从战斗机到汽车，HUD与AR技术将如何改变驾驶？丨【经纬低调推公司】

随着越来越多的电动车取消了仪表盘，导致很多老司机需要改变驾驶习惯，如果想看车速或是左右转向信息，都需要微微侧头，在中控屏上才能看到相关信息。

如果你是新司机，这可能很容易习惯，但对于老司机而言，原本只用余光或是微微动下眼睛的事情，现在变得多了一个动作，不一定能很快适应。并且在习惯之外，同样存在安全隐患，毕竟你的视线离开前方路面的时间会变长。

如此一来，曾经应用在战斗机上的、更富科技感、仪表盘的替代品HUD（抬头显示），从小众且昂贵的选配市场，逐渐成为了某些车型的标配。并且从仅显示速度等数字信息，演变成还能显示地图导航、与转向摄像头连接显示左右侧道路信息、前方道路引导，甚至是AR下的POI兴趣信息推荐。

曾经用在战斗机与民航客机上的HUD技术

运用在汽车上的空间光场AR-HUD

当然，HUD也面临一些技术难题。比如在极端条件下（白天正午的强光、夜间对面车辆的远光灯），还能不能看清；显示得是否细腻、清晰，让驾驶员久看不晕；散热、体积等等问题是否可控……

驾驶体验是一个非常个性化的事情，当一项新事物走进大众市场，肯定会受到争议，有人会说它没用、有人说看着晕……但无论如何，HUD的市场渗透率正在逐渐提升，截止今年6月底，中国乘用车市场已有超过55个品牌旗下车型提供W/ARHUD的标配或选装配置。其中，丰田、理想、比亚迪排名标配搭载量前三位。由此可以看出，曾经被应用在奔驰S级、宝马X7等豪华车选配中的HUD，正成为汽车的一个新卖点。

奔驰实车HUD

尤其是智能电动车，在造车新势力中，理想是第一家在全系车型中标配采用HUD的主机厂。从理想飙升的销量数据，和李想本人对HUD产品的推崇来看，HUD肯定还是获得了主流市场的认可与喜爱。

在理想背后，FUTURUS未来黑科技是理想HUD产品的供应商。FUTURUS未来黑科技成立于2016年，是一家专注于增强现实和显示技术创新与应用的创业企业，随着理想L9、L8等车型的大规模量产，智能WHUD作为标配产品，FUTURUS未来黑科技也获得了非常好的销量数据。

理想L9搭载的W-HUD，越来越多的智能电动车把具有未来感的HUD作为卖点

在今天的这篇访谈中，我们与未来黑科技创始人兼CEO徐俊峰，深入探讨了HUD的市场潜力、技术难点、量产过程、发展方向，以及未来的Tier-1厂商，最重要的是拥有哪些核心能力；AR技术会给汽车行业带来哪些影响……Enjoy：

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HUD从选配到标配

一项新兴零部件如何发展起来？

经纬：HUD对于标配市场来说，是一项新兴零部件，海外车企基本以选配为主，这就需要对整车厂进行一些说服工作，包括让客户看到它的价值、怎么保持稳定性/安全性等等。你之前是怎么与主机厂沟通的？

徐俊峰：我们最早在2019年就和理想有过交流，理想在车型设计中也取消了仪表盘，所以我们可以说是一拍即合，正好我们在2019年是极少数拥有量产经验的公司。

当然，HUD在以前燃油车时代就有，奔驰、宝马在豪华车型中都有尝试，不过是选配为主，HUD并不是电动车的特殊配置。但伴随着电动化浪潮而来的，是汽车的智能化，李想作为产品经理型的CEO，他就认为，HUD不应该是炫技，而应该是用来取代仪表，提升驾驶过程中的用户交互体验。

因此，后来理想在L系列车型中，采用了一个体验最好、最实用的W-HUD，来为用户提供更好的驾驶体验。相比于更早期的HUD只是一些简单的数字显示，我们开发的HUD画面面积更大，画质更好，同时也会带地图、导航和智能驾驶辅助等功能。

这里面的逻辑在于，在汽车智能化的趋势下，最典型的是地图导航，这个也无法显示在原来的仪表盘里，而是要去看中控屏幕，这就会造成驾驶员视线不是聚焦在前方，会有安全隐患。绝大部分的交通事故，都是因为驾驶员的视线离开路面了。

同时，国内的造车新势力对产品要求也比较高，比如理想就要求这款HUD的性能和体验要超越欧美豪华车品牌，这就要求画质要细腻；在极端情况下，比如夜晚对面车辆的远光灯、或是白天阳光强烈的情况下，依然要清晰；以及不能有眩晕感等等。

李想是一个对产品很挑剔的创始人，我们也会有研发压力，但只要最终达到了这个严苛的标准，产品就是一流的产品。因此我们对于用户体验驱动的客户有一个明确的原则，就是全力以赴共同开发最好的产品，我们的逻辑是客户的车体验好，销量高，对双方来说是双赢。

经纬：造车新势力们往往勇于尝试新产品，也希望在功能上有一些创新，这对Tier-1厂商来说既是机会也是挑战。你觉得未来最一流的Tier-1厂商，最重要的是拥有哪些核心能力？

徐俊峰：对于汽车行业来说，如今我们处在一个新旧交替的变革期，对标、模仿、抄袭，都没有办法取得最终成功，只有超越客户、关注终端消费者潜在的真实需求，才有可能创造差异化创新。

在新旧交替的变革期，对于创新能力强、产品力强、对未来有准确认知的企业，我非常推荐以ToC的产品思维和定义去做ToB的业务。在变革的特殊时期，消费者和主机厂，在垂直细分的领域，对未来的认知和判断，都不如行业专家熟悉。我们公司内部说的最多的一句话就是，要超越客户和用户当下的需求，去挖掘和满足用户不久的未来真实的需求，基于绝对的差异化创造用户价值。简言之，我们需要做用户刚需（别人没想到的），且独一无二的创新产品。

因此，我们认为，最一流的Tier 1厂商，要对技术和产品理解得非常透彻，对未来终端消费者的需求的理解和认知非常深刻，能把所有的认知，都清晰明了地表达和传递给客户，给主机厂最正确的建议和选择。在特殊的变革时期，最好的产品不是用户调研出来的，用户调研可以在技术稳定期，用于对产品功能和体验的改善和微创新，但无法做出颠覆性创新。

所以，我们虽然是一家汽车零部件公司，但设立了三个独立的研发部门：第一个是产品研究部，结合科学家和工程专家的专业知识，负责研究和挖掘“未来”用户真实的需求，定义刚需且差异化创新的产品；第二个是产品研发中心，由全栈的工程团队，来负责上述差异化创新产品的研发、验证和量产落地；第三个是基础研究中心，由科学家负责课题研究和技术攻关，解决研发中心的工程专家无法解决的行业难题。

比如我们会关心很多底层创新和基础科学的问题，比如人的视网膜细胞光谱响应曲线和分布，因为在HUD产品的交互场景中，这直接决定了HUD产品用户界面的布局和色彩依赖。再比如说，在虚拟现实产品中经常被提及的视觉辐辏效应，在增强现实场景也有体现，这跟视光学以及认知科学有非常强的关联。

经纬：HUD从选配逐渐变成标配，特别是像FUTURUS未来黑科技这种，伴随着理想标配车型销量上升而出货量大增，可以说是HUD进入主流市场的一个重要事件。在这个过程中你做了哪些重要决策？

徐俊峰：创业最开始，我们将产品定位在面向消费者的后装HUD领域，也就是直接ToC，开发了一款产品叫百路达，当时百路达无论是光学质量和产品体验都是最好的，受到了很多用户的喜欢，也卖得不错。借助ToC产品的经验，我们深入了解研究消费者的需求和HUD的核心技术，我们发现前装HUD需要从简单鸡肋的WHUD（1.0产品），升级成智能化程度很高的智能化WHUD（2.0产品）。

随着对前装市场调研的深入，以及和车企不断打交道，我们发现越来越多的主机厂对前装HUD开始感兴趣，前装HUD拥有更大的潜在市场空间。从2016年开始就加大资源开发前装HUD，到2020年疫情的来临，17年我们拿到了多个主机厂的项目定点并量产，20年初我们拿到了理想L系列车型的定点。考虑到创业公司资源有限，20年初我们当机立断停掉ToC产品的开发，All in到前装HUD产品的研发设计当中。

当时我们做了一个非常大胆的决策，除了砍掉全部ToC业务，我把公司所有的资源全部聚焦在两个点上，一个是理想L系列量产项目的研发（产品研发中心），另一个是下两代产品的深入研发（基础研究中心和产品研究部）。这两个切入点，为我们今天带来了巨大的回报，一是量产产品的市场口碑和客户满意度，二是我们的差异化创新产品取得了极大的进展，为我们带来了更多客户、更多项目的独家定点的订单。

虽然前装HUD相比后装设计难度更大，时间更长，对资源和资金的需求量更大，我们也经历了设计验证、量产等一系列挑战，但事实证明当时的选择是对的，现在我们前装智能W-HUD产品已经成功量产于理想L9、L8等车型上，更为先进的光场AR-HUD产品也做好了全面量产的准备。

在2020年初疫情时，资本市场也处于寒冬，整个公司陷入艰难时刻，那时我们多项光场显示核心技术到了研发的关键期，却面临着巨大的资金压力。一方面降本增效，一方面持续加大投入研发，我们最终扛过来了，而且活得更好，前装HUD大规模量产了，技术也得到了客户的认可。

经纬：从用户体验角度，如何评价一个HUD产品的好与坏？

徐俊峰：W-HUD的用户体验主要是硬件和软件（含交互逻辑）两个方面来评价。

硬件方面，除了常规的稳定性、可靠性、耐久性之外，HUD的硬件品质主要是看显示画面的画质（主要由PGU、次要由曲面镜决定），以及画面的眩晕感（主要由自由曲面镜和挡风玻璃决定）；软件方面，主要看交互逻辑和交互界面的合理性，以及软件的稳定性。

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。由于挡风玻璃是一个方程非常复杂的自由曲面（俗称“哈哈镜”），被自由曲面挡风玻璃反射成像的画面通常变形严重，且有严重的“动态畸变”，即畸变随着眼睛的位置而变化，从导致观察者在用双目观察时会产生眩晕感。

之前，全球仅有极少的德国和日本HUD供应商能够设计和生产高品质、不眩晕的HUD，但画面尺寸通常非常小。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。

FUTURUS全车窗HUD实拍

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从比较成熟的W-HUD，到潜在的AR-HUD

有哪些技术难点需要突破？

经纬：W-HUD的技术相对比较成熟，AR-HUD会更难，并且市场对于AR-HUD还存在争议，你觉得在AR-HUD要想普及还有哪些需要迭代的地方？

徐俊峰：W-HUD主要对比的技术指标，就是PGU的画质和热管理，以及放大光路的设计，相对来说技术比较成熟。

对于AR-HUD来说，要想规模化上车，首先必须要做到好的用户体验，我觉得主要从实用性和AR融合体验两个维度去考量。

对于实用性维度，AR-HUD需要兼顾W-HUD的功能，如不能有重影、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。在当前部分AR功能体验受限的场景下，仍然有清晰可见的画面呈现在驾驶员正前方，确保高效有效的信息交互。

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AR-HUD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。

先说硬件部分，首先从功能角度来说，为了有纵深感，AR-HUD需要一个能够生成三维图像的PGU像源，投射超大画面、多重甚至连续景深三维光场（全息）影像，所以PGU会更复杂，曲面镜也要支持三维景深；

其次从技术难度角度来说，AR-HUD的PGU热管理和设计难度急剧提升，自由曲面放大光路的设计难度也急剧提升。因此，市面上根本没有Tier-1厂商愿意去投入大量的资源去研发真正基于多个焦平面或者连续变焦的，有非常好三维景深效果的AR-HUD。

再从软件层面来说，AR-HUD对嵌入式软件和AR实时渲染引擎的要求也更高，需要保证物理世界和数字世界在四维时空的实时融合显示（或者叫超低延迟显示）。这背后，需要完成非常复杂的空间计算，这也是W-HUD和AR-HUD的一个本质不同。AR-HUD需要保证远场显示的信息与地球保持相对静止，而W-HUD就是一个普通的相对车身静止的屏幕。要想实现这一点，AR软件的技术是“地狱级难度”。因此，考虑到软件的难度，更加没有Tier-1厂商愿意投入资源去开发。

目前市面上的AR-HUD，硬件（HUD显示器）都是一个固定距离的屏幕，AR软件也做得非常勉强，勉强到很难称其是一个AR产品。在目前量产的车型中，奔驰S级的AR-HUD的体验是公认做得最好的，但是其硬件和软件也无法完全做到有纵深感，以及完美的AR融合。

我们目前申请了很多HUD技术专利，已经有6台路试车辆，实车测试数据累计超10万公里。我们2023年推出的光场AR-HUD产品，搭载了我们自己独家的AR Kernel渲染引擎。硬件和软件相对市面的产品有非常大的提升，硬件有纵深感，软件也做了大量优化，可以实现物理世界和数字世界的实时融合。多个客户的项目正在定点过程中，预计2024年底到2025年初陆续实现大规模量产上车。

第一阶段：智能版W-HUD（2022已量产且市场成熟）

第二阶段：光场AR-HUD（增强现实）（2023即将量产）

第三阶段：全车窗HUD（2025样车已有）

第四阶段：光场MR-HUD（混合现实）（2028在研）

经纬：标配也意味着量产，意味着供应链管理。在保证量产的过程中，你和团队有没有踩过什么坑？后来是如何克服的？

徐俊峰：对，保证量产在初期很关键，也确实不容易。从2022年Q3季度开始，面对理想L9与理想L8先后大规模交付带来的订单量暴增，我们在重庆的智能生产基地，先后遇到了重庆夏季高温、限电、原材料短缺等挑战。就拿原材料短缺来说，当时主要是芯片短缺，我们汽车行业用的芯片，都是成熟制程的芯片，不太涉及地缘政治问题，主要还是随着电动车的普及，对芯片的需求量大增，而一些突发情况扰乱供应链导致产能跟不上所致。

由于当时我们和理想都是比较新的公司，欧美的汽车芯片供应商总部对我们预测的出货量有一些疑虑，虽然他们的中国团队很相信理想和我们，但总部跟中国不是很接轨，后来理想和我们的供应链团队一起做了大量工作，最终得到了供应商的支持，这样的问题，在过去两年的汽车行业是非常常见的痛点。我们公司内部经常会苦中作乐，开玩笑说，产品销量大，创业公司的产品供不应求，至少勉强算是“幸福的烦恼”。

最终为了力保理想L系列车型的顺利交付，我们快速完成了产线扩充，以及加速生产布排，两条产线不间断运转，每天完成1200台的产能。后来我们甚至租了两台发电机组，来应对万一又会出现的临时限电。整个生产交付过程有惊险，但最终安全、按时地完成了。

在当时，我也很清楚恰恰因为我们是创业公司，理想选择我们也是冒了一定的风险，量产顺不顺利关乎生死。2023年，我们又增加了两条更高级别的产线，应对新项目的投产，综合产能又翻了三倍。

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当车成为下一个智能终端，HUD将如何发展？

XR会给汽车行业带来什么影响？

经纬：HUD主要有三大技术路线：TFT、DLP、LCoS，未来2-3年您认为哪类技术会成为主流？

徐俊峰：行业里关于技术路线的争论从未停止过。现阶段TFT-LCD（TFT指薄膜晶体管工艺，LCD指液晶显示屏）性价比高，相对其他技术路线具备一定优势，所以目前是国内外行业内的主流选择。

补充说明一下，HUD最重要的光学组件有两个，一个是图像生成单元（PGU），即发光的屏幕，决定画面的亮度功耗等；另一个是自由曲面镜，即“放大镜”，除了放大画面，还决定画面的畸变、眩晕和画质等。TFT液晶面板和DLP、LCoS背投技术之争，实际上是PGU的技术线路之争。

国际上出货量最大的AR-HUD项目是德国大众的ID系列，以及奥迪的Etron系列，都采用了TFT技术线路。不过TFT-LCD（液晶面板）虽然性价比高，但因为TFT液晶面板是黑色的，直接面对阳光，所以存在一定的“阳光倒灌”风险。阳光倒灌是指，因为采用了凹面镜放大投影的光学原理，但同时凹面镜也有光学聚焦的特性，当太阳光倒灌进PGU时，会因为光线汇聚而导致温度过高，导致PGU的液晶面板失效。因此TFT方案的热失效、热管理、热设计的难度比较大。

DLP技术线路是目前AR-HUD领域中另一种成熟的技术，用一个车规级的DLP投影仪以及一片“幕布”，替代液晶屏幕，充当ARHUD的PGU，但成本较高。因为DLP的投影方案中，投影“幕布”直接面对阳光，而投影仪显示芯片不用面对阳光，因此不存在所谓的“阳光倒灌”问题。另外，还有两种投影技术，LCoS和LBS，也可以用来替换DLP投影，目前也正在快速推进中。LCoS能实现国产化，而DLP需要严重依赖美国TI，但这两种方案售价都比较高昂。

技术方面总结来说，TFT技术线路，画质好、成本低、体积小，但是热设计难度高；DLP技术线路，画质受“幕布”影响、成本高、体积大，但是热设计难度低。LCoS可以国产化，替代DLP，但是技术成熟度低一些，LBS投影技术成熟度也低一些。

市场情况总结来讲，综合考虑功能、性能、可靠性、成本、供应链成熟度，现阶段TFT-LCD如果能更好地解决阳光倒灌问题，就会具备非常强的优势。

经纬：电动车引领的智能化浪潮，是行业的大趋势，越来越多人把车辆视为下一个智能终端。苹果在今年推出了备受期待的Vision Pro AR/VR头显设备，你觉得未来XR（扩展现实，包括了AR/VR/MR）会给汽车行业带来什么影响？

徐俊峰：我们内部在讨论战略的时候，我曾经问过一个问题，未来对汽车行业影响最大的三家科技公司是哪三家？大家的答案比较一致，分别是特斯拉、高通、英伟达，他们代表了电动化以及智能化中的智能座舱和智能驾驶。

我自己的答案是：特斯拉、苹果、微软。很多人都会问，苹果、微软和汽车行业有什么关系？我们认为微软代表了目前地表最强的AGI（OpenAI）和第二强的XR（HoloLens, Windows for MR, Mesh等），苹果代表了目前地表最强的XR（Vision Pro）和至少将来全球最强的AGI公司之一。而特斯拉是现在新能源车和智能驾驶等硬件技术的代表。

我们常说传统互联网是第一代互联网，移动互联网是第二代互联网。我们抽象总结出来，第二代移动互联网最重要的特征除了无线上网之外，还有两个极其重要的要素，一个是矢量地图（二维数字孪生），第二个是基于矢量化地图的2D定位（打通物理世界和数字世界）；最后才有基于LBS或者千人千面的数字化服务。

而我们认为第三代互联网是基于高精度地图（三维数字孪生），基于多模态实时融合定位（打通物理世界和数字世界），基于AGI和XR技术的数字化服务。不同于自动驾驶利用人工智能对近场物理世界进行“扫描”和“重建”，在第三代互联网中，AGI可以精准地判断用户的需求，以及远场（传感器感知区域以外）数字孪生世界里“服务供给的需求”，并且精准地链接供给侧和需求侧，形成一个隐性的、精准的供给和需求的价值网络，而XR技术可以把这些隐性的供需关系进行显性化呈现。

最后回到XR和HUD的主题，苹果今年发布了Vision Pro，我们认为2023年是下一个数字化时代的元年。同时苹果也在造车，已经发布了很多汽车AR-HUD相关的专利。苹果汽车的AR-HUD专利里面描绘的也是类似我们所说的第三代互联网服务。

那HUD对于座舱意味着什么？我们认为短时间内（2022到2025年），优秀的W-HUD，可以解决普通智能座舱安全交互的问题。以理想L9为例，L9的HUD是车主使用时间最长、交互频次最高的一块屏幕，HUD显性化了智能座舱和智能驾驶所能提供的用户价值。未来五到十年，我们还有一项任务就是让汽车融入AGI和XR的生态。

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来源: qq

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