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以技术和成本“超车”,锐思华创诠释AR-HUD终极译法

作者:
汽车观察
2023/04/22
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两年时间,一项技术会历经怎样的更新升级?一家公司会发生什么样的变化?

深圳市锐思华创技术有限公司(Raythink;以下简称为:锐思华创)创始人&CEO卢睿认为:“解决方案本身,不是在发明从0~1的过程,而是在做迭代。”

事实确是如此,供应商最好的状态,就是在迭代的过程中做企业自身的升级。自2019年成立至今,锐思华创作为智慧交通、辅助驾驶与AR显示的整体解决方案提供商,致力于打造以创新光源为导向,搭载AI视觉引擎的大视场小体积的AR-HUD。期间,该公司核心技术从未停止迭代,涵盖了光学、PGU、AR Generator® SDK、算法和硬件等。

 

汇聚万千目光的上海车展,集中展示世界汽车工业的发展成果,是见证汽车供应链技术升级的重要节点,也是验证企业技术和产品创新能力的最好时机。

回顾2021年,彼时锐思华创曾在上海车展推出行业内唯一能达到FOV 20°和VID 15m的AR-HUD解决方案,且该方案同时可以覆盖三车道。

时至今日,两年之期已过,2023年上海车展如约而至,锐思华创成长速度惊人。目前,该公司FOV 20°和VID 15m的AR-HUD解决方案依然是从未被超越的行业标杆,且其取得IATF16949认证后的半年时间里就已收获了近10个量产项目,订单总量近40万台,其中成熟的AR-HUD产品系列已进入量产阶段。

特别值得一提的是,本次车展期间,锐思华创还发布了全球首个以LBS为光源的AR-HUD,并推出全球首创全新显示技术 – 应用于AR-HUD等多种显示方案的多层光波导3D PGU。

 

 

从技术看产品,从产品看企业,一家创新型公司近五年的成长史都写在每一次技术和产品的更新迭代里。与此同时,每一项新技术,每一个新产品,也都是锐思华创走向AR-HUD产业舞台镁光灯下的新台阶。

 

走在行业的前面,技术是最坚实的壁垒

 

2020年,奔驰推出全球首个AR-HUD产品,刷新了人们对HUD的认知,从而正式将AR-HUD量产上车推向正轨。2021年,大众ID系列首次将AR-HUD下沉到20万左右的大众车型,此后国内自主品牌纷纷发布搭载AR-HUD的爆款车型。

追溯AR-HUD在主机厂中间流行开来的原因,其中之一便是多了AR的新技术加持后,HUD有了增强现实后更优化的驾驶体验。

但值得注意的是,AR-HUD显示效果升级正在对景深呈现提出新要求,这主要关乎驾驶体验和驾驶安全。

首先从驾驶体验升级来看,人眼的3D视觉主要来自于生理和心理两个层面的因素决定。

生理层面,人眼观察不同距离的物体时晶状体会产生不同的屈光度来实现聚焦;同时双眼视线的夹角(辐辏)也有所不同;此外由于双眼观察物体的角度不同,左右眼之间也会存在视觉差异。

心理层面,线性透视效应、不同的遮挡关系(间位)、阴影、以及其他经验值都会帮助人眼和大脑形成3D视觉,一旦有因素相互矛盾,就会产生眩晕感。较为典型的案例之一便是,驾驶员观察原本成像在远距离处的AR-HUD指示信息被近距离的前车遮挡,会呈现眩晕状态。因此要想实现更好的3D贴合效果要求HUD拥有3D显示功能,即虚拟图像可以根据现实情况实现灵活变焦,对应到HUD上。

 

再看驾驶安全。要知道,HUD深度感缺失和焦距不足是一个影响安全的重要问题。

其一方面会导致驾驶员视觉不适和注意力无法集中,仍需转换焦距来感知虚像和实景;另一方面,HUD显示错误距离会影响驾驶员对障碍物真实距离的感知,带来潜在危险。尤其在雨雾天气, 外部参照物减少,HUD投影对视觉的判断会产生更多的影响。

根据开源证券行研报告,3D景深显示是HUD进阶的必然方向,且未来真正的AR-HUD能够做到在视野范围的光场内实现3D显示,自由变焦,让远近实景和虚像完美贴合,给人以身临其境的体验。

正因如此,未来已来。锐思华创推出了全新显示技术 – 应用于AR-HUD等多种显示方案的多层光波导3D PGU。据悉,该3D PGU显示技术,可实现显示层叠,投射出具有立体深度的全裸眼3D图像。锐思华创预计,该技术将在2024年第三季度/第四季度实现量产。

根据锐思华创方面介绍,与目前市场上的StereoScopic3d解决方案相比,3D PGU可实现3D成像,并不会造成晕眩感及眼睛疲劳等不适。其原因在于,锐思华创的3D PGU显示方案不是通过“欺骗”我们的眼睛和大脑来生成的 “伪 3D”效果,而是来自具有立体深度的实际成像技术,因此不会有失真的问题,且不需要眼动追踪等复杂技术的辅助。

 

换言之,PGU本身即完成3D成像,产生即是3D效果。通过传统光学成像系统放大,在挡风玻璃前呈现更立体的悬浮3D效果。

此外,采用锐思华创3D PGU的AR- HUD,投影出的虚像具有立体景深,也意味着成像的VID可以通过PGU设计端去调整,大大增强了AR-HUD图形的可用性、功能和舒适度。

值得一提的是,锐思华创多层光波导3D PGU显示技术还可以支持不同光源,并且可以集成、结合许多新技术。“例如我们基于LBS技术的OpticalCore®,从而形成各种不同需求的,高度可定制的解决方案。”锐思华创方面表示。

据了解,针对多层光波导3D PGU,锐思华创还自研了一套独有的3D渲染引擎和AR Generator® SDK,可以快速开发针对AR-HUD场景的立体HMI,以协助研发人员和客户方便的开发出基于该技术的AR图形和功能。

据锐思华创介绍,该公司AR Generator® SDK可以基于客户系统需求,通过灵活性的配置平台,增减运算模块配置,精准有效的控制算力负荷。且锐思华创通过平台化软件系统AR Generator® SDK,结合OpticalCore®光核引擎模组,大大提升开发效率,还可以为不同整车厂提供定制化需求服务。

 

产品走向最终解决方案,全球首创以LBS为光源的AR-HUD

 

对于一家创新型科技公司而言,能够将技术攻关能力提到行业发展之前、把产品升级为行业发展最终解决方案,是极为重要的品质。

锐思华创深知这一点。锐思华创相关负责人表示,工程技术公司的特质就是不断试验,测试得到结果之后,选择下一个方向再做测试,如此循环往复。

时至今日,反反复复的实验为锐思华创带来了新的选择:在AR-HUD影像源生成器(PGU)技术方面,该公司产品直接面向最终解决方案,推出全球首个以LBS为光源的AR-HUD。

据悉,AR-HUD根据影像源硬件组成和原理不同,分为TFT、DLP、LCOS、以及基于MEMS技术的LBS方案。

大量研究表明,提高AR-HUD体验必须有更大的VID和FOV,这对于传统的PGU来说相当困难,目前的PGU-TFT很难在不产生其他问题的情况下实现20度FOV和15mVID。TFT有问题,DLP没有,但就DLP成本高。基本上DLP 和 LBS是可以做到差不多的表现,但LBS成本可以低一些然后对比度也可以更好。 没有光窗问题。 且LCOS还会面临亮度方面的问题,其亮度是在所有光机模组中最低的,因此对于投射HUD影像方面会有明显的缺陷。

对比之下,锐思华创发现LBS技术更具优势。

 

这主要是因为,其可以在放大VID和FOV的同时,将硬件体积减小,很好的解决AR-HUD当下“卡脖子”的问题。另外,LBS技术成像画面对比度更高,大于288200:1,无光窗效应;由于LBS的投影方式是针对画面中每一个像素进行颜色与亮度的控制,在车用AR-HUD的投影上可以更有效地突显特定的对象;且其产生热量较少,可实现更好的散热设计,同时无阳光倒灌隐忧;还能有效降低功耗,进一步促进整车电源优化。

更为重要的是,LBS的MEMS芯片采用CMOS技术在硅芯片上加工而成,其光效率最高可达70%,传统 LCD仅为3%。此外,LBS技术经过近几年的发展,在AR眼镜领域得到广泛应用,目前芯片供应商比DLP更多。

MEMS振镜是一类芯片,由专业的MEMS晶圆代工厂代工,这和车载芯片的供应链是完全一致的。由于LBS方案基于MEMS光学系统实现,可以借鉴MEMS成熟工艺,这也在一定程度上意味着,LBS技术距离通过车规认证不远了。

基于上述判断,一直致力于开发更好解决方案的锐思华创,决定投入大量精力和资源研发LBS模块。锐思华创市场专家姜叡石曾公开表示:“我们相信在不久的将来,LBS会成为AR-HUD的明确选择。”

据悉,锐思华创自主研发的光源——基于LBS的OpticalCore®️ 光源模组,不仅能大幅缩减HUD成本,更能大幅减小系统体积、增大了视场角,真正做到了涵盖三个车道的广角大FOV、成像画面对比度更高且无光窗效应,并具备无阳光倒灌隐忧且有效降低功耗的优异性能。

更加值得关注的是,锐思华创注意到,由于LBS基于激光光源的原因,目前市面上普遍的LBS方案存在散斑的问题。

由此,通过锐思华创技术团队的不断创新,该公司的OpticalCore®光源模组产品已经发展至第三代,是业界内首个可达车规级的LBS成像模组,独创的多光源微合光通过Diffuser成像,是目前唯一成功解决LBS散斑问题的方案,为市场提供了一条可真正大规模应用的光源路径。

此外,OpticalCore®模组成本较低,供应链方面不易受芯片短缺影响,有望打破主流模组被国际厂商垄断的局面,成为国产化替代的成像光学模组。而这一点,正是锐思华创在AR-HUD产业走得更远的关键。

 

直击痛点,成本为王

 

要知道,无论是主机厂,还是Tier 1自主供应商,成本控制是企业最在意的,因此更具性价比的HUD解决方案是自主领先企业的首选。

根据亿欧智库数据测算,在2022年单车前装W-HUD的价格为1710元;AR-HUD的价格仍然较高,为5058元。预计在2025年W-HUD价格降至1466元,AR-HUD价格同样会大幅下降,达到3585元。

也就是说,随着AR-HUD的成本下降,以及性能的强化,AR-HUD将不再是整车厂高价位车型的“标配”,AR-HUD会逐渐渗透至低价位车型,未来将成为智能汽车的“标配”功能。

然而,追根溯源,当主机厂追求更高性价比的AR-HUD产品,Tier 1供应商也将需要更具性价比的解决方案。由此,以锐思华创为代表的Tier 2供应商们的成本控制能力,将显得愈发重要。更低成本,也将成为AR-HUD赛道角逐的关键。 

对此,锐思华创表示并不担心。因为自始至终,该公司都将“最高性价比”,最为其产品解决方案的立足点之一。

 

要知道,PGU是HUD核心零部件,占比成本的近50%。且不只在效果和性能上,有调研结果显示,目前两大主流方案TFT和DLP在价格上也有明显的差距。据悉,目前市面上主流的TFT方案价格预计在3000元以内,而DLP方案的价格直接飙升至8000元以上,成本相差近两倍。

面对优质性能和高成本的矛盾,锐思华创告诉盖世汽车,该公司此次推出的基于OpticalCore®光源的AR-HUD产品,除了性能高于TFT和DLP外,光源模组量产后的成本将低于DLP,同时略高于TFT。

比如,将OpticalCore®成像模组应用于AR-HUD产品中,除了能够带来更大FOV和更远的VID之外,还无须配套PVB楔形膜,进一步降低AR-HUD成本。未来,作为标准化模组,其应用将全面覆盖车用、轨道、工业环境等产品,包括AR-HUD、AR大灯、车内微投、定焦AR显示等。

无独有偶,与全息显示技术相比,锐思华创此次推出的多层光波导3D PGU显示技术也更具成本效益,而且处理效率更高。因为它不需要复杂的计算去还原成像的相位信息,不会耗费多余的PGU的算力。在光学成像端,如风挡玻璃,成像系统,自由曲面镜等,不需要更高的制程工艺。因此,多层光波导3D PGU 显示技术能够以较低的成本迅速推向市场。

据悉,由锐思华创自主研发的OpticalCore®成像模组目前已进入产线搭建阶段,目前已取得国际知名主机厂商认可,正进行落地化的探讨,有望在不久的将来实现车规级量产。

随着锐思华创带领AR-HUD成本进一步下探,汽车也将全面迎来AR-HUD标配时代。
尾声
就汽车而言,其发展史就是一部工具提升效率史,从量变到质变,最终达到前人无法想象的高度。在上一轮的质变中,汽车动力成为角逐赛的焦点,这一轮的质变就要看智能汽车座舱了。

如今,在锐思华创主攻的智能座舱领域中,其AR-HUD技术和产品正在联合智能座舱相关生态,为AR-HUD实现新的赋能。眼下,锐思华创正在积极“扩大朋友圈”,建立合作伙伴圈层。

 

比如在此次上海车展,锐思华创宣布与对话式人工智能平台型企业思必驰达成战略合作。思必驰HUD业务负责人苗顺平表示:“此次思必驰与锐思华创的战略合作,势必会为中国的智能座舱的(发展)水平提供更大的动力,双方将联合起来,充分发挥双方的专业优势,为客户提供全语音、多模态、沉浸式、更智能的智能座舱解决方案。”

锐思华创与行业伙伴的合作关系,更利于该公司市场业务的拓展。作为汽车产业Tier 2 ,锐思华创与多家一线Tier 1厂商建立了合作关系,比如安波福、斑马智行、伟世通等行业科技巨头。

与上述企业的合作,不仅利于锐思华创技术研发水平和产品力的提升,同时也成为了锐思华创在行业内的“活招牌”,十分便于该公司进一步拓展市场空间。未来,锐思华创将持续向上攻坚AR-HUD相关技术,推出更多具备差异化竞争优势的AR-HUD产品,赋能Tier 1厂商,助推中国汽车产业向前发展。

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