一文了解HUD（ Heads Up Display）抬头显示

HUD

HUD（ Heads Up Display）即抬头显示系统。

作为一种综合电子显示设备，可以将车辆的信息，如车速、油耗、发动机转速、导航等，投影到前挡风玻璃上或其他显示介质上，供驾驶者查看，从而减少驾驶者因低头或视线转移而带来的安全隐患。

HUD 起源于航空领域, 1988 年通用汽车首次将 HUD 应用在汽车领域。2003 年，宝马成为欧洲车企中第一家配备 HUD 的公司，此后多家整车厂，如奔驰、奥迪、丰田、本田等，也开始推出装配 HUD 的车型。随着 2020 年奔驰新 S 级推出业界首款量产 AR-HUD（增强现实型抬头显示系统），整个 HUD 市场再次按下加速键。

W-HUD与AR-HUD

车载 HUD 经历三代升级，成像质量不断优化，信息量持续增加，科技感大幅增强。目前市场上 W-HUD 为主流，AR-HUD 加速落地量产。

第一代为C-HUD（Combiner HUD），组合式抬头显示系统。C-HUD 采用半透明树脂板作为显示介质，具有安装便利的优点，但是成像区域小、显示信息少，由于 C-HUD是以配件的形式加装在车辆上，在发生事故时容易对驾驶员造成二次伤害。

第二代 W-HUD（Windshield HUD）风挡式抬头显示系统，是目前应用最广泛的 HUD，已经实现量产。W-HUD 利用光学反射将行车信息投射到汽车前挡风玻璃上。W-HUD 较 C-HUD 显示范围更大、投影距离更远。

第三代 AR-HUD（Augmented Reality HUD）增强现实抬头显示系统，是一种全新的抬头显示技术，和传统的 W-HUD 相比，AR-HUD 投影范围大、信息量多，可以更好的结合 ADAS 采集到的数据，进行场景融合，通过数字图像与真实场景的叠加，增强 HUD 的实用性和科技感。

HUD技术原理

HUD 系统由投影单元和显示介质两大关键部件组成。投影单元内部集成了投影仪、反射镜、投影镜、调节电机及控制单元。其中，控制单元通过车辆数据总线获取车况、导航等信息，并通过投影仪输出图像。显示介质负责成像，成像载体主要是半透明树脂玻璃和汽车前挡风玻璃。

HUD 的原理和幻灯片投影类似，投影仪产生的图像经过反射镜、投影镜反射到汽车前挡风玻璃，驾驶员可以平视的角度获取HUD 所投射的信息。光源由图像生成单元 PGU（Picture Generation Unit）生成，高亮度图像信息通过多次平面或曲面镜进行放大和耦合，最后通过挡风玻璃反射的至驾驶员的眼部活动区域，即眼盒（Eyebox）。

远虚像距离（VID）和大视场角(FOV)是 AR-HUD 的核心要求

AR-HUD 将驾驶信息的投射虚像与现实事物叠加，实现图形与现实世界深度融合。为了实现这一功能，AR-HUD 要求在驾驶员前方至少 7m 处投射虚像。在 7m 或更远时，人类视觉对深度的感知能力降低，在这个距离投影图像会使驾驶者产生图像与现实世界融合的错觉。较长 虚像距离（VID）还可以缩短眼睛在现实世界物体和 HUD图像之间调节和适应的时间。同时AR-HUD 对视场角（FOV）也有更高的要求，较大的虚像尺寸使得显示内容更加丰富。

和 W-HUD 相比，AR-HUD 显示信息增加。AR-HUD 通过前置雷达和摄像头等设备收集到车外环境数据，通过 AR 算法，计算得到所需呈现的图像和数据信息，再通过 AR-HUD 中的光学结构将图像反射到挡风玻璃上，在挡风玻璃的前方产生叠加在实物上的虚像。

目前运用在 HUD 上的投影技术，主要有投影 TFT-LCD（Thin Film Transistor Liquid Crystal Display）、DLP 投影（Digital Light Processing）、激光扫描投影、LCOS（Liquid Crystal on Silicon）投影等技术，其中 TFT-LCD 大量运用于 W-HUD，DLP 是目前 AR-HUD领域最为成熟的技术，但其成本较高。基于 LCOS 的 AR-HUD 解决方案正在快速推进中，未来可能成为黑马。

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