去年開始，前裝HUD成為資本市場熱捧的智能網(wǎng)聯(lián)細分賽道。從W-HUD搭載率的提升，到AR-HUD的規(guī)?；宪?，以及更多自主品牌（包括長城、比亞迪、長安、上汽、理想、哪吒等）新車陸續(xù)增加HUD配置。
但整體市場表現(xiàn)卻沒有走出高速向上的勢頭。
那么，HUD有著怎樣的演變歷史？目前， 行業(yè)處于一個什么樣的狀態(tài)？AR-HUD技術(shù)還有哪些難點需要解決？
HUD的迭代演變
HUD（ Heads Up Display）抬頭顯示系統(tǒng)，作為一種綜合電子顯示設備，可以將車輛的信息，如車速、油耗、發(fā)動機轉(zhuǎn)速、導航等，投影到前擋風玻璃上或其他顯示介質(zhì)上，供駕駛者查看，從而減少駕駛者因低頭或視線轉(zhuǎn)移而帶來的安全隱患。
最初HUD用于軍事領(lǐng)域，它可以把飛機飛行時的一些參數(shù)比如高度、速度、導航信息等重要信息投射到飛行員正前方的面板上，這樣就避免了飛行員頻繁低頭查看儀表盤信息，從而提高了專注度。后來，這項技術(shù)被引入到了汽車當中，1988年通用汽車推出了首款搭載HUD的量產(chǎn)車型。
車載 HUD 經(jīng)歷三代升級，成像質(zhì)量不斷優(yōu)化，信息量持續(xù)增加，科技感大幅增強。目前市場上 W-HUD 為主流，AR-HUD 加速落地量產(chǎn)。第一代為 C-HUD（Combiner HUD），組合式抬頭顯示系統(tǒng)。C-HUD采用半透明樹脂板作為顯示介質(zhì)，具有安裝便利的優(yōu)點，但是成像區(qū)域小、顯示信息少，由于 C-HUD是以配件的形式加裝在車輛上，在發(fā)生事故時容易對駕駛員造成二次傷害。第二代 W-HUD（Windshield HUD）風擋式抬頭顯示系統(tǒng)，是目前應用最廣泛的HUD，已經(jīng)實現(xiàn)量產(chǎn)。W-HUD 較 C-HUD 顯示范圍更大、投影距離更遠。
第三代 AR-HUD（Augmented Reality HUD）增強現(xiàn)實抬頭顯示系統(tǒng)，是一種全新的抬頭顯示技術(shù)，和傳統(tǒng)的 W-HUD 相比，AR-HUD 投影范圍大、信息量多，可以更好的結(jié)合 ADAS 采集到的數(shù)據(jù)，進行場景融合，通過數(shù)字圖像與真實場景的疊加，增強HUD 的實用性和科技感。
HUD 的原理和幻燈片投影類似，投影儀產(chǎn)生的圖像經(jīng)過反射鏡、投影鏡反射到汽車前擋風玻璃，駕駛員可以平視的角度獲取 HUD 所投射的信息。光源由圖像生成單元PGU（Picture Generation Unit）生成，高亮度圖像信息通過多次平面或曲面鏡進行放大和耦合，最后通過擋風玻璃反射的至駕駛員的眼部活動區(qū)域，即眼盒（Eyebox）。
市場格局分化
高工智能汽車研究院監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示，2022年1-6月中國市場乘用車新車前裝標配HUD（W及AR兩種類型）上險交付57.88萬臺，同比僅增長24.15%（2021年上半年同比上年同期增長111.62%）。
但市場格局出現(xiàn)分化。
其中，排名國產(chǎn)HUD市場份額首位的華陽，今年以來新項目陸續(xù)量產(chǎn)，出貨量同比實現(xiàn)較高增長（超過50%，高于市場平均增速）。
目前，華陽正在大力發(fā)展AR-HUD 3.0，以VID（投影距離）可變式HUD作為新一代AR-HUD的技術(shù)突破口，雙焦面、斜投影、光場式AR-HUD依次為VID可變技術(shù)的進階方向。
公司雙焦面AR-HUD在技術(shù)上實現(xiàn)重要突破已獲得國內(nèi)主機廠的定點項目，正在推廣的斜投影AR-HUD體積小，成本相對低，小參數(shù)即可實現(xiàn)大參數(shù)的AR顯示效果。
截至目前，華陽的AR-HUD已獲得包括長城、長安、廣汽、奇瑞、東風乘用車、華為等多個客戶的定點項目。其中部分品牌 車型已經(jīng)在去年開始出貨。此外，華陽多媒體還與華為簽署了智能車載光業(yè)務合作意向書，在智能汽車尤其是AR-HUD領(lǐng)域進行深入合作，項目已投入開發(fā)。
而部分企業(yè)的出貨量則受到了一些影響。
比如，水晶光電的HUD從2020年12月份到2021年全年，主要是紅旗的EHS9，不過搭載量并不多。2021年該公司汽車電子整塊業(yè)務收入是1.2億元左右，其中有整機（HUD）一部分，還有一部分是車載光學元器件。
受疫情的影響，今年一季度該公司汽車電子業(yè)務增長部分主要是光學元器件。今年二季度開始，該公司才在比亞迪、長城幾款新車型陸續(xù)出貨W-HUD。不過，今年還將有更多的車型會進入量產(chǎn)，比如剛剛發(fā)布的長安深藍SL03。
根據(jù)高工智能汽車研究院預測，HUD賽道下半年面臨一定的不確定性機會和風險。其中，車市能否持續(xù)回暖是最大障礙，部分品牌（比如，理想、長安、比亞迪）銷量持續(xù)增長，可能會帶動部分供應商繼續(xù)保持HUD出貨增速。
同時，市場開始涌入更多的新玩家。
更多新玩家
作為國內(nèi)唯一自研HUD的車企，今年比亞迪旗下弗迪HUD工廠已經(jīng)正式投產(chǎn)，由國內(nèi)第三方供應商提供光學設計及HUD非球面鏡部件。目前，部分車型已經(jīng)開始搭載上車。
作為京東方精電布局車載系統(tǒng)業(yè)務的重要一環(huán)，疆程已經(jīng)披露的量產(chǎn)項目為全球首款華為智能座艙燃油SUV——北京汽車魔方，搭載高達60英寸畫面、分辨率854×420像素的AR-HUD。
該公司也是國內(nèi)首家自主組建軟件算法團隊的HUD供應商，實現(xiàn)復雜變量環(huán)境下的穩(wěn)定光學設計，解決雜散光、陽關(guān)倒灌等光學難題。
此外，今年7月，經(jīng)緯恒潤發(fā)布公告，公司增強現(xiàn)實抬頭顯示產(chǎn)品AR-HUD已獲得國內(nèi)某主流車企的平臺級產(chǎn)品定點，具有高分辨率、視場角大、成像距離遠、畸變小，亮度高、色域?qū)挼葍?yōu)勢，多個車型的AR-HUD產(chǎn)品將于明年量產(chǎn)，目前還在針對十余個車型進行產(chǎn)品開發(fā)。
另一家國產(chǎn)HUD供應商瀚思通，則是業(yè)內(nèi)唯一具備DLP、TFT雙主流技術(shù)路線及自研LCoS PGU光機的廠商，并且推出了全球首款基于QNX系統(tǒng)的AR-HUD產(chǎn)品。公開信息顯示，該公司將于2022年中旬升級AR-HUD 2.0（基于LCoS，Android系統(tǒng)，普通擋風玻璃），突破12米遠顯示，88寸大畫面。
同時，該公司是國內(nèi)首家獲得海外高端車型前裝HUD項目定點并實現(xiàn)量產(chǎn)的廠商。目前，瀚思通已經(jīng)參與國內(nèi)數(shù)十款新車的AR HUD前裝量產(chǎn)項目，去年在浙江新昌也新建了華東智造基地配合前裝量產(chǎn)。
此外，軟件供應商也在進入市場割據(jù)階段。此前，HUD尤其是AR HUD的軟件引擎，主要有HUD硬件廠商自研、主機廠自研、地圖導航及座艙系統(tǒng)方案商幾種形態(tài)。
比如，東軟集團也在此前智能座艙產(chǎn)品、全球?qū)Ш狡脚_、T-Box/5G Box、車路協(xié)同C-V2X、輔助駕駛等業(yè)務基礎(chǔ)上，推動增強現(xiàn)實抬頭顯示系統(tǒng)（AR-HUD）等一系列新產(chǎn)品的研發(fā)。
目前，該公司的AR-HUD軟件方案融合專業(yè)導航技術(shù)、采用多種核心軟件算法及交互設計界面，可支持高度定制化，可靈活適配各種硬件產(chǎn)品，目前已與多家主流汽車廠商合作，即將進入量產(chǎn)狀態(tài)。
與此同時，合資品牌也開始進入新一波HUD的搭載上車周期。
比如，即將于9月開始交付的日產(chǎn)新一代純電動車ARIYA，基于日產(chǎn)CMF－EV電動平臺打造，也將搭載來自松下的大屏幕WS HUD，首次集成ProPILOT 2.0輔助駕駛系統(tǒng)信息，并基于車載以太網(wǎng)提供高速通信。
雖然，很多新玩家入局，但是AR-HUD技術(shù)還面臨著許多的難點。
四大技術(shù)難點
當前AR-HUD面臨著以下幾方面技術(shù)難點：
一、畫面調(diào)整
AR眼鏡用戶都知道，當我們佩戴眼鏡時，視線需要放到某一個合適的范圍，這樣才能看清楚顯示畫面（該參數(shù)為EyeBox）。同樣，AR-HUD也有這一問題。由于駕駛員的身高各不相同，導致每個人的行車視角都不一致。如何調(diào)整AR-HUD投射的畫面，使之避免出現(xiàn)畫面發(fā)虛、錯位等問題，比較考驗HUD廠商的能力。
據(jù)了解，華為AR-HUD的解決方法是利用IMU（慣性傳感器）以及DMS（駕駛員監(jiān)控系統(tǒng)）來監(jiān)控行車狀態(tài)，然后實時對顯示畫面進行調(diào)節(jié)，以達到畫面穩(wěn)定的目的。
松下在CES 2022上發(fā)布的AR HUD 2.0版本，里面新增了眼動追蹤系統(tǒng)，美國松下汽車系統(tǒng)公司首席技術(shù)官Andrew Poliak說道：
"松下AR-HUD 2.0延續(xù)了將集群和HUD等顯示域向上集成到中央信息娛樂計算模塊的趨勢。通過將我們專有的眼動追蹤技術(shù)整合到AR-HUD中，我們可以了解駕駛員的正在注視的位置，然后將AR圖像與現(xiàn)實世界更準確地匹配和聚焦，從而提高駕駛員視野中圖像的保真度。"
二、虛實融合
FUTURUS創(chuàng)始人徐俊峰指出：“AR-HUD最難的就是通過3D光場顯示技術(shù)呈現(xiàn)虛擬世界，以及虛實實時融合技術(shù)?！?/span>
想要實現(xiàn)畫面虛實融合，首先就需要實現(xiàn)畫面虛像的連續(xù)變焦，由于車輛處于實時運動狀態(tài)，虛像與現(xiàn)實的融合效果也需要實時做出調(diào)整，這需要引入多種傳感器進行協(xié)同工作，并且對于算法也有著很高的要求。
目前為了實現(xiàn)更好的顯示效果，有些廠商推出了雙焦面HUD產(chǎn)品。所謂雙焦面，指的是把投影畫面投射到兩個不同的焦面當中，其中近距離焦面顯示車速、行駛里程等信息，而遠距離焦面用于顯示導航指引、切線指引等信息。
前大眾ID系列純電動車采用的就是雙焦面AR-HUD方案，而近日，國內(nèi)華陽多媒體宣布其AR HUD產(chǎn)品雙焦面技術(shù)已經(jīng)實現(xiàn)突破，采用的是單PGU設計方案。
值得一提的是，目前很多已量產(chǎn)的AR-HUD產(chǎn)品實際上仍無法很好實現(xiàn)虛實融合效果，前面所說的雙焦面也只是一個過渡方案，所以也有人把這部分產(chǎn)品稱之為“假AR-HUD”。
如果想要實現(xiàn)“真3D”效果，目前主流的技術(shù)路線有兩種：一是全息光波導技術(shù)，這一技術(shù)的代表企業(yè)有DigiLens，二是激光投影技術(shù)，代表企業(yè)有松下以及WayRay。
去年WayRay就展示了一款概念車型Holograktor，該車型配備了全息顯示技術(shù)Deep Reality Display，可以實現(xiàn)3D AR的動畫效果。
據(jù)悉，激光投影技術(shù)的主要原理為：當包含高透光聚合物薄膜的玻璃受到激光裝置照射時，能生成明顯的3D圖像。WayRay表示，它能做到比現(xiàn)有的HUD具有更大的視野，并且在零到無窮遠之間的不同視覺深度下，信息可以顯示得更亮。這意味著它在陽光直射的狀態(tài)下，依然能很好地工作。
三、成本問題
據(jù)了解，寶馬5系選裝AR-HUD價格為11600元，奧迪A6L價格更是高達18700元。AR-HUD成本較高，成為了限制它推廣的重要原因之一，目前市面上搭載AR-HUD的量產(chǎn)車型有奔馳S級、奧迪A6L、紅旗E-HS9、大眾ID4等，以豪華車型居多。
AR-HUD產(chǎn)品售價較高，究其原因，與制造工藝難度大、定制化程度高等因素有關(guān)。
國內(nèi)汽車計算平臺提供商布谷鳥科技指出：從光學的角度來看，擋風玻璃是自由曲面，而為了形成不失真的圖像，就要求HUD中的凹透鏡發(fā)出非常精確的圖像。因此，在制造大鏡片的過程中對容差的要求非常嚴格，大陸集團HUD非球面反射鏡采用塑料注塑成形方法生產(chǎn)，整個表面的容差在 5 微米 (0.005 mm) 以下，需要使用十萬級或萬級無塵室車間。
此外，國內(nèi)HUD生產(chǎn)廠商Futurus表示，汽車生產(chǎn)研發(fā)期間，每一次車型的微小調(diào)整、擋風玻璃角度的變化，都需要相應地調(diào)整HUD光路設計方案，特別是核心部件光學曲面鏡。如果車身傳感器布局出現(xiàn)變化，HUD的數(shù)據(jù)接入也需要相應調(diào)整。這也注定了AR-HUD很難實施批量化、模塊化打造。
四、體積問題
前面提到要實現(xiàn)虛實結(jié)合的效果需要保證HUD產(chǎn)品提供比較大的FOV以及VID。但隨著顯示尺寸變大，成像設備的尺寸也會隨之增大。比如裝配在奔馳S級車上的AR-HUD，體積就達到了27L，而相較之下，W-HUD等傳統(tǒng)產(chǎn)品的體積只有4-6L。
為了縮小AR-HUD體積，目前主流的方法是優(yōu)化光路設計，如縮小PGU與反射鏡距離，又或者引入新的波導技術(shù)等。
有意思的是，也有廠商設想過在汽車中引入AR眼鏡以完善導航體驗。三星曾經(jīng)在美國專利商標局發(fā)布了一個關(guān)于增強現(xiàn)實眼鏡的專利申請：駕駛員佩戴AR眼鏡，通過內(nèi)置的導航應用程序，可實現(xiàn)變道提醒、目的地導航等功能。此外，該專利中內(nèi)部車載攝像機可以識別用于控制用戶界面或向系統(tǒng)發(fā)送命令的用戶空中手勢。
華為在去年也公開了一件智能穿戴設備相關(guān)專利，專利公開號為CN113686350A，專利中提到可以利用AR眼鏡設備補充顯示時間、車速以及油耗等信息。
結(jié)語
AR-HUD目前體驗仍不算完美，還有前面所提到的眾多問題需要解決，但是它的技術(shù)以及市場潛力不言而喻。
根據(jù)高工智能汽車研究院發(fā)布的數(shù)據(jù)，2019年國內(nèi)新車HUD搭載量為28.51萬臺，2020年則增長近1倍至58.01萬臺；預計到2022年HUD前裝搭載率將超過10%，2025年國內(nèi)前裝滲透率將達到25%，市場空間近100億元。
目前，HUD賽道吸引了國外偉世通、日本精機、日本電裝、德國大陸以及國內(nèi)的華陽集團、江蘇澤景、Futurus、瑞思華創(chuàng)等廠商入局。
不過值得注意的是，目前也有觀點指出，AR-HUD只是未來實現(xiàn)完全自動駕駛的一個過渡技術(shù)，畢竟實現(xiàn)自動駕駛后，AR-HUD抬頭顯示的便利，對于用戶而言，也就顯得無足輕重了。不知道你們持有什么樣的一個觀點呢
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