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开车就像开飞机?HUD到底是个什么东西

    泡泡网GPS频道8月6日 前段时间佳明推出的一款HUD抬头显示器,在微博上很是热闹了一阵,搞得小编我也心里痒痒的,总想弄一台回来玩。结果当我和小伙伴说这个想法的时候,小伙伴们竟然表现出惊呆吓尿的嘴脸,说这玩意用手机就可以啊!然后我就懵圈了。

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    我当然要懵圈了,从上面的产品图来看,佳明的这款HUD最少拥有镀膜反射、专用玻璃反射和前风挡直接反射三种形态,尤其是专用玻璃反射起码看起来很有科技感对吧。那手机怎么玩?

    在被小伙伴唾沫四溅的教育了一番勤俭持家的观念之后,我拿出手机,颤颤巍巍的下载了刚刚升级了HUD功能的爆肚百度导航,然后满怀期待的打开HUD功能放在了前挡风玻璃下面,于是就看到了下面的这幅图……

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重影+虚影+模糊+白天不能用=手机HUD

    当然,如果你真的非常不需要HUD,我觉得像上面这样的导航画面,你应该可以接受了。不过反过来一想,你既然都不需要HUD,那手机屏幕做HUD这样的功能还有存在的必要吗?还不如下面这样来的简便快捷。

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    所以说,不管是手机导航软件的HUD,还是打印的地图,它们最多只能叫做“前风挡抬头倒影”,离HUD抬头显示器,相差了十万八千里,更不用说那些高端豪车或者飞机上的HUD了。

    那么,淘宝上的HUD如何呢?毕竟那些好歹也是专业的电子厂出品,还带有OBD接口,可以把车辆行驶的各种数据直接输出显示。来看看。

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    相比于上面的几种叫做HUD的东西,看起来淘宝上的这种HUD明显靠谱了很多。尤其是它的显示数据,很丰富详实。不过,你是不是觉得这东西摆在你的面前,会干扰你的视线?

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贴膜是个提升亮度的办法,但是你能忍受前风挡一块黑吗?

    尤其是这种自身屏幕亮度不够,而需要在前风挡上贴一块膜的HUD,更是挡你视线没商量。而且仔细看看这东西,原理(如果它有工作原理的话)不就是和手机导航的HUD功能一样嘛,都是在前挡风玻璃上弄个自己的倒影,所以说这货,我还叫它“抬头前风挡倒影”应该也没啥问题吧?

●那,HUD应该是啥样?

    HUD是啥样?军迷应该很熟悉了,大家往往都喊它的另外一个名字:全息平显。这东西上点凳次的军用飞机上都有。尤其是拥有刺眼绿光的全息衍射平显,更是顶级战斗机的标准装备,比如下面的这两种。

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美军F-22战斗机上的全息衍射平显(图片来自互联网)

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天朝歼20战斗机上的全息衍射平显(图片来自互联网)

    我们可以把这两种HUD和淘宝上的那种HUD对比一下,相信大家都明白了HUD到底是个什么东西。这就像造车,不是弄四个轱辘盖个壳就能说自己是汽车。相比之下,佳明的那款HUD,多少还有点抬头显示的意思。

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歼20(左)和F-22(右)全息衍射平显的刺眼绿光

    不管是手机导航的HUD功能,还是淘宝上所谓的专业HUD,它们的画面都只不过是前挡风玻璃上的一块倒影。那,类似战斗机的专业HUD的显示画面,又会是怎样?

    先说明一下,对于F-22和歼20这样的高级货来说,它们的细节往往是军事机密,小编我在谷歌浸淫了一上午,也没找到满意的F-22 HUD画面,更别说保密工作做的更好的天朝歼20了。所以,我们就用其它飞机的凑合一下吧。当然这不是衍射平显,而是全息广角平显,略低一个技术等级。

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美军F-16C/D全息平显的画面(图片来自互联网)

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天朝歼10A(或歼11)全息平显的画面(图片来自互联网)

    但是,战斗机上HUD的奇妙之处,并不仅仅是画面上的这些绿色字符,而是它带给飞行员的视觉效果。下面我们就来看一看这种奇妙的画面,会给飞行员带来哪些真正的方便。

    淘宝上很多商家在宣传自己的HUD时,往往会配上战斗机的画面,并进而声称自己使用的技术,是源于军用领域。不过很遗憾,它们的东西,除了能在前挡风玻璃上投倒影之外,真跟飞机上的HUD毫不相干。

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字符可以和任意距离上的画面结合,是HUD最基本的特征

    看上面这张图,你会发现从HUD的屏幕中望过去,不管你的眼睛对焦在任何的一点上,HUD显示的字符都会清晰的浮现在你眼前。这就是HUD的奇妙之处,也是为什么HUD率先且大规模的用于军事之上,这样瞄准起来简直得心应手啊。

    如果上面的照片还不能清晰的说明问题,我们可以来看一段视频,这是军迷熟悉的另外一种装备:全息激光瞄准镜 的视频。

http://player.youku.com/player.php/sid/XNDI5NjQ1ODg=/v.swf

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    这样的视觉效果如何?飞行员从全息平显中向外看,也拥有类似的视觉效果。不管你的目光停留在哪一点,字符都会融合在目标之上。OK,我们再看一眼淘宝上的HUD显示效果吧。

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这种只会反射倒影的东西,也好意思叫HUD?

●全息平显是怎样生成这种效果的

    在上面我们看到,HUD所投射出的显示画面,可以在无穷远的距离上和我们的视觉目标相融合,这样的画面效果是如何做出来的?

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基本原理很简单,就是初中物理的凸透镜成像原理

    当然,飞机上的HUD显然要比基本原理上的结构高级多了,比如下面这张来自美国GEC马可尼公司在当初最先研制HUD时申报的专利图,虽然是初代产品,但是已经可以秒淘宝上那些HUD好几辈子了。

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GEC-马可尼公司1975年的HUD专利图(图片来自互联网)

    可以想象,40多年前的HUD已经复杂到这样的地步,现在最顶级的全息衍射平显更是只有类似美国、中国等少数的几个国家所掌握。不过,就算把那些被战斗机抛弃的老HUD技术放在汽车上,依然能够让我们的驾驶室看起来都是高科技。

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最基本的HUD构造就能够实现完美的抬头显示效果

    这就是标准HUD和淘宝上以及手机导航上的HUD最大的差别,那就是抬头显示的图像,是与视线内的所有物体都相融合。这种HUD,就是最早应用于军事的折射平显,也叫准直平显。

●为什么要把影像投射在无穷远的地方?

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人眼调节焦距的时间(图片来自互联网)

    如果说我们正在看风挡前五米外的物体,那我们要把焦距调整到前挡风玻璃上的时间,为0.8秒,然后读取HUD投射在前风挡上的数据,花费时间根据年龄的不同又有很大的差距,然后再把目光的焦距调整到风挡之前5米处,再花费0.8秒,这样几乎最少2-3秒的时间已经过去了。

    如果我们用100公里的速度行驶,那么在我们到前风挡上读取HUD数据时,汽车已经跑出去了七八十米。所以,我们要将HUD的图像投射到无穷远的地方,让它时刻与我们视线内的物体相融合,从而免去了眼睛调整焦距的时间。

    当手机导航HUD和淘宝HUD已经被军用HUD秒的体无完肤的时候,那些汽车大厂也开始将已经被逐渐淘汰的老一代军用折射平显技术,装进了各种豪车上来彰显自己的高端大气上档次。

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显示画面被投射在无穷远焦点上的车载HUD

    可以看到,虽然车载HUD在透光率、光能利用率和视场范围都远逊于战斗机上的HUD光学元件,但是只要设计好光学投影系统,即使在普通汽车的前挡风玻璃上照样可以获得清晰的HUD影像。下面我们就来看看那些做的比较出色的汽车厂商,是如何实现自己HUD系统的。

●宝马的HUD系统

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BMW HUD实拍(图片来自互联网)

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BMW HUD系统,这张的目标融合效果很明显

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BMW的HUD系统构造,由德国大陆集团研发制造

    可以看到BMW上的HUD系统基本遵循了最标准的折射平显构造。以LED做光源,通过复杂的光学组件增强了投射影像的亮度,并通过菲涅耳透镜组件将影像准直到前风挡的前方,从而获得了比较完美的显示信息与目视目标相融合的HUD效果。当然,不排除BMW前风挡投影区域为特殊材质玻璃。

    有意思的是,虽然BMW的车载HUD已经非常先进和复杂,但是当我询问我那在BMW 4S店当讲师的小伙伴时,他竟然也是一副惊呆吓尿的嘴脸,还一直问这跟手机导航上的HUD有啥不一样啊?不都差不多吗?呃,宝马,我觉得你是不是该重新培训一下你们的店里的伙计了?

●标致的HUD系统

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标致3008的HUD系统(图片来自汽车之家)

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标致3008的HUD投影组件(图片来自汽车之家)

    相比于BMW直接利用前风挡玻璃,标致3008的HUD系统更加标准。它使用独立的玻璃来作为HUD的屏幕,虽然我们没找到标致的HUD系统构造图,但是从实际拍摄的效果来看,应当是标准的折射平显系统。

●其他HUD系统

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国外不知名企业研发的HUD导航系统

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效果一流的不知名HUD系统,已经非常接近飞机HUD系统

    也许有朋友会说,老子买不起高端车,也买不起先锋那样上万的货,但是我也想感受一下拥有HUD的驾驶感受。怎么办?

●也许我们会跨过车载HUD时代

    我一直有一个感觉,现在的汽车厂商,就像当年iOS和Android到来之前的手机市场。宝马是诺基亚,奔驰是摩托罗拉,一票其它的厂商,则是索爱、黑莓甚至MTK。虽然热闹非凡,但是却固步自封,等待着被新兴力量去颠覆。

    苹果的车载iOS,谷歌的无人驾驶,特斯拉的电池动力,无不是足以改变传统汽车市场的力量。从BMW和奔驰这些传统汽车品牌的极力抗拒来看,这股力量似乎已经越来越强。

    有多强?就拿谷歌眼镜来说吧,也许它就能颠覆传统汽车的仪表盘。

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Google glass颠覆汽车的仪表盘,应该易如反掌

    想体验标准的HUD,谷歌的Google glass就能够帮我们轻松实现。这眼镜自己的显示系统,就是一个标准的HUD,一枚超薄的菲涅耳透镜将LED的画面投射在了我们眼睛的右前方。

开车就像开飞机?HUD到底是个什么东西

Google glass的导航画面

    其实,相比于HUD,Google glass甚至已经让我们跨过了车载HUD的时代。就像美国的F35战斗机已经完全取消了HUD转而将其融合到飞行头盔之上一样,Google glass何尝不是一个头盔瞄准具。试想一下,如果汽车能够拥有一个无线接口,将各类行驶数据推送给google glass,你还会低头看那个仪表盘吗?只是,我们不知道那些依然信赖仪表的传统汽车厂商,何时敢勇于面对科技所带来的挑战。

开车就像开飞机?HUD到底是个什么东西

除了谷歌眼镜,科技也随时准备用触摸屏取代挡风玻璃

    这就是车载HUD,既不是淘宝上那些只会反射倒影的显示屏,也不是手机导航软件里的那个白天没法用的鸡肋功能。虽然它在汽车厂商的眼中非常高科技,但是在真正的科技面前,它却随时有可能被我们抛弃。■<

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