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Smart Cockpit
智能座舱是当前汽车重点发展方向之一,也最能体现智能汽车的价值。作为最容易被感知、最直接被体验部分,已成为消费者购车的重要考虑因素。根据调查数据表明:座舱智能化程度已成为继车型价格、品牌、能耗/续航之后消费者购车第四大参考因素。
每家车厂都成立专门智能座舱部门,专门研究智能座舱的搭载技术与发展方向。例如 2023 年上海汽车展吉利汽车现场发布的银河 L7 智能座舱——“智爱座舱”等等,各大车企及 Tire 1 均已加速进入智能座舱竞争赛道。
归纳智能座舱的特点:搏眼球、高科技、能带来实际效益。
目前智能座舱的具体发展方向:大屏、创新显示技术、自然语言问答与聊天( Chat GPT )、星空顶棚、侧窗显示、透明 A 柱等,其中创新的显示技术是重点。

裸眼3D显示技术,迎来汽车新时代

智能座舱的创新显示技术
曲面屏、AR-HUD、VPA 无介质漂浮显示、PHUD、电子后视镜、以及近年新出的裸眼 3D 显示技术为主流方向。
奔驰 S 级轿车 —— 将首次搭载采用全新的裸眼 3D 仪表

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BMW —— 宣布 2025 推出 3D HUD

裸眼3D显示技术,迎来汽车新时代

(宝马预计 2025 年推出 3D Head-up Display)
BMW iDrive 新的显示技术,结合 BMW 内饰设计,重点关注触摸和先进的语音交互,将为下一代汽车智能座舱显示技术发展起到了引领作用,几乎成为整个车厂研究的课题。
BMW 全景视觉 (PHUD) 基于全新的平视显示技术, 整个挡风玻璃上以与驾驶员完美匹配投射显示信息。PHUD 与适用于主动驾驶情况的全新 BMW 3D 平视显示器相辅相成,可在驾驶员视线内以 3D 动画的形式高精度融合显示 ADAS 或交通引导等所需信息。
BMW 新型中央显示屏的矩阵背光技术可确保无论特定的光照条件如何,都具有高分辨率、鲜艳的色彩和强烈的对比度。(摘录自 德国宝马 官方网站新闻)
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裸眼可视的 3D 相关显示技术

① 可用于 3D AR-HUD 相关技术
  • CGH (Computer Generated Hologram) 电脑生成全息技术
  • 超低串扰裸眼 3D 技术
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② CGH (Computer Generated Holography) 计算机全像术
需要非常强大的计算机主机群,生成全息图像,图像分辨率越高,数据运算量会暴增。

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*目前暂不具备量产可行性,在实验室样件阶段。
③ 3D 显示技术---串扰率决高下
串扰:Crosstalk,也称为 ghosting 或 leakage,是确定立体三维(3D)显示器图像质量的主要因素。
  • 在立体显示器中,为了体验具有深度感的 3D 图像,每个观察者的两只眼睛会看到不同的透视图像。
  • 当立体显示器中存在串扰时,每只眼睛会看到为该眼睛设计的图像以及一些为另一只眼睛设计的图像,使图像看起来重迭或有鬼影。
  • 高水平的串扰会使立体图像难以融合,缺乏保真度,因此在开发高质量的立体显示器时实现低水平的串扰非常重要。

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④ 3D 显示技术---串扰率决高下
  • AR VR MR 元宇宙 (0串扰)
  • 配戴眼镜的 3D 电影、3D 电视 (串扰率 5%)
  • 裸眼 3D 笔电 (串扰率约 25%)
  • 裸眼 3D 汽车仪表 (串扰率约 20%)
  • Computer Generated Hologram(CGH) (未有成品)
  • 裸眼 3D AR-HUD (奔驰标准:1% 以下)

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⑤ 超低串扰裸眼 3D 技术
  • 采用可量产化TFT技术,实现裸眼 3D 效果,并成功应用到 AR-HUD。
  • 全世界最低串扰率 —— 奔驰标准:1% 串扰率。
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裸眼3D AR-HUD 成像原理
⑥ AR-HUD
  • 传统 2D AR-HUD:
    由于种种限制,传统 AR-HUD 都是讲 2D 平面显示覆盖范围,只是把视觉距离变远。
    就实车体验来说,传统 AR-HUD 可认为是投影距离比较远+FOV 比较大的 WHUD。
  • 随着 AR/VR/ MR 产品逐渐普及 ( Apple 已经发表 Vision Pro ),消费者逐渐认清 AR 就必须是 3D,否则就是假 AR。
    裸眼3D显示技术,迎来汽车新时代传统平面 AR-HUD

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多焦面 3D AR-HUD

⑦ 未来趋势:裸眼 3D AR-HUD
由于真实世界是三维立体空间,裸眼 3D AR-HUD 的技术可以使距离与实际道路相融合,突破了过去 2D 画面贴合路面的方式。
裸眼 3D AR-HUD 取代目前市场上的 AR-HUD,是未来的发展趋势。

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AR-HUD 使用 3D 技术的好处
AR-HUD 使用 3D 技术的优势 —— 实景贴合
  • 3D 空间感:具备 720 度的指向,可以指向驾驶视线以外甚至 FOV 以外的危险路况。
  • 成像距离动态可变:随着车辆行驶,前方路口到车子之间距离不断变化。对于传统 VID 为 7.5 米的 AR-HUD 导航标识固定在 7.5 米,无法随转弯路口接近而变化。而裸眼 3D AR-HUD 可以随车辆接近而变化,让导航箭头标识锁定路面,从而实现真正的 AR 导航。
AR-HUD 使用 3D 技术的优势 —— 解决阳光倒灌
  • 传统 VID 为 4-5 米的 HUD 其放大倍率约 11 倍,实验证明可以使用 TFT 作为像源而不受阳光倒灌的伤害,但 VID 为 7.5 米的 AR-HUD,其放大倍率约为 17 倍,阳光倒灌的强度将增加 17x17/(11x11) = 2.4 倍,继续使用 TFT 的难度就相对加大。
  • 裸眼 3D AR-HUD VID 可以维持 4-5 米,利用 3D 技术让视觉距离达到 7 米或 10 米效果,阳光倒灌还保持与传统 VID 为 4-5 米的 HUD 相同的强度。
  • 裸眼 3D 的光效极强,较低的背光驱动就可以达到同样亮度,所以具备解决阳光倒灌优势。
AR-HUD 使用 3D 技术的优势—— 低成本
  • 这项浦创和怡利联合开发的裸眼 3D 技术,在能保证阳光倒灌安全范围内,与传统 VID 7.5 米以上 2D AR-HUD 相比,具备绝对成本优势,并能够做到量产
  • DLP 或 LCOS 受限其制造工艺,将来降本机率不高,降本空间也小。而裸眼 3D HUD 采用传统 TFT 及传统电路,随着 3D AR-HUD 大量生产,电路集成度上升,成本将会有更大的突破。
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AR-HUD 平台化方案选择

挑选未来平台须具备这三点:技术领先市场,体积小容易延展到不同车型,成本压力小

裸眼3D显示技术,迎来汽车新时代AR-HUD 平台化方案选择

原文始发于微信公众号(上海浦创智能科技有限公司):裸眼3D显示技术,迎来汽车新时代

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