AR實景的全稱是Augmented Reality,直譯過來就是擴增現實或增強現實。在2021年,AR導航成為汽車行業的一個熱門配置。
AR背后的技術一個完整的增強現實系統是由一組緊密聯結、實時工作的硬件部件與相關的軟件系統協同實現的,需要由三部分組成:
光學透視系統:光學透視(opticale-throughHMD)中,排除了來自于攝像機的信息,真實場景的圖像經過一定的減光處理后,直接進入人眼,虛擬通道的信息經投影反射后再進入人眼,兩者以光學的方法進行合成。
視頻透視系統:視頻透視式(Videoe-through)系統具有簡單、分辨率高、沒有視覺偏差等優點,但它同時也存在著定位精度要求高、延遲匹配難、視野相對較窄和價格高等不足。
Monitor-Bad:在基于計算機顯示器的AR實現方案中,攝像機攝取的真實世界圖像輸入到計算機中,與計算機圖形系統產生的虛擬景象合成,并輸出到屏幕顯示器,用戶從屏幕上看到最終的增強場景圖片。
基于monitor-bad和視頻透視式顯示技術的AR,通過攝像機來獲取真實場景的圖像,在計算機中完成虛實圖像的結合并輸出。因為會存在一定的系統延遲,需要通過計算機進行修正。
基于光學透視系統顯示技術的AR,真實場景的視頻圖像傳送是實時的,不受計算機控制,因此不可能用控制視頻顯示速率的辦法來補償系統延遲
在非汽車領域AR的應用其實在非汽車領域,AR導航產品出現的較早。百度地圖手機端至少在2018年之前提供了ar導航功能。在步行導航時,通過手機相機即可看到全景路線和終點位置,方便用戶辨別方向、在復雜路口做決策。
在步行導航過程中,用戶不需要頻繁的查看app界面,只需結合語音導航、真實街景即可輕松找到方向,順利抵達目的地。步行導航與AR技術的連接,在起點、轉向、目的地等場景中,步行結合AR第一視角進行POI導覽、輔助決策、指引導航等服務,提高地圖的讀圖效率。同時,用戶可自由切換步行AR導航與普通導航兩種模式,使用普通導航的用戶只需點擊頁面右下角的縮略圖,即可一鍵切換到AR導航模式。直接解決了在陌生城市(特別是我這種生在青島不知道東南西北方位的人),尋找目的地的痛點。
而汽車上的AR導航,早就由一些品牌的行車記錄儀提供了服務。工作原理是用手機連接記錄儀的WIFI,然后在手機上打開與行車記錄儀合作的導航APP,進行AR導航。在CARPLAY普及之后,可以把手機上的APP界面直接投影在中控屏幕上,進一步的完善了汽車上的AR導航。
所以說單純的AR導航在技術上的門檻早已經被攻克。相對于技術進步的步伐,汽車駕駛人對于AR導航的應用卻顯得有些滯后。原因倒是很簡單:老司機即使沒有AR導航,憑借平臺導航一樣可以找到目的地;而新手司機根本在駕駛過程中面對復雜又陌生的路況本身就很吃力,再抽出精力去看中控屏就很不現實。
這種情況一直延續到AR導航以AR-HUD的模式出現。
AR-HUD(Augmented Reality- Head Up Display)翻譯過來,就是增強現實的抬頭顯示功能??梢钥醋鍪茿R由中控顯示向智能座艙全系顯示過渡中的一個產物。
2021款的奔馳S算是較早提供了AR-HUD功能的車型,將HUD功能和現實道路相結合,通過投射到前風擋上的引導箭頭。系統可以對駕駛員行駛車道進行提示,并且還能識別出車輛和行人,極大提高行車的安全性。
之后大眾集團以及紅旗、長城、傳祺、吉利等自主品牌,搭載AR-HUD的車型都紛紛上市。長城摩卡、吉利星越L等自主品牌搭載AR-HUD上市。自主品牌供應商也開始推出各自的產品。
很明顯單純的AR技術基本上已經被解決,相比之下AR與HUD的結合品——AR-HUD才是最為前沿的技術。技術的重點轉移在HUD投射上 。
AR-HUD的投射原理AR HUD是一個光學投影系統,其影像源部分是技術核心,并且占據了較大的硬件成本。這里所說的成像方式便說的是影像源成像的技術方案。
根據影像源的硬件與原理的不同,目前AR-HUD產品,主流的成像方式分為:TFT、DLP、LCOS、LBS幾類方案。
TFTTFT是TFT-LCD的簡稱,也是目前主流AR HUD廠商的技術路線。因為是開發時間較長的一個方案、技術上相對成熟,并且能控制成本,所以應用的廠家也比較多。原理是由LED發出光,透過液晶單元后將屏幕上的信息進行投射。
TFT作為相對老的技術,依舊有不足之處。在解決投影時陽光倒灌方面還需要進步,另外就是光效較低,亮度相對來說比較欠缺。使用代表產品WEY摩卡的時候,明顯感覺到戴著有偏光功能的太陽鏡會出現部分信息看不清楚的情況。
DLPDLP即Digital Light Processing的縮寫,采用的是德州儀器的DMD專利芯片。
DMD就是DigitalMicromirror Device,翻譯為數字微型反射鏡元件。DMD芯片是依靠眾多的微反射鏡控制光線的反射方向實現工作的,微反射鏡的偏轉角度越大,圖像的對比度越高,偏轉速度越快,圖像的延遲越低。通過聚光透鏡以及顏色濾波系統后,來自投影燈的光線被直接照射在DMD上。當鏡片在開的位置上時,它們通過投影透鏡將光反射到屏幕上形成一個數字的方形像素投影圖像。
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通俗一點說,就是DLP投影技術應用了數字微鏡晶片(DMD)來作為主要關鍵處理元件以實現數字光學處理過程。
目前日本精機和國內的華陽、疆程、京龍睿信都能夠提供DLP相關的解決方案。相對于TFT方案,DLP的效果更好。但是由于DMD核心掌握在德州儀器手中,供應商比較單一。并且因為之前是應用于液晶屏行業,所以成本上相對來說比較高。
LCOSLCOS(Liquid Crystal on Silicon),即液晶附硅,也叫硅基液晶,是一種基于反射模式,尺寸非常小的矩陣液晶顯示裝置。這種矩陣采用CMOS技術在硅芯片上加工制作而成。屬于反射式micro LCD投影技術,采用CMOS技術在硅芯片上加工制作而成。
LCOS的分辨率上限很高,可以到達4K或者8K的級別,體積更小適合于模塊化布局。與DLP相比,供應商比較多,因此無論是在降低成本還是國產化趨勢上,都更具前景。目前能夠生產LOCS芯片的廠家有Ominivision、奇景光電、南京芯視元、Syndiant。
不過LCOS也和TFT一樣屬于光源是偏振光,這就意味著帶著偏光鏡使用會出現問題。另外,前面說了LCOS的上限高,但是下限也低。特別是使用LED為光源時,亮度達不到要求如果使用激光光源,那么急于目前車規級的廠商較少,成本必然增加。
LBSLBS即Lar Beam Scanning縮寫,也被叫做MEMS微激光投影。這種方案是將RGB三基色激光模組與微機電系統結合的投影顯示技術方案。
與傳統投影設備中的鹵化物燈相比,激光是一種非常高效的光源。激光投影系統的機械部件很少,激光束可以通過鏡面進行偏轉,系統穩定性好。運行時間長達1萬多個小時。各像素點激光的顏色及亮度受圖像信號調制,在每個像素點上可產生1600萬種顏色。圖像具有極其鮮亮的色彩。激光管可關可開。特點是功耗小且圖像對比度高。不過LBS目前產品的分辨率只能達到720P左右。打算LBS通過把光學引擎大幅度簡化,體積優勢明顯,而且對比度和亮度在目前來說都是最高。因此,LBS的分辨率會隨著時間慢慢提高,也許會成為未來最好的選項。
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