智能座舱显示不再只以屏幕为显示介质和体验中心了。以后的车型除了需要有中控屏、副驾驶屏幕满足娱乐需求以外,还必须要有基于投影技术的“新视界”方案。
文中总结的三种趋势应用:
1. AR-HUD + 数字投影大灯(DLP)
2. AR-HUD + 高密度像素投影大灯(LED Matrix)
3. PHUD + 高密度像素投影大灯(LED Matrix)
对于入门级车型,驾驶员在驾驶场景下获取信息只能通过仪表屏幕和显示屏。而由于人机布置的关系,无论屏幕的显示多么地细腻,驾驶员要获取信息都必须要调整眼睛的视角——也意味着视线需要脱离驾驶路面。

图: FUTURUS AR动态渲染
AR-HUD和数字投影大灯的融合

图:ARHUD与数字投影大灯的技术对比
AR-HUD和数字投影大灯就是为了能够更安全、更轻松地驾驶而出现的技术,虽然里面都有用到如DLP投影、LCOS投影相关的技术,但两者表现出来的应用场景却不尽相同。
AR-HUD将约7米远的虚像信息投射在玻璃上,让数字信息与路面车辆、自行车、行人甚至餐厅、店铺等现实世界的信息进行融合。



而在夜间,集成投影技术的数字投影大灯秒变指路神器,可以根据不同路况的驾驶场景切换照明状态。可以说,数字投影大灯既包含了适应性照明(按需照明)的功能,又能够通过照明像素的切换进行具像化的信息显示。

图:华为XLight数字大灯膜组

图:华为XLight数字大灯投射礼让行人图案

图:奔驰S级投射变道提醒

图:尊界S800 投射充电状态信息
甚至,还能够投射出一些游戏画面和自定义画面来增强趣味性。

(图:享界S9交互式大灯跟随脚印的交互)

图:数字大灯投射动态生日图案场景
因此,AR-HUD和数字投影大灯因为显示的位置和应用场景的差异,它们之间并不冲突,而是以融合的方式出现在智能座舱里。
关于数字投影大灯介绍,之前的文章里也有详细介绍过,在不同的道路场景下,有非常丰富的适应性照明应用。关于数字投影式DLP大灯,你需要了解的信息都在这里
虽然都是投影,门道不尽相同
从公开的信息来看,华为的XLight、奔驰、奥迪的投影式数字大灯,都是应用基于德州仪器(TI)生产的DLP模组。其中,DLP模组中的DMD芯片一直是业内一道很高的门槛,想要越过去并不容易。
数字大灯的应用因为照明灯光为白光单色,因此数字大灯的投影系统相对AR-HUD的三色RGB投影系统应用要更简化一些(简化并非简单)。

图:基于DLP的数字投影大灯原理示意

图:华为基于DLP的XLIGHT数字投影大灯模组
当中的DMD芯片的神奇之处在于,在方寸的芯片尺寸上构建了百万个可以翻转角度并且可以独立控制的铝微镜。大灯一般搭载130万像素的DMD芯片。

图:DMD芯片上的微镜翻转的角度决定像素的亮灭状态的切换

图:华为XLight像素显示原理示意
大概是因为大灯的工作条件苛刻的原因,DMD芯片的DLP光机仍是首选。但在AR-HUD系统,方案就有点百花齐放的意思了。
除了DMD(数字微镜)的DLP光机以外,还有LCOS(硅基液晶)光机方案、TFT-LCD(液晶显示)光机方案。
DLP光机方案AR-HUD的投影需要具备RGB三色光源,大部分的系统基于单DMD芯片的方式构建,通过三个独立的R、G、B光源分时点亮,也就是说投影在任一时刻显示R、G、B单色,当三色切换的频率足够高时,显现出来的画面就成了多彩色了。

图:独立RGB三色光源与DMD芯片的协同工作原理示意

图:DMD芯片上任一时刻只反射单色颜色的光线(像素)

图:奥迪基于DLP的AR-HUD 组成示意
华为自研的LCOS光机方案原理是在CMOS芯片上通过液晶控制光的反射,进行形成像素。

图:华为基于LCOS光机的XHUD组成示意
TFT-LCD光机方案通过最成熟的TFT液晶显示屏作为显示源替代DLP和LCOS光机。

图:应用于奥迪Q4-Etron的基于TFT-LCD的AR-HUD模组示意
这三种方案各有优劣,但有一点值得关注的是,DLP光机对偏振太阳眼镜更友好,LCOS和TFT-LCD因为显示的光线是偏振光,在佩戴有偏振镜片的太阳眼镜时视觉效果都会受到一些影响。
虽然如此,但在受到技术平权的风潮推动下,TFT-LCD依旧以小体积、具备较好成本竞争力的特点在W-HUD或AR-HUD市场占有较高的份额。
多种方案并存的投影视界体验
不知道大家有没有留意,前面提到应用数字投影大灯(DLP)的传统豪华品牌好像宝马缺席了!
其实,宝马和保时捷都在应用的是高像素密度的数字大灯。与DLP数字投影大灯不同,他们应用的是集成有高密度像素的LED光源。比如保时捷的数字大灯集成了1.6万个白光LED像素。通过独立控制LED的亮度实现精准的自适应照明功能。

图:保时捷Matrix LED大灯光源芯片

图:保时捷Matrix LED大灯模组
从宝马的iDrive智能座舱规划来看,PHUD会替代掉AR-HUD,形成PHUD + 高像素密度的自适应大灯的“新视界”体验。

图:宝马视平线全景显示系统
最后
AR-HUD和PHUD有各自的成本和体验差异,但综合来看,小编认为PHUD更有性价比,也更符合未来座舱的新体验趋势。至于大灯,数字投影大灯在顶级旗舰车型上可以拉开定位差异,但高密度像素的投影大灯确实更有性价比。
无论是AR-HUD、P-HUD,DLP投影式数字大灯、还是高像素密度Matrix LED大灯,他们都以投影技术的形式改变着我们驾驶场景下的信息呈现的方式。