高通、蘋(píng)果、谷歌、TI競(jìng)爭(zhēng)，抬頭顯示是汽車(chē)的第二塊屏？

汽車(chē)電子市場(chǎng)毫無(wú)疑問(wèn)會(huì)成為下半年半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)最大的舞臺(tái)。作為汽車(chē)娛樂(lè)系統(tǒng)新加入的一種新興技術(shù)成員——車(chē)載抬頭顯示系統(tǒng)（HUD）還未大規(guī)模上市就引發(fā)了不少爭(zhēng)議：有人認(rèn)為它可以提升安全性，有人則擔(dān)心它會(huì)進(jìn)一步分散駕駛員的精力。特別是對(duì)于女司機(jī)而言，抬頭顯示設(shè)備或許更加合適。

 

先讓我們來(lái)看一段車(chē)載抬頭顯示系統(tǒng)輔助汽車(chē)駕駛的場(chǎng)景：調(diào)一調(diào)空調(diào)溫度，換一換電臺(tái)節(jié)目，掃一眼車(chē)速和油表，然后回頭照顧一下后座的孩子，順便拿起手機(jī)看看是誰(shuí)剛發(fā)的短信，百忙之中還得注意不要把車(chē)上的咖啡打翻，而更重要的是時(shí)刻保持雙手緊握方向盤(pán)。

 

以上描述的情況相信每一位經(jīng)常開(kāi)車(chē)的駕駛員都不會(huì)感到陌生，很顯然，每天開(kāi)車(chē)出行已經(jīng)變成了一項(xiàng)令人頭暈?zāi)X脹的復(fù)雜任務(wù)，雖然我們中的很多人都早已司空見(jiàn)慣，然而，駕駛員注意力不集中往往是導(dǎo)致交通事故的眾矢之的。

 

根據(jù)美國(guó)國(guó)家公路安全局(NHSTA)的調(diào)查顯示，平均每天都有9個(gè)人在由駕駛員注意力不集中而導(dǎo)致的交通事故中喪生，而每天因此受傷的人數(shù)也高達(dá)1200人。

 

是否能有一項(xiàng)技術(shù)幫助人們?cè)隈{駛過(guò)程中盡量把視線(xiàn)集中在前方的道路上？將駕駛信息和源自智能手機(jī)的信息投影到駕駛員的視野中？

 

 

 

 

有一段廣為流傳的YouTube視頻：一位男子駕車(chē)在洛杉磯穿梭時(shí)，他的手機(jī)突然響了起來(lái)。來(lái)電者的信息顯示在儀表盤(pán)上方的一個(gè)小屏幕上。但切換視角后會(huì)發(fā)現(xiàn)，這些圖像在駕駛者看來(lái)就像直接漂浮在前方的道路上一樣。

 

而抬頭顯示(HUD)恰好就是解決這個(gè)問(wèn)題的最佳方案之一。這項(xiàng)技術(shù)在十幾年前首次面世，被廣泛的應(yīng)用于戰(zhàn)斗機(jī)被飛行員駕駛系統(tǒng)使用，目前正逐漸應(yīng)用于汽車(chē)之中。從側(cè)面來(lái)說(shuō)，它們很安全。

 

HUD是一種將關(guān)鍵數(shù)據(jù)和相關(guān)信息直接顯示在駕駛員視野前方的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)形式，可以避免在行駛過(guò)程中通過(guò)各種儀表查看信息。隨著該技術(shù)逐步走向成熟，HUD功能也得到了持續(xù)的改進(jìn)，用戶(hù)可以借助手勢(shì)和語(yǔ)音實(shí)現(xiàn)常規(guī)控制。

 

這項(xiàng)技術(shù)還處于發(fā)展初期，目前還難以判斷它在實(shí)際使用過(guò)程中的效果能否像視頻中那樣完美。但由于可以增強(qiáng)安全性，這種模式已經(jīng)成為大勢(shì)所趨，部分汽車(chē)廠(chǎng)商也會(huì)將速度和導(dǎo)航等基本的駕駛信息顯示在擋風(fēng)玻璃上。

 

高通風(fēng)投最近就向Navdy注資300萬(wàn)美元，Navdy是一家汽車(chē)抬頭顯示設(shè)備制造的新創(chuàng)公司，迄今為止已經(jīng)完成2680萬(wàn)美元融資。

 

谷歌和蘋(píng)果也分別推出了Android Auto和CarPlay，希望將手機(jī)上的信息通過(guò)USB接口傳輸?shù)狡?chē)中控屏上。市場(chǎng)研究公司IHS Automotive預(yù)計(jì)，很多汽車(chē)都將整合這些系統(tǒng)，而駕駛員也都希望借助這類(lèi)系統(tǒng)獲取地圖、音樂(lè)、新聞和社交內(nèi)容。

 

不過(guò)，這類(lèi)產(chǎn)品也引發(fā)了很多爭(zhēng)議。

 

 

安全還是不安全，專(zhuān)家和交通說(shuō)了也不算

 

 

據(jù)美國(guó)《紐約時(shí)報(bào)》刊文報(bào)道，有人認(rèn)為，這些技術(shù)的前提就是錯(cuò)誤的，駕駛員難以在處理社交信息的同時(shí)安全駕駛，因此這種所謂的安全模式反而是在鼓勵(lì)危險(xiǎn)行為。但還有人認(rèn)為，既然無(wú)法禁止，那就盡量減少這些行為所蘊(yùn)含的風(fēng)險(xiǎn)，讓駕駛員盡量不要低頭看手機(jī)或手持通話(huà)。

 

科羅拉多州立大學(xué)教授、抬頭顯示領(lǐng)域的頂尖專(zhuān)家克里斯多夫·維金斯(Christopher Wickens)卻說(shuō)：“事實(shí)并非如此。”他表示，飛機(jī)的抬頭顯示系統(tǒng)只會(huì)顯示對(duì)飛行至關(guān)重要的信息，而且通常會(huì)疊加在現(xiàn)實(shí)圖像上。相比而言，車(chē)載抬頭顯示系統(tǒng)則會(huì)提供很多與駕駛無(wú)關(guān)的信息，而且無(wú)法與道路“對(duì)齊”。

 

他表示，如果投影與駕駛相關(guān)的簡(jiǎn)單信息，的確可以在一定程度上提升安全性。但社交信息對(duì)駕駛員毫無(wú)益處。

 

 

 

 

神經(jīng)科學(xué)家和安全倡導(dǎo)人士卻表示，任何的雜亂視覺(jué)信號(hào)都會(huì)產(chǎn)生干擾，導(dǎo)致駕駛員的注意力無(wú)法集中于道路之上，難以對(duì)突發(fā)狀況做出反應(yīng)。

 

另外，以社交信息和通信為重點(diǎn)的抬頭顯示技術(shù)，也會(huì)令開(kāi)車(chē)時(shí)從事其他任務(wù)變成常態(tài)。美國(guó)國(guó)家安全委員會(huì)CEO德波拉·赫斯曼(Deborah Hersman)認(rèn)為，“這就好像告訴人們，這樣做沒(méi)有問(wèn)題。”

 

赫斯曼曾經(jīng)是美國(guó)國(guó)家交通安全委員會(huì)的主席，參與過(guò)航空業(yè)的抬頭顯示系統(tǒng)監(jiān)管。她認(rèn)為，這項(xiàng)技術(shù)是在最安全的模式下經(jīng)過(guò)了全面的測(cè)試后，才最終獲得批準(zhǔn)的，因此“汽車(chē)也應(yīng)該采取同樣的措施。”

 

“汽車(chē)行業(yè)的科技和創(chuàng)新速度過(guò)快，監(jiān)管者根本無(wú)力追趕。”她說(shuō)。美國(guó)交通部已經(jīng)贊助弗吉尼亞理工大學(xué)交通學(xué)院展開(kāi)了一項(xiàng)研究，了解車(chē)載抬頭顯示系統(tǒng)是否利大于弊。該研究有望于2016年完成。

 

“我們不是告訴你應(yīng)該在開(kāi)車(chē)時(shí)發(fā)短信。”加拿大車(chē)載抬頭顯示系統(tǒng)開(kāi)發(fā)商DD Technologies聯(lián)合創(chuàng)始人迪諾·馬里奧蒂(Dino Mariutti)說(shuō)，“我們只是說(shuō)，你做這件事情時(shí)應(yīng)該安全一點(diǎn)。”

 

孰是孰非目前似乎還難有定論。于是，本刊邀請(qǐng)到德州儀器DLP中國(guó)區(qū)業(yè)務(wù)經(jīng)理王洋昔（Michael Wang）先生回答了這個(gè)問(wèn)題，深入了解了抬頭顯示的應(yīng)用未來(lái)和趨勢(shì)。

 

 

抬頭顯示有望成為汽車(chē)最重要的一塊屏幕？

 

 

因?yàn)門(mén)I是DLP技術(shù)及產(chǎn)品的唯一發(fā)明人和所有者，對(duì)HUD技術(shù)有很強(qiáng)的發(fā)言權(quán)。雖然很多人仍然認(rèn)為這樣的場(chǎng)景往往只會(huì)出現(xiàn)在科技片中，然而憑借業(yè)界久經(jīng)驗(yàn)證的DLP Cinema技術(shù)，已經(jīng)可以讓這一夢(mèng)想成為現(xiàn)實(shí)。

 

實(shí)際上，HUD顯示由來(lái)已久，并在軍用和民用飛機(jī)上廣泛應(yīng)用。為何現(xiàn)在才開(kāi)始在汽車(chē)駕駛上面推廣此類(lèi)應(yīng)用？是技術(shù)的原因，還是成本考量？

 

據(jù)王洋昔介紹，抬頭顯示、或平視顯示設(shè)備（Head-Up Display）最先在戰(zhàn)斗機(jī)中使用，方便飛行員在觀(guān)察機(jī)外環(huán)境的同時(shí)，能透過(guò)擋風(fēng)罩或特殊透明材質(zhì)看到飛行或戰(zhàn)斗數(shù)據(jù)等，而無(wú)需低頭查看儀表盤(pán)。車(chē)載抬頭顯示其實(shí)早在上世紀(jì)80年代末就已經(jīng)出現(xiàn)，只不過(guò)近年來(lái)才成為研究和市場(chǎng)的熱點(diǎn)并得到廣泛的關(guān)注。推動(dòng)車(chē)載抬頭顯示發(fā)展的力量來(lái)自多個(gè)方面：一方面是來(lái)自抬頭顯示技術(shù)的內(nèi)在進(jìn)步-從最早的陰極射線(xiàn)管CRT及真空熒光顯示器技術(shù)到今天LCD及DLP技術(shù)的出現(xiàn)的進(jìn)步使得抬頭顯示的性能得到大幅提升，從而能夠?yàn)轳{駛員顯示更多內(nèi)容并配備更佳畫(huà)質(zhì)，抬頭顯示得以有望成為汽車(chē)最重要的顯示終端。

 

另一方面，在車(chē)聯(lián)網(wǎng)及汽車(chē)智能化的推動(dòng)下，車(chē)廠(chǎng)及消費(fèi)者現(xiàn)在有著更加多樣化的訴求-例如一個(gè)更強(qiáng)大的顯示終端，它能在兼顧駕駛安全性的同時(shí)讓駕駛者觀(guān)看到更多的駕駛信息和其他有價(jià)值的內(nèi)容。同時(shí)，更寬視角的抬頭顯示為大眾所期待的智能駕駛和無(wú)人駕駛提供了堅(jiān)實(shí)的技術(shù)基礎(chǔ)。這些都在從各個(gè)方面推動(dòng)汽車(chē)抬頭顯示技術(shù)近年來(lái)的興起。

 

 

 

 

隨著視野寬度（FOV）、圖像質(zhì)量和亮度的不斷改進(jìn)，抬頭顯示能夠幫助駕駛員時(shí)刻關(guān)注路面狀況，并提供更加信息化的體驗(yàn)。比如如何解決強(qiáng)光照射下的清晰顯示，車(chē)身震動(dòng)出現(xiàn)的閃爍情況，黑夜成像顯示的平衡。

 

抬頭顯示并非無(wú)名之輩，引入奧斯卡級(jí)別成像技術(shù)

 

DLP Cinema技術(shù)是世界領(lǐng)先的數(shù)字影院成像技術(shù)，如今全世界所有的數(shù)字影院中有超過(guò)80%的影院都使用了這項(xiàng)技術(shù)。

 

同樣，DLP技術(shù)也發(fā)展多年，在電視、會(huì)議、影院和數(shù)碼相機(jī)等領(lǐng)域應(yīng)用成熟。將這項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用在汽車(chē)駕駛中，有必要加強(qiáng)和簡(jiǎn)化現(xiàn)代汽車(chē)的駕駛環(huán)境，有哪些特別的挑戰(zhàn)和關(guān)鍵點(diǎn)？

 

DLP產(chǎn)品自1996年正式量產(chǎn)以來(lái)，在眾多領(lǐng)域有廣泛建樹(shù)。特別的，在數(shù)字影院、數(shù)據(jù)投影機(jī)及微型投影等市場(chǎng)，德州儀器斬獲頗多。因?yàn)镈LP技術(shù)為數(shù)字影院做出的杰出貢獻(xiàn)（目前全球超八成的影院均采用DLP影院顯示技術(shù)），今年早些時(shí)候DLP芯片的發(fā)明人Larry Hornbeck博士被授予了電影藝術(shù)與科學(xué)學(xué)院獎(jiǎng)（即奧斯卡獎(jiǎng)）而現(xiàn)在，DLP產(chǎn)品在先進(jìn)光學(xué)控制（例如機(jī)器視覺(jué)，數(shù)字曝光）及車(chē)載顯示等新興領(lǐng)域也正在取得長(zhǎng)足的進(jìn)步和發(fā)展。

 

 

 

 

這其中，將抬頭顯示及DLP技術(shù)帶入汽車(chē)中所面臨的挑戰(zhàn)和關(guān)鍵點(diǎn)大致來(lái)自三個(gè)方面：

 

1) 進(jìn)一步提高抬頭顯示的性能：抬頭顯示不同于人們所接觸到的常規(guī)顯示，例如LCD或投影顯示等，其呈現(xiàn)的是一個(gè)需聚焦在道路上的虛像。抬頭顯示受顯示方式及使用環(huán)境的影響，有若干特別的技術(shù)指標(biāo)，例如： i)顯示視場(chǎng)角（Field of View, FOV）。越大的視角意味著駕駛者可以觀(guān)看到一個(gè)更大的、允許容納更多信息和內(nèi)容的顯示區(qū)域。同時(shí)，更大的視場(chǎng)角也意味著需要更高的顯示背光亮度。ii)虛像成像距離(Virtual Image Distance, VID）。虛像成像距離決定了駕駛員人眼聚焦于什么位置可以獲取清晰的圖像。iii) 抬頭顯示需要極大的的動(dòng)態(tài)背光亮度范圍，這要求該顯示器既能在高亮度環(huán)境下（例如正午陽(yáng)光下）讓駕駛員觀(guān)看到清晰畫(huà)面；也能在低亮度環(huán)境下（例如黑夜中）不至于過(guò)于明亮而使得駕駛員無(wú)法看到外界環(huán)境。提升這些技術(shù)指標(biāo)是抬頭顯示的眾多挑戰(zhàn)之一。

 

2) 抬頭顯示技術(shù)和設(shè)備需要符合車(chē)載要求。

 

3) 本質(zhì)上說(shuō)來(lái)，抬頭顯示充當(dāng)?shù)氖且粔K屏幕的作用，其顯示內(nèi)容和方式，即車(chē)廠(chǎng)的人機(jī)界面策略（Human Machine Interface， HMI）決定了抬頭顯示的未來(lái)發(fā)展方向。

 

 

全息影像視野寬大，HUD芯片賣(mài)相有前途？

 

日前，TI宣布推出DLP3000-Q1芯片組，其中包含了一個(gè)DLP 0.3英寸視屏圖形陣列(WVGA) 數(shù)字微鏡裝置 (DMD) 以及DLPC120控制器，這款全新的芯片集可幫助開(kāi)發(fā)具有業(yè)界最開(kāi)闊視野(FOV)的12度HUD。與競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手相比，DLP3000-Q1芯片組具有哪些先進(jìn)的賣(mài)點(diǎn)？目前已經(jīng)有現(xiàn)貨了嗎？

 

DLP3000-Q1芯片組將DLP技術(shù)屢獲殊榮的圖像質(zhì)量與汽車(chē)電子可靠性完美結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了能夠帶來(lái)業(yè)界最寬視野（FOV）的平視顯示器，其視角最寬可達(dá)12°。此外，它還實(shí)現(xiàn)了高亮度、豐富色彩和高對(duì)比度，并為制造商提供可擴(kuò)展的設(shè)計(jì)平臺(tái)。這個(gè)芯片組現(xiàn)在可為汽車(chē)制造商和一級(jí)供應(yīng)商提供樣品。DLP 0.3英寸的WVGA DMD將以A類(lèi)封裝供貨，DLPC120將以ZXS封裝供貨，，它具有以下幾個(gè)特點(diǎn)：

 

 

 

 

支持業(yè)界最寬視場(chǎng)角的抬頭顯示： DLP3000-Q1的靈活性能支持業(yè)界最寬視場(chǎng)角的抬頭顯示（寬達(dá)12°視角）。更大視場(chǎng)角意味著能顯示更多內(nèi)容和信息，如將導(dǎo)航路徑和實(shí)時(shí)地標(biāo)等詳細(xì)信息顯示在駕駛員正常駕駛視線(xiàn)中（前方2米至20米景深內(nèi)），有助于駕駛員集中精力關(guān)注路況的同時(shí)獲取更多信息。更寬視角的抬頭顯示也為未來(lái)車(chē)載增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)顯示（Augmented Reality, AR）提供了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

 

出色的亮度、動(dòng)態(tài)范圍和色彩精確度：基于DLP3000-Q1的平視顯示器具有與全球80%以上的數(shù)字影院屏幕相同的核心技術(shù)。這催生了能夠產(chǎn)生亮度為15,000坎德拉/平方米（cd/m2），動(dòng)態(tài)調(diào)光范圍為5,000:1，全開(kāi)全關(guān)對(duì)比度（FOFO）大于1,000:1以及125%美國(guó)國(guó)家電視系統(tǒng)委員會(huì)（NTSC）規(guī)定的色域表現(xiàn)。此表現(xiàn)不會(huì)受溫度變化影響，且在車(chē)輛一般使用壽命內(nèi)無(wú)論在任何觀(guān)看場(chǎng)景下都可呈現(xiàn)清晰的圖像。此外，DLP技術(shù)無(wú)需光的偏振。這幫助了汽車(chē)原始設(shè)備制造商（OEM）設(shè)計(jì)一種即使佩戴偏振光太陽(yáng)鏡也能看見(jiàn)內(nèi)容的平視顯示器。

 

可擴(kuò)展性：DLP技術(shù)并不局限于某一種光源，而能和LED，激光及其他多種光源一起使用。采用DLP技術(shù)實(shí)現(xiàn)的抬頭顯示能適應(yīng)未來(lái)光源的技術(shù)發(fā)展，具有很好的可擴(kuò)展性。

 

王洋昔最后表示，由于汽車(chē)產(chǎn)品的研發(fā)和測(cè)試周期相較其他行業(yè)更長(zhǎng)，市場(chǎng)上在售的汽車(chē)還沒(méi)有配備基于DLP技術(shù)的抬頭顯示設(shè)備。TI目前在和眾多知名汽車(chē)廠(chǎng)商積極合作，詳細(xì)情況尚不方便透露。