HUD,Heads Up Display,也稱抬頭顯示系統,是一種綜合的電子顯示設備,可以將行車信息如導航、車速、電量/油量、ADAS相關信息等投射到前擋風玻璃或其他顯示介質上,使駕駛員不用低頭便可以看到這些信息,提高了駕駛舒適性和安全性。
HUD起源于航空領域,1988年通用首次引入汽車領域,但是發展一直不溫不火,2020年奔馳S級搭載AR-HUD,掀起了HUD上車熱潮。
來源:佐思產研
HUD分類
基于顯示方案不同,HUD主要有3類:C-HUD、W-HUD、AR-HUD。
C-HUD:Combiner HUD,是第一代,組合型抬頭顯示系統,需要將影像投影到獨立半透明樹脂玻璃,成像區域小,只能顯示車速、導航、油耗等,信息量有限。大多為后裝,成本低廉,因存在安全隱患,目前基本被淘汰;
W-HUD:Windshield HUD,是第二代,擋風玻璃型抬頭顯示系統,利用光學反射將行車信息投射到汽車前擋風玻璃上,顯示效果較好,是當前的主流方案,已實現量產,顯示內容比較多,如車速、導航、油耗、電量、溫度、路況、天氣、行車警告等。前裝為主,光學結構復雜成本較高,2022年前裝價格在1466元左右,代表車型有奧迪A8L、蔚來ES8等;
AR-HUD:Augmented Reality HUD,是第三代,增強現實型抬頭顯示系統,是未來人機交互的重要窗口,具備更遠的虛像距離VID(》7.5m,甚至無窮遠),更大的視場角(》10°*3°),更大的虛像尺寸(數十英寸),并且增加了ADAS信息顯示。AR-HUD在W-HUD的基礎上結合AR、ADAS和智能座艙,實現了車載信息和實景的融合,通過數字圖像與真實場景的疊加,充分顯示融合實景的車況、導航、來電顯示、娛樂信息、路況、ADAS輔助信息等,為用戶帶來沉浸式駕車體驗。由于其光學結構復雜且需要較強的算法支持,成本很高,2022年前裝價格在5058元左右。代表車型有全新奔馳S級。
核心器件:PGU
HUD的基本結構包含信息處理、投影顯示處理部件組成,前者將信息轉換成圖像或文字后輸出,后者通過反射投影裝置將接收到的信息映射在前擋風玻璃上,其本質是光學反射原理,重點在成像環節,核心是PGU(圖像生成單元),基于投影方式不同,主要分為 TFT-LCD、DLP、LCoS 方案。
圖:大陸集團
TFT-LCD:Thin Film Transistor Liquid Crystal Display,包括螢光管、導光板、偏光板、濾光板、玻璃基板、配向膜、液晶材料、薄膜式晶體管等。技術比較成熟、成本低廉,大量運用于 W-HUD;
DLP:Digital Light Processing,包括外殼、電機、DMD 芯片。DLP 數字光處理技術是美國德州儀器的專利技術,通過集成了數十萬個超微型鏡片的 DMD,光線經過 DMD 芯片時 DMD 表面布滿的體積微小的可轉動鏡片便會由控制電路控制從而轉動,反射光線形成圖像投影。DLP 技術產生的圖像分辨率高,對比度高,成像逼真,是目前 AR-HUD 領域最為成熟的技術,但成本較高;
LCOS:Liquid Crystal on Silicon,包括印刷電路板、硅層、反光涂層、液晶層、對位層、透明電極、蓋玻片。光源穿過偏振濾光片到達設備上,液晶體充當閘門或閥門,控制到達反光表面的光量。由于LCoS 芯片對封測技術要求較高,光源為LED時光效較低亮度不夠,且目前激光光源車規級廠商少成本高,所以量產難度較大。目前基于 LCOS 的 AR-HUD 解決方案正在快速推進中,未來可能成為黑馬,國內華為、一數科技等正在研發生產,其中華為 L cos A-RHUD 已搭載于飛凡 R7。
HUD產業鏈
HUD產業鏈上游為零部件,包括影像源、光學鏡面、玻璃、軟件等,技術要求高,主要依賴于進口,但PGU層面國內企業正加速崛起。中游為HUD制造商,下游為整車廠。
圖:智能汽車俱樂部
HUD供應商
由于汽車智能化的逐步提高,ADAS技術不斷成熟和普及,HUD成了ADAS信息的最佳展示方式,提升了汽車的科技感和駕駛安全性。目前 HUD 搭載車型的價格主要集中在 25 萬以上,隨著HUD技術逐步成熟,成本進一步降低,車載HUD市場有望進一步下沉到中低端車型市場,未來成為智能汽車的標配功能。
國內HUD供應商主要以外部頭部供應商為主,其中日本精機和電裝占據著主導地位,但是國內頭部自主供應商憑借完善的配套設施、低成本、本土化等優勢不斷搶奪外資供應商的市場份額,其中華陽集團憑借13.6%的市場占有率進入市場份額前三。根據高工智能汽車研究院數據,2020年標配HUD的市場份額前五為日本精機(33.3%),大陸(27.0%),電裝(20.1%),臺灣怡利(9.1%),江蘇澤景(3.6%)。隨著技術逐漸成熟,規模化應用使成本下探,自主Tier 1供應商加速崛起,2021年國內HUD市場份額前五,分別為電裝(39.4%),華陽集團(16.2%),臺灣怡利(16.0%),大陸集團(11.1%),日本精機(9.3%)。
另外,外資HUD供應商在國內的客戶主要還是奔馳、寶馬、大眾等外資和合資品牌,內資供應商以本土車企為主。外資優勢主要是W-HUD領域,在AR-HUD領域,國內外供應商處于同一起跑線,考慮到國內新能源汽車市場增長率,以及國內產品落地周期短,AR-HUD有望成為彎道超車的一款產品。
審核編輯 :李倩
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原文標題:車載HUD,投出一片新天地
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