真正的AR-HUD将成为智能座舱最重要的交互窗口

当高级自动驾驶时代到来时，如何在司机和汽车之间建立信任？

2022年12月5日，由盖世汽车主办，中国（上海）自由贸易试验区临港新片区管理委员会指导，上海金桥临港综合区投资开发有限公司协办的2022第四届智能座舱与用户体验大会上，Raythink锐思华创市场专家姜叡石表示：“真正的AR-HUD 将成为智能座舱中最重要的人机交互方式。”

AR-HUD真正要做到与实景融合，必然需要实现更大的视场角（FOV）及更长虚像距离（VID），而解决这一问题的关键则是在于HUD的核心光源模组：PGU。

姜叡石 Raythink锐思华创市场专家

以下是演讲内容整理：

我今天分享的主题是《如何打造真正的AR-HUD》，内容包括以下三个方面：智能座舱时代，AR-HUD扮演什么样的角色？拥有什么样的定位？现在这一技术又面临怎样的挑战？

智能座舱时代，汽车需要集成显示更多的信息，也需要联合更多的移动终端，实现自动驾驶的多项功能，这为座舱带来了许多新的玩法：比如用HUD取代仪表盘，用中控屏取代仪表盘……以上的快速转变下，AR-HUD又面临着怎样的发展趋势？

AR-HUD：智能座舱新时代最重要的一种人机交互方式

我认为，AR-HUD是智能座舱新时代最重要的一种人机交互方式。核心原因在于：AR-HUD可以融入各种系统信息，包括车机仪表盘、中控屏、辅助驾驶系统、娱乐系统、手机等，以上提到的所有系统显示出来的信息都可以用直观、易懂的方式展现给驾驶人员，加强驾驶过程中的整体安全性，提高驾乘人员在汽车内的交互体验感。

智能座舱是消费者选购汽车时的关键因素，市场调查显示，40%的用户认为HUD是座舱必备的技术，然而，为什么AR-HUD的渗透率似乎远远达不到它的受欢迎程度？

在我看来，这是因为AR-HUD在功能上，尤其在用户体验上仍然有很多需要解决的问题和需要提升的地方。比如说，AR-HUD必须要成为智能座舱的一部分， 不能只是通过新的屏幕实现，AR-HUD必须要和显示屏、系统进行融合、衔接

让我们看看传统HUD的市场空间，渗透率比较高的是C-HUD，W-HUD，这些产品的主要功能在于信息呈现，并不具备AR-HUD的功能性效果，同时也会造成分心驾驶。

从技术层面上看，而真正的AR-HUD需要做的就是融入到车机已有的系统中，将呈现空间、虚像距离扩大，这必然会对配套的软件平台、算法提出了更高的要求。

AR-HUD和W-HUD有什么差异？它们在硬件上是很类似的，都是基于成像PGU，走光学路线，但支撑AR-HUD的是更好的AR算法、软件平台，才可以实现更大的视场角，做到多焦面的呈现，给驾驶员以实景融合的感觉。

目前市面上的AR-HUD，普遍采用的是7-10°的视场角，10米的虚像距离，但如果采用15米的虚像距离，就不会有失焦的风险，给驾驶人员更多（至少1s）的反应时间，从而实现安全性上的提升。

再来看看不同FOV（视场角）的差异：FOV为10°，且VID为10米内时，HUD只能显示仪表盘的信息、实现简单的导航功能、辅助驾驶的预警功能，整体只能覆盖到前方的车子，在体验上非常有限。当FOV为20°，且VID 达15米以上时，AR-HUD才能真正做到覆盖三个车道，实现更多的指示功能，并融合其他的辅助驾驶传感器信息，实现“安全左转和右转、盲点预警”等功能，在信息传达上更快、更人性化、更智能化。

图片来源：Raythink

AR-HUD的核心技术详解

要为用户提供突破性的成像体验，关键就在于AR-HUD核心光源模组的升级。PGU（光机/光源模组）是HUD的最核心模块，负责图像及亮度的生成，直接影响成像质量、硬件体积、功耗等核心性能，同时光机按PGU的光源类型分两大类，面光源及点光源。

现有的HUD面光源主要有三种：TFT、DLP以及Lcos（验证中），这几种光源在应用到AR-HUD 上时，各有其缺陷。目前，技术较为成熟的有TFT，可以实现更大的FOV，但是在实现更长距离的VID时就会有烧屏的风险。另一个比较成熟的方案是DLP，DLP的核心技术处于被垄断的状态，且成本较高，一般在高端车型中才可以实现，体积也比较大。

最后提一下，Lcos方案的量产问题还没有解决，故其可能性仍有待商榷。

Raythink的核心技术——OpticalCore®是基于LBS技术的光学模组，属于点光源，是利用激光二极管搭配微机电系统（MEMS）组成之图像生产模块（PGU）。OpticalCore®能够带来更优秀的AR-HUD产品参数，在相同的FOV和VID参数下，能够减小产品体积，以及降低产品成本。

在HUD的设计过程中，为了对应不同的外部光线、天候等影响，需要更高的亮度来达到较佳的影像质量与视觉效果，使用OpticalCore®，可以在更高瓦数的激光光源下，有效增加HUD系统整体的亮度。

Raythink已经研发出基于LBS技术的口袋尺寸PGU模组：OpticalCore®，具备色域大，功耗低，体积小、发热量小、无阳光倒灌隐忧的技术优势。

同时，Raythink也在积极拓展OpticalCore®模组的其他领域应用，比如全息display、智能大灯等。由于LBS是以激光作为光源的原因，目前市面上普遍的LBS方案存在散斑的问题，经Raythink技术团队的不断创新，目前已经推出多光源微合光通过Diffuser成像技术方案，这也是业内唯一成功解决LBS散斑问题的方案。

总结一下LBS光源的优势，它的价值不仅体现在体积和成本上，我们相信，LBS会成为AR-HUD未来的主要成像光源。

除了光源，AR-HUD的核心技术还包括软件部分，需要结合相机、雷达、高精地图等多种数据，并打造非常精准的渲染模型，从而达到实景融合的展示效果，目前Raythink在这一领域的技术已经比较成熟。

如何实现真正的AR-HUD？

要实现真正的AR-HUD，一定要在光源上花功夫，达到大视场角和超长虚像距离。除了硬件部分，AR-HUD需要有很好的软件支持，要融入各种不同平台，结合多种数据。

值得注意的是，我们现在离完全的自动驾驶时代仍有一定距离，驾驶员对于“看路”和接管的需求仍然不可忽视。在这个过渡时期，AR-HUD可以作为提高人车之间信任感的非常好的桥梁，可以高效、全面的反映车外的紧急情况，驾驶员也会对自动驾驶系统的决策依据有更深的了解。

在娱乐功能上，AR-HUD也有很大的潜力，比如说元宇宙，车内线上会议，AI全息助手……再比如进入停车场，AR-HUD可以线上寻找空位，辅助自动泊车的实现。

最后简单介绍一下Raythink 锐思华创，Raythink在2019年成立，总部在深圳，是一个国际化的公司，在印度有软件算法中心，在长沙有嵌入式软件中心，在台北有光学研究中心，在上海有产品系统中心……在AR-HUD业务进展方面，目前已取得包含国内自主汽车品牌及合资主机厂商在内等众多定点量产项目。

我们主要成员的70%都从事研发和工程，现已拿到超过百项专利，预计今年累计达到200项。

Raythink的现有主要产品是10°至20°FOV的AR-HUD产品，提供定制化的服务，光源技术路线覆盖LBS、TFT、DLP。在发展较为成熟的TFT和DLP方案上，我们也有相关的技术布局，可以提供相比竞品体积更小、VID和FOV更大的产品，尤其在FOV15°、20°的产品上，Raythink可以提供双焦面的设计解决方案。