AR-HUD再突破！蔚來ET9首發搭載“共軸光場”AR-HUD

電子發燒友網報道（文/樑浩斌）AR-HUD是一種融合了AR增強現實和HUD擡頭顯示的車載顯示技術，通過將信息投影在前擋風玻璃上，給駕駛員提供車輛行駛等各種信息，並且將導航等信息與實際路面融合，提升駕駛員的用戶體驗。

今年以來，AR-HUD的搭載量明顯增多，從下游的新車搭載率，以及上游系統集成廠商的新品推出，都能夠看出AR-HUD正在得到更廣泛的應用。去年12月21日的蔚來NIO Day2024上，蔚來正式發佈了ET9，這款車型在行業內首發搭載了藍寶石全焦段AR-HUD，官方介紹該HUD可以實現近焦 5 米處 31 英寸，遠焦 15 米行業最大的等效 120 英寸畫面，並且可變焦，給到用戶真實的空間感。

那麼蔚來ET9上搭載的AR-HUD發展到什麼地步了？市面上各家AR-HUD又有哪些區別？

“共軸光場”技術，解決AR-HUD體驗痛點

在發佈會上，蔚來對AR-HUD的介紹比較簡單，除了上述提到的變焦能力外，在官方PPT上還提到了全球最高標準空間貼合算法，以及<20ms 端到端延時。

傳統W-HUD主要顯示基礎的駕駛信息，包括車速、限速提醒、行車路線圖、智駕感知場景渲染等信息，起到替代常規儀表盤或是對常規儀表盤的補充顯示作用，讓駕駛員視線保持在正前方，避免爲了看儀表盤而分散前方注意力，提高行車安全。

對於W-HUD，其實目前也面臨一些問題，最基礎的是顯示上的亮度、對比度、色彩、均勻度等指標，在陽光下等強光環境時的顯示效果，這些指標與圖像生成單元緊密相關。另外還有顯示畫面的分辨率、清晰度等，有些車型搭載了高分辨率的W-HUD，但實際觀看體驗卻給人一種模糊感，這需要針對不同車輛進行特定方向的優化；又比如一些車型搭載的W-HUD觀看時間長了用戶容易出現眩暈感，這與自由曲面鏡的設計相關，因爲HUD畫面越大，參與成像的擋風玻璃面積越大，畸變越嚴重，大大提高了設計難度。

對於AR-HUD而言，不僅面臨傳統W-HUD所存在的固有難題，還要解決AR增強現實的技術難點，包括如何實現與現實場景結合，在HUD中提供縱向深度的視覺感知。

而爲了解決AR-HUD的體驗問題，在光學設計層面，FUTURUS推出了“共軸光場技術”，將近層大尺寸W-HUD和遠層連續變焦AR多焦面光場成像結合，通過共軸光場不同真實距離的畫面來切換顯示的方式，比起單畫面近大遠小模擬，能帶來更真實的距離感。同時通過核心光路的創新設計，確保畫面顯示的高度穩定性，避免眩暈感。

AR-HUD還存在一個問題是，因爲顯示內容需要與現實場景結合，那麼從感知現實場景到渲染畫面到HUD中的延遲就會對用戶體驗造成很大影響，比如當即將到達分岔路口，AR導航的箭頭由於延遲，與路口真實環境出現誤差，就會讓AR視覺效果大打折扣。

針對延遲問題，在軟件和算法方面FUTURUS專爲AR-HUD開發了AR Kernel引擎，融合了整車姿態捕捉及延時補償算法，通過多傳感器與高幀率、高實時的3D渲染，實現AR顯示內容與真實環境的精準配合，在蔚來ET9上甚至實現了<20ms 的端到端延時。

總結下來，AR-HUD在體驗上，主要是在硬件上要實現穩定、清晰、高亮度和高對比度的畫面，以及具備更加真實的距離感。在算法和軟件上，要令AR內容顯示延遲儘可能降低，同時顯示的畫面需要與真實路況相匹配，準確顯示在相應的位置，並能夠實時與現實世界聯動。

市面上的AR-HUD技術路線

AR-HUD的硬件上，核心的部分主要是圖像生成單元PGU，佔到AR-HUD總成本的50%，其次是光學鏡組可以佔到總成本的20%左右。而AR-HUD的PGU目前有多種技術路線，包括TFT、DLP、LCoS、LBS等。

TFT的PGU方案就是使用我們在顯示屏上常見的TFT薄膜晶體管來驅動像素點開關，相當於TFT液晶顯示器作爲AR-HUD的光源。TFT在W-HUD上較爲常見，但在AR-HUD上應用，由於投影距離固定，因此只能用遠小近大的方式來模擬“AR顯示”，不過也可以通過光學結構的設計和軟件算法的優化來提升體驗。

DLP是德州儀器的專有技術，也被稱爲DMD數字微鏡。DLP過去已經在一些像素大燈以及投影儀上廣泛應用，作爲一種顯示和光控制技術，DLP自然也能夠用於AR-HUD上，包括奔馳S級上採用的日本精機AR-HUD、國內的HUD巨頭華陽等，都採用這項技術路線。

本質上DLP是通過數百萬個微型鏡片對光源進行反射，因此可以實現極高的亮度、更大的視場角，還可以實現更遠的虛擬成像距離，這都是完美契合AR-HUD需求的。不過作爲德州儀器壟斷的一項技術，目前採用DLP技術的AR-HUD成本也較高。

LCoS即硅基液晶，與DLP類似，都是一種反射型的顯示技術，一般由集成驅動電路和像素電極的硅基背板、液晶層、透明導電層和反射鏡組成。在工作時，LCoS系統需要使用大功率LED、激光等提供強光源，光從背面照射到芯片上，經過液晶層調製，從同一側反射出來。

LCoS的優勢在於，由於光路緊湊，反射型顯示可以減少光衰減，亮度高；在小芯片尺寸裡，可以集成大量像素，幫助縮小AR-HUD體積的同時還能 實現極高的分辨率；由於是反射型顯示，所以對比度極高。不過與DLP相同的是，LCoS成本較高，比如要避免彩虹效應，就需要使用三片LCoS系統，給AR-HUD帶來了更大的成本壓力。目前LCoS路線的AR-HUD產品，主要是華爲在供應，但已經有越來越多的企業開始入局LCoS的AR-HUD，包括水晶光電、瀚思通、華陽等都已經推出相關產品。

最後是LBS技術，也就是激光束掃描，是通過MEMS振鏡，將激光光源投射到前擋風玻璃上，原理上有點類似目前主流的MEMS激光雷達，可以採用兩個MEMS振鏡來分別進行橫向和縱向像素的投射，提高分辨率。不過目前還未見到真正落地到量產車型上的應用。

小結

AR-HUD的滲透率越來越高，根據一些市場數據，在25萬-30萬元車輛的區間，去年4月AR-HUD標配率已經達到16.1%。對於AR-HUD來說，目前技術方案還未統一，除了目前主要的四種方案之外，還有大面積光波導等技術方案正在開發中。隨着汽車智能化的繼續普及，AR-HUD也還會有極大的市場發展空間。