智慧汽車HUD應用 擴增實境與DLP方案成為關鍵技術

車用中控LCD顯示屏與HUD顯示屏各有使用優勢，兩者對駕駛的車載資通訊系統應用需求不同，也不會產生衝突，未來發展大有前景。Peugeot

車載資通訊技術與應用逐漸普及，傳統透過中控顯示屏呈現數據、資料或行車指引的人機介面其實已經碰到瓶頸，因為車輛駕駛人需要更不影響行車專注力、沉浸式人機互動介面，而車用HUD抬頭顯示技術即成最佳解決方案…

車載資通訊系統越來越成熟，加上車聯網應用市場正夯，對於駕駛者資訊的接收量也較以往用車多了數倍，過往車用電子在指示、引導駕駛額外行車資訊多仰賴指示燈號、儀錶板圖示／數據、中控台LCD屏幕呈現，但在駕駛接收資訊暴增，在維持駕車視野(Field-of-view；FOV)駕駛專注度前提下，新穎的車用有機會成長至910萬輛，甚至有可能成為帶動車用電子成長關鍵技術。

車載資通訊系統  結合AR技術提示車主安全資訊

對於車載資通訊平台或車用解決方案開發業者來說，大量行車輔助資訊透過LCD屏幕呈現是最便捷的選項，甚至可以直接與中控台顯示屏進行設備整合，但中控台LCD屏幕一般低於行車視野FOV甚低，加上資訊過多使得駕駛閱讀數據或指示可能長達20？30秒，駕駛頻頻低頭檢視提示訊息及可能影響行車安全。

相同的應用架構，若改用投影式HUD，透過AR(Augmented Reality)擴增實境於駕駛FOV內取得必要行車資訊或指示，不僅可避免頻頻低頭造成駕駛分心，也能將數據融入實際視野簡化數據判讀。

所謂的AR擴增實境其實有別於VR虛擬實境，擴增實境其實就是在真實環境視野再堆疊數據或影像，透過運算分析將數據帶到駕駛人視野範圍內，投過結合AR技術的HUD顯示方案，開發重點即不在顯示畫面GUI的豐富與易用性，而是將行車關鍵數據、指示進一步精簡即時呈現，使用的顯示技術亦朝向非LCD顯示屏直接顯示的方案，目前有使用透鏡鍍膜反射LCD屏幕顯像與DLP投影至透明鍍膜顯示資訊等實作方案。

AR HUD顯示方案  可滿足不干擾駕駛FOV設計目的

AR HUD在產品實作其實有兩大重點，一是不干擾駕駛FOV前提下進行資訊顯示、二是GUI(Graphical User Interface)極度精簡，避免過多資訊干擾車主視線，配合AR HUD使用目的，多數實作方案以鍍膜或具偏光效果的透明材料，透過反射或投影方案呈現AR擴增實境內容。

在發展AR HUD產品仍有部分技術性考量重點可供參考，尤其是駕駛視野與虛擬影像之間的距離，在駕駛FOV範圍內，使用AR技術置入訊息到FOV範圍有相當多種作法，簡單一點的架構即如前述使用LCD搭配透明材料反射指示訊息，這是成本最低、實作難度最低的方案，但實務上這類AR HUD在效果與實際效用表現並不佳，因為透明材料反射需與LCD屏或OLED屏幕距離接近，這導致AR訊息於FOV區域會偏低呈現，這對前述改善駕駛頻頻低頭檢視中控屏幕問題。

TI DLP微投影技術  成為車載HUD熱門解決方案

為了讓AR HUD產品更具實用價值，提升AR融入FOV視野的效果，目前較佳的方案為使用微投影技術處理影像呈現，投影方案以小巧、高亮度選TI最DLP(Digital Light Processing)，透過DLP技術除可以投影在特殊透明平面上，甚至也有方案是將投射焦點放在駕駛視野面前，AR影像呈現效果融入駕駛視野，也能將關注行車路況的分心閱讀資訊問題降到最低。

若以DLP用於HUD投影品質，其實在HUD應用方向關注的影像品質並不等同於畫面解析度，HUD的呈現影像品質其實包含了畫面更新速度、影像對比度、色彩飽和度、亮度等多重呈現效果，同時也會因為使用環境在日照或是高架橋下的高度環境亮度變化下的呈現效果能否趨於一致，這也代表著車用HUD必須在日間與夜間不同的顯示狀態，都能提供最佳的顯示效果。

這對於圖像呈現的控制是相對具高挑戰性的設計目標，因為跟一般環境狀態受控的是內投影或是電影院投影應用不同，室外同時面對移動環境，外在光源的環境變數太複雜，這對於AR HUD車用顯示技術必須適應多變環境還能維持高品質呈像，技術難度相當高。

車載用途DLP光機  選用LED或雷射光源為佳

另車用DLP HUD方案，在實際組構DLP所需的光機上面，目前已有相當完整的方案可供選用，常用方案如採行TI現有的車用DLP投影解決方案，即包含具WVGA解析度水準的DLP DMD(Digital Micromirror Device)微型反射鏡元件、數位控制器等，加上現有DLP方案已可搭配多光源方案整合，例如選用LED光源或是雷射光元等，使用LED光源有體積小、光源壽命長優點，但選用雷射光源則有亮度高、對比度高、成像品質優異等優勢，另車用HUD環境反而不適合採行白熾燈、鹵素燈光源方案。

實際導入車用HUD的AR應用設計，在軟硬體與資訊架構，反而必須更專注HUD的使用需求進行功能開發，例如，車用HUD跟車載資通訊其他應用方案有其不同的設計概念區隔，因為車用HUD必須是跟行車安全相關資訊更直接投射呈現在駕駛視野範圍，反而是如音樂播放、導航加值資訊LBS(Location Based Service)週邊店家資訊等，即不適合呈現於AR HUD畫面中，反而適合放在中控區的顯示屏呈現，而即時路況、ADAS(Advanced Driver Assistance Systems)先進駕駛輔助系統等，如與前車距離、最近一個導航指引資訊、車道偏移提示等優先權重較高的行車提示資訊，就適合置入AR HUD資通訊整合內容之中。

HUD技術的實用化，其實是將駕駛與汽車銜接至車聯網應用的關鍵角色，尤其是新一代的車聯網與車載資通訊系統，對駕駛提供的資訊平台整合的資訊量越來越龐雜，即便使用更趨大尺寸化的LCD顯示幕，在導入車用環境仍會有阻礙視野、干擾駕駛問題，對駕駛安全反而成為新問題。

而使用半透明的穿透式的屏幕投影顯像，或採用車前視野影像投映，透過AR效果將行車提示資訊融入駕駛視野之中，反而是兼具豐富行駛資訊、提升駕駛注意力，達到行車安全與資料擷取雙重須需求滿足的最佳方案。