度，以及更高的色域。对上游厂商来讲，针对不同的尺寸（不论是LCD还是DLP），下游主机厂所想要采用的光学方案不尽相同，因此对光源芯片的大小、数量需求都不同，艾迈斯欧司朗也是在此基础上不断迭代，以期覆盖更多下游客户的选择。

同时，相比LED，激光光源由于亮度等性能更优，更适用于显示信息更丰富的AR-HUD。据悉，艾迈斯欧司朗正在开发一款车规级的5W多模激光芯片，同时对于单模激光，他们也具备不少量产产品。

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畅想车载HUD

HUD成本降低是必然趋势，将加速渗透中低端车型：随着HUD技术的不断成熟，HUD的平均价格逐渐降低是必然趋势。根据亿欧智库测算，在2022年单车前装W-HUD的价格为1710元；AR-HUD的价格仍然较高，为5058元。预计在2025年W-HUD价格降至1466元，AR-HUD价格同样会大幅下降，达到3585元。

AR-HUD价格的下降是实现前装量产的利好因素。未来，随着AR-HUD的成本下降，以及性能的强化，未来，AR-HUD会逐渐渗透至低价位车型，将成为智能汽车的“标配”功能。

AR-HUD功能随智能驾驶发展而变化，由安全辅助向生活交互发展：此外，由于AR的特性，AR-HUD不仅仅是屏幕显示系统，AR可与多种功能实现融合。

亿欧智库认为在汽车领域，AR可以分别与导航系统、智能座舱以及智能驾驶进行拟合叠加，产生出较多的“AR+”的可能。随着汽车智能化发展，会有越来越多的功能可以通过AR的方式进行可视化，并在HUD中展现。

当智能驾驶进入L2阶段，AR-HUD起到安全辅助的作用。当智能驾驶进入到L3-L4的阶段，驾驶员可以将一部分“驾驶权”交给车机，此时AR-HUD人机交互属性更强。当智能驾驶发展至L5阶段，此时完全由车机驾驶汽车，驾驶员与乘客会注重生活娱乐等方面的交互体验。AR-HUD屏幕大、交互性强的特点是其不二选择。

*图源：亿欧智库

POI信息叠加交互将重新定义汽车，AR技术或推动潜在商业化方向：POI（Point of Interest）信息交互是未来人-车-环境交互的最佳方式，AR-HUD供应商与整车厂都将POI信息交互作为发展重点，但当下发展仍然处于早期。

HUD供应商通过POI信息叠加交互功能打造完善的软件生态系统，打通汽车科技出行全场景服务，为驾驶员提供最全面的“视觉”服务。未来驾驶员可通过AR-HUD与餐厅、停车场、加油站、购物中心等场景进行深度交互。

*图源：亿欧智库

AR技术的开放性较高，与HUD结合或可推动潜在商业化机遇。随着自动驾驶走向L4-L5，未来在道路上会设有AR投影广告牌，当驾驶汽车到达AR-HUD可视范围，广告商也会在AR广告牌投射固定或动态广告，以达到商业化用途。

来源：感光现象

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