浅谈汽车设计下一代 AR-HUD的发展

随着汽车的电气化和连接程度越来越高，抬头显示 (HUD) 的未来正在迅速改变。特别的是，增强现实抬头显示 (AR-HUD) 已成为智能驾驶舱设计的核心要素，有助于通过驾驶辅助和安全功能提升整体驾驶体验。设计下一代 AR-HUD 时，需要牢记几项技术要点。

视场 (FOV) 和虚拟图像距离

视场是 AR-HUD 解决方案的重要参数之一，因为它会直接影响驾驶员所看到的图像的尺寸。德州仪器（TI）DLP4620S-Q1 DMD 等 DLP 技术可实现 15 度以上的视场，可为驾驶员在多个车道上投影信息。

虚拟图像距离指示图像的投射距离，以及驾驶员能看到前方多远距离的投影图像。由于驾驶员需要提前知晓道路障碍等情况，这在车速较高时特别重要。更重要的是，更长的虚拟成像距离（大于7.5m）可以极大的减小因为驾驶员目光在 HUD 与实际场景图像聚焦切换时 (Convergence) 而带来的眩晕感；抵消因为车辆振动，驾驶员姿势调整等带来的移动视差 (Movement Parallax) 从而更精准的进行 AR 融合，增强驾驶体验，保证驾驶安全。当前使用 DLP 芯片的 AR-HUD 设计可将图像投影到驾驶员前方 2 至 20 米的距离，与传统 HUD 相比，可显著扩大虚拟图像距离，如图 1 所示。

图 1：采用 DLP 技术的 AR-HUD 图像距离范围

图像质量

需要注意的是，在这种情况下，图像质量好并非等同于分辨率更高。图像质量与多个变量有关，包括图像刷新率、颜色深度、亮度等。与当地电影院不同，在混乱、甚至不可预测的汽车户外环境中控制图像质量是一件非常有挑战性的事情。白天和夜间的光照不同，因此汽车的 AR-HUD 解决方案必须能准确维持色深和一致的高对比度，从而在各种驾驶条件下正常投影。

例如，德州仪器的 DLP4620S-Q1 符合汽车标准的芯片组可与 LED 或激光器和光学系统一起使用，实现高达 125% NTSC 色域的高饱和颜色。DMD 还可实现 15,000cd/m² 以上的超高亮度，并具有超过 5000:1 的高动态调光比。借助全新的 FMV (filled mirror via) 像素工艺，DLP4620S-Q1 可以进一步在系统设计不变的前提下提升 >35% 的对比度。这些特性组合有助于在各种环境下向驾驶员提供鲜明的图像。

开发选项

对于大部分的汽车 AR-HUD 解决方案而言，要满足产品和客户的需求，需要多个开发人员协作开发。AR-HUD 解决方案是集成式解决方案的一部分，集成式解决方案还包括高级驾驶辅助系统 (ADAS) 和其他部分，各部分通过协同工作才能提供更好的驾驶体验。

德州仪器拥有宝贵的开发经验和由相关合作伙伴组成的 TI 设计网络，可帮助开发适用于德州仪器各种半导体器件解决方案的产品和服务。

结语

AR-HUD 可将挡风玻璃作为焦点来投影所有相关数据（如速度和道路障碍），同时使驾驶员关注前方道路情况。随着汽车的连接程度持续提高，AR-HUD 有助于提高驾驶员和乘客的安全性，并改善整体驾驶体验。德州仪器 DLP  技术还将继续实现高性能分辨率、亮度、效率、对比度和颜色，从而帮助汽车设计人员设计下一代 AR-HUD。