搞机试验室丨HUD进化史

不知道大家在学车的时候，会不会因为挂挡看挡位和加速加挡时偷看仪表盘的时速而被教练骂的狗血淋头呢?

布灵每每回忆起学车的血泪史，脑子里都只有教练的吼声：“看路看路看路！”。那时候，布灵还不知道这个世界上有HUD这等好东西！这简直就是在造福人类啊！

HUD的坎坷上车史

理所当然，HUD最大的功能价值就是让大家开车不分心，好好看前方啦！

同时，从看路切换到看传统仪表盘，用户需要分别进行远近距离的眼球对焦，而频繁切换会导致用眼疲劳，所以HUD也在很大程度上减轻了驾驶员的眼睛疲劳程度。

其实HUD最早的应用是二战末期，主要用在战斗机上。由于该功能能让飞行员头部向上运动的同时，向前进方向注视的情况下查看到相关信息，不用低头检查仪表盘，所以学名是“Head Up Display”，我们也会叫它抬头显示系统。

随着HUD的功能发展，显示的信息越来越多，就成了现代飞机上面用的HUD。

那它又是怎么发展应用到汽车上的呢？飞机上的HUD，玻璃面板上投射的数据和PFD（主飞行显示器）上的数据是一样的，类似于汽车上的仪表盘，数据源来自AFDS(自动驾驶飞行指引系统)。

这么一看，把HUD应用到车上确实是有异曲同工之妙的。因为现在的新型HUD，显示的信息也是包含了传统仪表信息，并在此基础上进行拓展，显示更多辅助驾驶系统的相关数据。

布灵整理了HUD发展的大概时间线如下图：

从表格中可以看出，HUD从飞机应用到汽车上花费了27年，而从第一款应用到汽车上的HUD发展到第一款AR-HUD的出现则是花费了32年之久。

都叫HUD，但差别还挺大的

其实HUD也分为三类，早期汽车上用的HUD，叫做C-HUD。它就有点类似于2010年那会儿教室里安装的幻灯片投影，在方向盘前方、挡风玻璃后方安装一款透明树脂板，用以作为投影介质，现在淘宝上也有的卖。

由于安装简单成本低，所以价格也便宜。但它的缺点也很明显，那就是视觉体验的局限性，还有发生事故时容易发生二次伤害。

后面呢，就衍生出了W-HUD。现在大多数搭载HUD的车型都是W-HUD。它抛弃了C-HUD的单独透明板的成像形式，数据显示可以直接投在挡风玻璃上。

不过，与C-HUD使用的平面化投影介质不同，由于汽车的前挡风玻璃都是曲面，为了保证不同视角下相同大小的投影显示和投影画面的稳定，使用W-HUD时需要把挡风玻璃做成上厚下薄的楔形，玻璃中间还需添加一层PVB薄膜夹层。

并且面对不同车型挡风玻璃的多样性，在HUD的投影尺寸、画面的匹配上也增加了更多的人力和时间成本。

现在还有一种比较新型的HUD多了一个AR的前缀，就是增强现实的意思。AR-HUD严格意义上讲是W-HUD的一种，投影介质都是挡风玻璃。

但与常规W-HUD不同的是，在视觉显示上， W-HUD是平面化显示，不会随肉眼移动而有所改变，而AR-HUD则是立体化显示，能够展示的信息更多，并且能够随视觉的变化进行缩放。

AR-HUD在W-HUD的基础上，除了显示传统仪表盘的相关信息，还结合了ADAS辅助驾驶系统的相关数据，并且添加了车道引导箭头等等指示信息，能够达到虚拟的信息数据与现实环境更大程度融合的体验效果，可以简单理解为AR游戏的体验感。

因此现在的AR-HUD显示方式大多分为上下两层，下层是传统数据，上层是新增的辅助驾驶相关数据和指示画面。这也变成了区分传统W-HUD和AR-HUD的直接方式。

结合表格，我们可以更直观的看到AR-HUD对于另外两种HUD的竞争优势，同时它也能让用户的视线始终保持在正前方，所以AR-HUD已经成为HUD的主要发展趋势。

不过由于AR-HUD的光路需求比较大，体积就会增大，所以搭载该功能的车型都会在挡风玻璃后方挖一个大洞，这样看上去就没有那么美观了。

这也是蔚来ET5无法安装AR-HUD的主要原因，中控前轴短，确实无法满足HUD安装的空间需求。

这三种HUD主要都是由图像生成单元（PGU）和光学显示系统两部分组成。例如AR-HUD的成像方式，布灵简单地画了一下：

通过简单的示意图能感受到，其实最影响视觉体验的是影像源。影像源部分的成像技术主要分为TFT，DLP，LCOS和LBS这四种形式。我们不需要知道它们具体的成像原理，但是我们可以了解一下它们的优劣对比。

TFT技术早期用的比较多，现在在市面上比较常见的成像技术大多数是DLP技术。

LCOS、LBS这两种技术比较新，华为最新为飞凡R7提供的AR-HUD就使用到了LCOS技术，画面显示和耐温程度等等会有优势。LCOS技术成熟度比较高，目测它也会成为以后发展的主流趋势。

另外，今年8月英飞凌发布了全新的MEMS光学模组，体积更小巧并且支持定制，不过距离搭载到车载HUD上还需要时间。

如何鉴别HUD的好用程度？

了解完四种具体成像原理的优劣对比，再让我们从整体上看看如何鉴别HUD的好用程度，推荐大家看两个参数，成像距离和视场角。

HUD的成像距离越远，眼睛就不需要来回切换对焦，越不易产生疲劳，所以这个参数是越远越好。

视场角是水平和垂直两个角度，他们代表了投影的范围，结合成像距离，共同组成了大家经常在宣传中看到的“等效XX寸”的巨幕。

就和看电影一样，大家买票的时候一般都会偏向于全景影幕厅，并且选择中间偏后排的位置进行观看，这样能获得比较好的视觉体验。离屏幕的距离就像是“成像距离”，而视场角则决定了屏幕的尺寸，这两个参数决定了HUD的视觉体验。

目前AR-HUD凭借更远的成像距离，更大的投影视场角，成为了主流发展趋势。布灵也整理了五款搭载AR-HUD的车型做了简要对比（由于有几款车型没有对应的视场角数据所以表格中未出现）：

综合对比下来，奔驰EQS和宝马740Li AR-HUD的视觉体验应该是最好的。

当然，这些影响要素还需要结合HUD本身的成像技术展现来进行综合评判，环境光线、使用时长和安装品控等等都能直接影响到用户的体验反馈，这也导致了目前很多用户对HUD功能褒贬不一的现象。

HUD尚未普及，AR眼镜也上车了

前文中提到蔚来ET5无法安装AR-HUD，但蔚来推出的AR眼镜在一定程度上弥补了蔚来用户在AR体验上的不足。并且同为新势力的理想L9也推出了AR眼镜，让智能座舱的体验更加未来化。

其实按照近几年“元宇宙”“人工智能”“可穿戴设备”等概念大火的趋势来看，布灵觉得未来的HUD变成可穿戴设备的一部分也不是没有可能的。

毕竟再往前追溯HUD的前身，美国F-35战斗机的ESA头盔就是可穿戴设备。它结合了全球地形数据库和卫星，把性能参数和火力参数等等数据显示在飞行员眼前的一块玻璃上，可以随飞行员的脑袋360度转动。但是造价很高，价值40万美金。

而前段时间谷歌发布的新款AR眼镜着实也是火了一把，这款眼镜相貌平平，但配备了麦克风、摄像头以及透明显示器。最大亮点是可以实时翻译你听不懂的语言，把语音转换成文字呈现在你的眼前。

这款眼镜针对翻译领域，那HUD变成可穿戴设备应用到汽车领域也不是不行。

假设以后买车送可穿戴设备，只需要与车互联，就可以显示整辆车的相关数据，除了让功能更加完善、体验更加真实，也能让汽车内饰变得更美观的同时降低HUD与不同车型适配的研发成本。

当然，以上也是布灵的畅想所言，毕竟未来的事情，谁说的准呢！