FUTURUS｜从前瞻到量产，ARHUD的技术演变与未来
近日,一年一度的高工智能汽车金球奖评选颁奖典礼同期揭晓,FUTURUS未来黑科技以其卓越的技术实力和市场表现,荣获中国市场智能汽车产业链“年度投资价值企业”、“年度技术突破奖”两项殊荣。
2024(第八届)高工智能汽车年会暨年度金球奖评选颁奖典礼在上海汽车城瑞立酒店隆重举行。FUTURUS未来黑科技光学科学家方涛博士受邀出席活动,发表《从前瞻到量产,ARHUD的技术演变与未来》主题演讲。
以下为方涛博士现场演讲实录,略有删改:
大家好,我是FUTURUS未来黑科技的方涛。非常感谢高工智能汽车的邀请,能在这样一个公开、隆重的场合,跟大家一起探讨HUD行业的未来发展问题。我今天分享的题目是——《从前瞻到量产,ARHUD的技术演变与未来》。
HUD技术1960年代从飞机应用起步,1990年代开始上车,期间经历了漫长的技术迭代过程,目前已经从高端车型应用进入普及阶段,中国市场逐步引领了全球HUD应用的发展。随着舱驾融合的发展,以及HUD的技术突破,HUD逐渐发展为智能座舱第一屏,带来革命性的产品体验。从装配量数据和市场渗透率来看,2023年汽车HUD市场渗透率突破10%,已过市场临界点,2024/2025年市场渗透率仍将快速提升,预计2024年全年渗透率可能接近20%。
从不同类型的HUD市场份额数据来看,2023年中国乘用车前装HUD装配量217.4万辆,其中ARHUD占比10.5%,WHUD占比88.4%。CHUD已经逐步被市场淘汰, 2024年装配量接近于零。ARHUD前装装配量快速增长,2024年H1占HUD整体市场的比例达到 27.4%,WHUD长期占据主流位置,但占比逐渐被ARHUD侵蚀。
WHUD和ARHUD虽然都是抬头显示技术,但在基础功能性和驾驶体验等方面存在显著差异。
功能性维度:WHUD主要显示基础驾驶信息,如车速、限速提醒、行车路线图等,主要目的是替代仪表,减少驾驶员在行车过程中低头查看仪表盘的次数,从而避免分散注意力并提高行车安全性;ARHUD不仅能显示基础驾驶信息,还能改变驾驶员与驾驶环境交互的方式,提供更直观的驾驶体验。通过增强投影,将虚拟图像与实际道路情况融合,使导航信息与车道线融合,实现沉浸式驾驶体验。
驾驶体验维度:WHUD提升了一定的驾驶安全性和便捷性,但相较于ARHUD,其增强现实效果有限;ARHUD大大扩展并增强了驾驶员对于驾驶环境的感知,提供更加详尽的行车信息,不仅提升了行车的安全性,也增强了行车的舒适度。近些年来,ARHUD也成为了很多中高端车型上市不可或缺的产品亮点,受到了越来越多用户的认可和追捧。
观察盖世汽车发布的《2023年乘用车HUD市场分析及消费洞察白皮书》数据,我们可以发现:从HUD显示内容的需求来看,用户更关注与行车相关的信息,其次是智能驾驶相关的信息,而与娱乐等其他场景相关的需求相对较弱。目前的HUD产品,包括WHUD和ARHUD,对于用户显示内容需求的满足,做得非常到位,无论是AR导航、行车状态预警、智驾显示这些常用需求,还是看电影和用户个性化显示这些目前非刚需的需求,我们已经能够在很多已经上车的HUD产品上体验到。
但是从用户期待的HUD体验角度而言,似乎还存在一些问题:画面清晰度、导航和自动驾驶功能是用户最看重的HUD体验要点,这同样也反映出这些基础的功能显示目前仍旧存在很大问题。根据调查数据显示,约有83.3%的用户认为在复杂路口导航信息不够明确,尤其是在阳光强烈的情况下,显示清晰度和亮度无法自适应调节,这成为用户目前使用中的痛点。因此,用户希望改善的主要体验点是画面清晰度,约有84%的用户希望HUD能够提升画面清晰度。
功能性的需求其实很好满足,用户体验的提升却是一个综合性的课题,那么到底该如何提升HUD的产品体验呢?
WHUD的用户体验,除了常规的稳定性、可靠性、耐久性之外,HUD的品质主要是看显示画面的画质,以及画面的眩晕感。
画面的亮度、对比度、均匀度、色彩、细腻程度,这些画面质量相关的体验,主要跟图像生成单元相关。而HUD需要夏日正午和夜间等极限场景使用,对画面的最大最小亮度要求极其严苛,动态范围跨度高达百万。有没有眩晕感,主要跟自由曲面镜的设计和管控相关,其中HUD画面越大,参与成像的挡风玻璃面积越大,畸变越严重,设计难度呈指数级提升。
FUTURUS在过去的8年里,投入了很多资源做技术难题攻关。不但自研了专利的PGU技术解决了画面质量和热管理冲突的难题,还自研了光学设计工具,解决挡风玻璃和自由曲面镜的设计难题,专门针对人的感官体验,建立人的主观感受与数学函数之间的关系,设计工具定义了数万个优化函数,用来优化光路里所有光学元件。
而对于ARHUD来说,要想规模化上车,则需要实用性和AR融合体验两个维度去综合考量。
对于实用性维度,ARHUD需要兼顾WHUD的功能,不能有重影、眩晕、不清晰等问题,让驾驶者长时间观看和使用,也不会有任何的不适。
从AR融合体验角度来看难度则更高,一个真正的AR增强现实融合显示技术,又分为硬件和软件,其中硬件主要指ARHUD具有光场的效果和三维的纵深感,软件指结合整车架构开发的一整套AR空间计算和延迟处理的AR引擎和内核。
基于对ARHUD产品的深度洞察,FUTURUS推出了革命性的光场ARHUD产品。该产品集成了独有的ARKernel® 渲染引擎,在硬件和软件层面均实现了跨越式提升。光学硬件设计赋予显示更强的空间感和纵深感,软件通过大量优化,实现了物理世界与数字世界的实时融合,带来前所未有的沉浸式体验。
光场ARHUD技术已臻于成熟,无论是技术参数还是用户体验,都显著领先于当前市场上的同类产品。凭借其卓越表现,该产品已获得广泛的主机厂客户认可,并连续获得国内头部新势力主机厂的战略车型项目及吉利集团旗下多款车型项目定点。2025年3月,光场ARHUD将规模化量产上市,为用户带来极致驾驶体验。
FUTURUS自2019年起组建算法团队,历经六年专注研发与迭代,成功打造了独家AR空间计算引擎 AR Kernel®。该引擎融合多传感器算法、空间运动姿态捕捉以及延时补偿技术,支持高帧率、高性能的实时3D渲染。在弯道、近距离跟车等关键驾驶场景下,ARHUD显示的内容可与真实驾驶环境精准贴合,展现出卓越的空间感、层次感、距离感和指引效果,实现了更自然的AR融合效果和沉浸式视觉体验。FUTURUS在实车测试中也积累了丰富的数据支持,目前已有6台路试车辆,总测试里程突破10万公里,为产品性能验证和用户体验优化提供了坚实基础。光场ARHUD正是FUTURUS倾力打造的一款战略产品,我们对此充满信心,并相信它将重新定义ARHUD的体验标杆,请拭目以待。与此同时,FUTURUS针对光场ARHUD进行了全面的技术储备。截至目前,公司已申请国内外专利近600件,其中发明专利近6成、国际专利 61件。作为近四年来全球HUD技术领域专利申请数量最多的中国企业,FUTURUS在ARHUD专利申请数量上更是位居全球第一。
最后,想谈一些关于行业发展的问题。
在当前汽车行业追求降本增效的大背景下,主机厂对ARHUD厂商提出了更高的期望,要求在保证更高分辨率和优质视觉体验的同时,能够控制成本,提高产品的市场竞争力。在这样的环境下,“高性价比”成为行业普遍关注的目标。一些厂商为争夺市场份额,可能采取价格竞争策略。这种价格导向的方式,虽然能带来短期的市场份额,但也可能导致产品同质化,缺乏足够的差异化优势。
FUTURUS认为,价格竞争并非长远之计。推动ARHUD行业的健康发展,应侧重于 “高品质”与 “良性降本”,以用户体验为核心,通过优化工艺、提升生产效率和规模化应用来降低成本,同时提升产品的综合价值。
汽车行业的新车研发周期较长,终端用户对功能配置的反馈通常滞后,这使得产品品质和用户体验成为决定市场前景的关键因素。高品质的HUD不仅能满足用户需求,提升驾驶舒适性和安全性,还可逐步取代传统仪表,推动HUD成为行业标配,带动市场持续扩展。反之,低品质HUD因体验不佳,不仅可能被弃用,甚至会影响整车销量,最终被传统仪表或中控屏取代,导致市场下行萎缩,供应链各方均将失去发展的空间。
FUTURUS始终坚持以高品质为导向,致力于通过技术创新和差异化设计,推动ARHUD技术的普及和行业标准化。我们相信,优质的产品将推动市场的良性发展,也为供应商带来持续发展的机会。ARHUD作为一项与用户日常驾驶息息相关的技术,具有广阔的前景,FUTURUS愿与行业伙伴共同推动ARHUD行业朝着高质量、可持续发展的方向前行。
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主题：未来|驾驶体验|FUTURUS未来黑科技