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支持多焦段全彩显示,这可能是今年最优秀的汽车HUD产品

2019-05-29 09:21:16|来源: 青亭网

  从今年CES电子展开始,有关汽车结合AR/VR技术的场景展示越来越多,除了VR车内娱乐解决方案、AR车内社交功能外,跟AR最直接相关的AR HUD产品也被看作是未来AR领域应用的重头戏。
 

  此前,我们看过WayRay、CY Vision、DigiLens的产品,他们分别有者各自的优势,而今天我们要介绍的是另一家公司:Envisics。
 

  Envisics核心技术“动态全息平台”是公司创始人Jamieson Christmas博士在剑桥大学上学时发明的,据悉该公司已创办四年,其第一代HUD技术就已经应用在某知名汽车品牌,实装车数量超过20万台。

  为什么我们今天要提到Envisics的HUD显示技术呢?这就要从它的特点说起。

 

  传统HUD技术通常在微型显示屏上生成图像,然后投影到固定的焦点平面上,比如WayRay的Navion HUD就基于8°x4°视场角的固定显示方案,该方案光损率太高,在光线传播过程中通常会浪费90%光源,不仅功耗更高而且发热量还会大一些。而Envisics的技术号称可提高光线传播效率,还支持多个焦点平面(2米、10米、20米到100米)。
 
 
原理图

  据Envisics官网介绍,其动态全息平台结合独有的专利算法和全息调制器,通过排列调制器中的调节元件来显示全息内容,这样做的好处除了高效外,还能让HUD更耐用,即使一个调节元件出现故障,对图像质量的影响也不算明显。

  据了解,Envisics技术有五大特点:

  1,高分辨率和清晰度,适合白天和夜间等多种环境;

  2,采用紧凑的光学设计(比传统HUD要小40%),无需大量元件就能实现大视场角显示;

  3,激光显示的清晰度、深度、色彩和稳定性足够高,可降低颗粒化、失真情况;

  4,无需背光,比传统HUD节电50%,无需散热模组,体积更小;

  5,导航内容支持针对不同车型高度定制,在未来还可以对司机和乘客喜好的进行订制。

  独家SLM光学方案

  Envisics的HUD解决方案采用定制的空间光调制器(SLM),也就是一款改良的微型显示屏(光源或采用激光或LED),可对光线的相位进行修改。

 

  尽管Envisics号称其HUD显示技术可降低光损率,甚至还有助于缩小产品体积,不过劣势就是:计算相位全息图则需要大量算力。

  对此Christmas解释,如果利用传统的傅里叶变换法来生成全息图不仅显示效率不高,还可能在屏幕中间区域产生具有干扰性的亮点。而对于相位全息图的计算来讲,如果采用传统计算方式则需通过试错法,通过迭代得到满意的显示效果,但这并不能实现实时计算。

  然而,Envisics后来找到了适用于全息解决方案的计算方式,这也是Christmas在读博期间所研究的主要方向之一。其特点是,能够支持180fps刷新率、全彩色、高分辨率全息图像显示,而且体积较其它LCD、DLP类型HUD小50%。

 

  据了解,为了优化相位调整,Envisics采用定制的LCoS硅基液晶,材质基于高双折射液晶材料,可支持全帧速率的内容显示,“这些改进对于优化系统性能、提升效率至关重要”,Christmas博士谈到。

  不仅如此,SLM空间调制方案还有另一个显著优点,那就是图像对齐非常简单,即便相位调制器有缺失像素,图像也会呈现出来,只是图像显示效率有所降低。

  多焦段显示的魅力

  了解过特点和显示技术后,那么SLM AR HUD能为司机提供什么内容呢?

  据悉,Envisics它不仅能够显示速度、方向等道路信息和标志,还能让这些信息分布在不同的焦点平面上,而且色彩、对比度、刷新率、色彩深度等元素都可以通过软件来调节。

 

  信息分布在不同焦点平面的好处是,HUD显示的内容看起来更自然,比如:当司机眼前同时看到指路箭头和速度、距离信息时,会根据目前司机需要专注的信息来聚焦,不重要的信息会处于远处的平面,看起来比较模糊。总之,这种效果会让人以为自己眼前的是一个持续的深度空间,观感舒适。
 

  目前,Envisics已经开始向汽车厂商展示第二代HUD显示技术,其支持2.5米和10米两个焦点平面,在2.5米平面上PPD可达350,而10米平面的PPD达170。
 

  亮度方面,Envisics的HUD最高亮度可达25000 cd/m²,而视场角方面,Envisics并未说明,只是表示它显示的内容约覆盖三个车道。
 

  近期,Envisics的底特律分部邀请到外媒Display Daily去现场体验第二代HUD(闭门体验),据体验者称,他在demo中看到了一些重影,尤其是在下半部分显示的内容,不过越靠近视场角中心的画面聚焦效果越好。

  Envisics表示:出现重影的是因为demo应用的车型前挡风玻璃并未对大视场角HUD进行优化,这个问题在生产过程中很容易得到控制。

  同时,体验者还称:二代Envisics HUD中的红色看起来比较暗淡。但是总体来讲,体验者认为Envisics的demo效果足够优秀。

  对此,Christmas博士解释:每个人对红色观感不同,目前反馈效果来看有人认为红色的亮度过高,有人认为显示偏淡,这表明未来HUD方案需要考虑到不同个体观感,主要是因为每个人眼睛的光学反应不同,不同激光波长对人的影响也不同。

 

  据了解,Christmas目前正在与更多汽车厂商和供应商合作,开发新技术,并应用到更多车型中,不过距离落地还需要很长时间。除此之外,该公司也在探索其全息AR显示技术在其他领域的应用。
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