從战鬥機到汽車，HUD與AR技術將如何改變駕駛？

隨着越來越多的電動車取消了儀表盤，導致很多老司機需要改變駕駛習慣，如果想看車速或是左右轉向信息，都需要微微側頭，在中控屏上才能看到相關信息。

如果你是新司機，這可能很容易習慣，但對於老司機而言，原本只用余光或是微微動下眼睛的事情，現在變得多了一個動作，不一定能很快適應。並且在習慣之外，同樣存在安全隱患，畢竟你的視线離开前方路面的時間會變長。

如此一來，曾經應用在战鬥機上的、更富科技感、儀表盤的替代品HUD（擡頭顯示），從小衆且昂貴的選配市場，逐漸成爲了某些車型的標配。並且從僅顯示速度等數字信息，演變成還能顯示地圖導航、與轉向攝像頭連接顯示左右側道路信息、前方道路引導，甚至是AR下的POI興趣信息推薦。

曾經用在战鬥機與民航客機上的HUD技術

當然，HUD也面臨一些技術難題。比如在極端條件下（白天正午的強光、夜間對面車輛的遠光燈），還能不能看清；顯示得是否細膩、清晰，讓駕駛員久看不暈；散熱、體積等等問題是否可控……

駕駛體驗是一個非常個性化的事情，當一項新事物走進大衆市場，肯定會受到爭議，有人會說它沒用、有人說看着暈……但無論如何，HUD的市場滲透率正在逐漸提升，截止今年6月底，中國乘用車市場已有超過55個品牌旗下車型提供W/ARHUD的標配或選裝配置。其中，豐田、理想、比亞迪排名標配搭載量前三位。由此可以看出，曾經被應用在奔馳S級、寶馬X7等豪華車選配中的HUD，正成爲汽車的一個新賣點。

尤其是智能電動車，在造車新勢力中，理想是第一家在全系車型中標配採用HUD的主機廠。從理想飆升的銷量數據，和李想本人對HUD產品的推崇來看，HUD肯定還是獲得了主流市場的認可與喜愛。

在今天的這篇訪談中，我們與未來黑科技創始人兼CEO徐俊峰，深入探討了HUD的市場潛力、技術難點、量產過程、發展方向，以及未來的Tier-1廠商，最重要的是擁有哪些核心能力；AR技術會給汽車行業帶來哪些影響……Enjoy：

01 HUD從選配到標配，一項新興零部件如何發展起來？

經緯：HUD對於標配市場來說，是一項新興零部件，海外車企基本以選配爲主，這就需要對整車廠進行一些說服工作，包括讓客戶看到它的價值、怎么保持穩定性/安全性等等。你之前是怎么與主機廠溝通的？

徐俊峰：我們最早在2019年就和理想有過交流，理想在車型設計中也取消了儀表盤，所以我們可以說是一拍即合，正好我們在2019年是極少數擁有量產經驗的公司。

當然，HUD在以前燃油車時代就有，奔馳、寶馬在豪華車型中都有嘗試，不過是選配爲主，HUD並不是電動車的特殊配置。但伴隨着電動化浪潮而來的，是汽車的智能化，李想作爲產品經理型的CEO，他就認爲，HUD不應該是炫技，而應該是用來取代儀表，提升駕駛過程中的用戶交互體驗。

因此，後來理想在L系列車型中，採用了一個體驗最好、最實用的W-HUD，來爲用戶提供更好的駕駛體驗。相比於更早期的HUD只是一些簡單的數字顯示，我們开發的HUD畫面面積更大，畫質更好，同時也會帶地圖、導航和智能駕駛輔助等功能。

這裏面的邏輯在於，在汽車智能化的趨勢下，最典型的是地圖導航，這個也無法顯示在原來的儀表盤裏，而是要去看中控屏幕，這就會造成駕駛員視线不是聚焦在前方，會有安全隱患。絕大部分的交通事故，都是因爲駕駛員的視线離开路面了。

同時，國內的造車新勢力對產品要求也比較高，比如理想就要求這款HUD的性能和體驗要超越歐美豪華車品牌，這就要求畫質要細膩；在極端情況下，比如夜晚對面車輛的遠光燈、或是白天陽光強烈的情況下，依然要清晰；以及不能有眩暈感等等。

李想是一個對產品很挑剔的創始人，我們也會有研發壓力，但只要最終達到了這個嚴苛的標准，產品就是一流的產品。因此我們對於用戶體驗驅動的客戶有一個明確的原則，就是全力以赴共同开發最好的產品，我們的邏輯是客戶的車體驗好，銷量高，對雙方來說是雙贏。

經緯：造車新勢力們往往勇於嘗試新產品，也希望在功能上有一些創新，這對Tier-1廠商來說既是機會也是挑战。你覺得未來最一流的Tier-1廠商，最重要的是擁有哪些核心能力？

徐俊峰：對於汽車行業來說，如今我們處在一個新舊交替的變革期，對標、模仿、抄襲，都沒有辦法取得最終成功，只有超越客戶、關注終端消費者潛在的真實需求，才有可能創造差異化創新。

在新舊交替的變革期，對於創新能力強、產品力強、對未來有准確認知的企業，我非常推薦以ToC的產品思維和定義去做ToB的業務。在變革的特殊時期，消費者和主機廠，在垂直細分的領域，對未來的認知和判斷，都不如行業專家熟悉。我們公司內部說的最多的一句話就是，要超越客戶和用戶當下的需求，去挖掘和滿足用戶不久的未來真實的需求，基於絕對的差異化創造用戶價值。簡言之，我們需要做用戶剛需（別人沒想到的），且獨一無二的創新產品。

因此，我們認爲，最一流的Tier 1廠商，要對技術和產品理解得非常透徹，對未來終端消費者的需求的理解和認知非常深刻，能把所有的認知，都清晰明了地表達和傳遞給客戶，給主機廠最正確的建議和選擇。在特殊的變革時期，最好的產品不是用戶調研出來的，用戶調研可以在技術穩定期，用於對產品功能和體驗的改善和微創新，但無法做出顛覆性創新。

所以，我們雖然是一家汽車零部件公司，但設立了三個獨立的研發部門：第一個是產品研究部，結合科學家和工程專家的專業知識，負責研究和挖掘“未來”用戶真實的需求，定義剛需且差異化創新的產品；第二個是產品研發中心，由全棧的工程團隊，來負責上述差異化創新產品的研發、驗證和量產落地；第三個是基礎研究中心，由科學家負責課題研究和技術攻關，解決研發中心的工程專家無法解決的行業難題。

比如我們會關心很多底層創新和基礎科學的問題，比如人的視網膜細胞光譜響應曲线和分布，因爲在HUD產品的交互場景中，這直接決定了HUD產品用戶界面的布局和色彩依賴。再比如說，在虛擬現實產品中經常被提及的視覺輻輳效應，在增強現實場景也有體現，這跟視光學以及認知科學有非常強的關聯。

經緯：HUD從選配逐漸變成標配，特別是像FUTURUS未來黑科技這種，伴隨着理想標配車型銷量上升而出貨量大增，可以說是HUD進入主流市場的一個重要事件。在這個過程中你做了哪些重要決策？

徐俊峰：創業最开始，我們將產品定位在面向消費者的後裝HUD領域，也就是直接ToC，开發了一款產品叫百路達，當時百路達無論是光學質量和產品體驗都是最好的，受到了很多用戶的喜歡，也賣得不錯。借助ToC產品的經驗，我們深入了解研究消費者的需求和HUD的核心技術，我們發現前裝HUD需要從簡單雞肋的WHUD（1.0產品），升級成智能化程度很高的智能化WHUD（2.0產品）。

隨着對前裝市場調研的深入，以及和車企不斷打交道，我們發現越來越多的主機廠對前裝HUD开始感興趣，前裝HUD擁有更大的潛在市場空間。從2016年开始就加大資源开發前裝HUD，到2020年疫情的來臨，17年我們拿到了多個主機廠的項目定點並量產，20年初我們拿到了理想L系列車型的定點。考慮到創業公司資源有限，20年初我們當機立斷停掉ToC產品的开發，All in到前裝HUD產品的研發設計當中。

當時我們做了一個非常大膽的決策，除了砍掉全部ToC業務，我把公司所有的資源全部聚焦在兩個點上，一個是理想L系列量產項目的研發（產品研發中心），另一個是下兩代產品的深入研發（基礎研究中心和產品研究部）。這兩個切入點，爲我們今天帶來了巨大的回報，一是量產產品的市場口碑和客戶滿意度，二是我們的差異化創新產品取得了極大的進展，爲我們帶來了更多客戶、更多項目的獨家定點的訂單。

雖然前裝HUD相比後裝設計難度更大，時間更長，對資源和資金的需求量更大，我們也經歷了設計驗證、量產等一系列挑战，但事實證明當時的選擇是對的，現在我們前裝智能W-HUD產品已經成功量產於理想L9、L8等車型上，更爲先進的光場AR-HUD產品也做好了全面量產的准備。

在2020年初疫情時，資本市場也處於寒冬，整個公司陷入艱難時刻，那時我們多項光場顯示核心技術到了研發的關鍵期，卻面臨着巨大的資金壓力。一方面降本增效，一方面持續加大投入研發，我們最終扛過來了，而且活得更好，前裝HUD大規模量產了，技術也得到了客戶的認可。

經緯：從用戶體驗角度，如何評價一個HUD產品的好與壞？

徐俊峰：W-HUD的用戶體驗主要是硬件和軟件（含交互邏輯）兩個方面來評價。

硬件方面，除了常規的穩定性、可靠性、耐久性之外，HUD的硬件品質主要是看顯示畫面的畫質（主要由PGU、次要由曲面鏡決定），以及畫面的眩暈感（主要由自由曲面鏡和擋風玻璃決定）；軟件方面，主要看交互邏輯和交互界面的合理性，以及軟件的穩定性。

畫面的亮度、對比度、均勻度、色彩、細膩程度，這些畫面質量相關的體驗，主要跟圖像生成單元相關。而HUD需要夏日正午和夜間等極限場景使用，對畫面的最大最小亮度要求極其嚴苛，動態範圍跨度高達百萬。

有沒有眩暈感，主要跟自由曲面鏡的設計和管控相關，其中HUD畫面越大，參與成像的擋風玻璃面積越大，畸變越嚴重，設計難度呈指數級提升。由於擋風玻璃是一個方程非常復雜的自由曲面（俗稱“哈哈鏡”），被自由曲面擋風玻璃反射成像的畫面通常變形嚴重，且有嚴重的“動態畸變”，即畸變隨着眼睛的位置而變化，從導致觀察者在用雙目觀察時會產生眩暈感。

之前，全球僅有極少的德國和日本HUD供應商能夠設計和生產高品質、不眩暈的HUD，但畫面尺寸通常非常小。FUTURUS在過去的8年裏，投入了很多資源做技術難題攻關；不但自研了專利的PGU技術解決了畫面質量和熱管理衝突的難題；還自研了光學設計工具，解決擋風玻璃和自由曲面鏡的設計難題，專門針對人的感官體驗，建立人的主觀感受與數學函數之間的關系，設計工具定義了數萬個優化函數，用來優化光路裏所有光學元件。

02 從比較成熟的W-HUD，到潛在的AR-HUD，有哪些技術難點需要突破？

經緯：W-HUD的技術相對比較成熟，AR-HUD會更難，並且市場對於AR-HUD還存在爭議，你覺得在AR-HUD要想普及還有哪些需要迭代的地方？

徐俊峰：W-HUD主要對比的技術指標，就是PGU的畫質和熱管理，以及放大光路的設計，相對來說技術比較成熟。

對於AR-HUD來說，要想規模化上車，首先必須要做到好的用戶體驗，我覺得主要從實用性和AR融合體驗兩個維度去考量。

對於實用性維度，AR-HUD需要兼顧W-HUD的功能，如不能有重影、眩暈、不清晰等問題，讓駕駛者長時間觀看和使用，也不會有任何的不適。在當前部分AR功能體驗受限的場景下，仍然有清晰可見的畫面呈現在駕駛員正前方，確保高效有效的信息交互。

從AR融合體驗角度來看，難度則更高，一個真正的AR增強現實融合顯示技術，又分爲硬件和軟件，其中硬件主要指AR-HUD具有光場的效果和三維的縱深感，軟件指結合整車架構开發的一整套AR空間計算和延遲處理的AR引擎和內核。

先說硬件部分，首先從功能角度來說，爲了有縱深感，AR-HUD需要一個能夠生成三維圖像的PGU像源，投射超大畫面、多重甚至連續景深三維光場（全息）影像，所以PGU會更復雜，曲面鏡也要支持三維景深；

其次從技術難度角度來說，AR-HUD的PGU熱管理和設計難度急劇提升，自由曲面放大光路的設計難度也急劇提升。因此，市面上根本沒有Tier-1廠商愿意去投入大量的資源去研發真正基於多個焦平面或者連續變焦的，有非常好三維景深效果的AR-HUD。

再從軟件層面來說，AR-HUD對嵌入式軟件和AR實時渲染引擎的要求也更高，需要保證物理世界和數字世界在四維時空的實時融合顯示（或者叫超低延遲顯示）。這背後，需要完成非常復雜的空間計算，這也是W-HUD和AR-HUD的一個本質不同。AR-HUD需要保證遠場顯示的信息與地球保持相對靜止，而W-HUD就是一個普通的相對車身靜止的屏幕。要想實現這一點，AR軟件的技術是“地獄級難度”。因此，考慮到軟件的難度，更加沒有Tier-1廠商愿意投入資源去开發。

目前市面上的AR-HUD，硬件（HUD顯示器）都是一個固定距離的屏幕，AR軟件也做得非常勉強，勉強到很難稱其是一個AR產品。在目前量產的車型中，奔馳S級的AR-HUD的體驗是公認做得最好的，但是其硬件和軟件也無法完全做到有縱深感，以及完美的AR融合。

我們目前申請了很多HUD技術專利，已經有6台路試車輛，實車測試數據累計超10萬公裏。我們2023年推出的光場AR-HUD產品，搭載了我們自己獨家的AR Kernel渲染引擎。硬件和軟件相對市面的產品有非常大的提升，硬件有縱深感，軟件也做了大量優化，可以實現物理世界和數字世界的實時融合。多個客戶的項目正在定點過程中，預計2024年底到2025年初陸續實現大規模量產上車。

第一階段：智能版W-HUD（2022已量產且市場成熟）

第二階段：光場AR-HUD（增強現實）（2023即將量產）

第三階段：全車窗HUD（2025樣車已有）

第四階段：光場MR-HUD（混合現實）（2028在研）

經緯：標配也意味着量產，意味着供應鏈管理。在保證量產的過程中，你和團隊有沒有踩過什么坑？後來是如何克服的？

徐俊峰：對，保證量產在初期很關鍵，也確實不容易。從2022年Q3季度开始，面對理想L9與理想L8先後大規模交付帶來的訂單量暴增，我們在重慶的智能生產基地，先後遇到了重慶夏季高溫、限電、原材料短缺等挑战。就拿原材料短缺來說，當時主要是芯片短缺，我們汽車行業用的芯片，都是成熟制程的芯片，不太涉及地緣政治問題，主要還是隨着電動車的普及，對芯片的需求量大增，而一些突發情況擾亂供應鏈導致產能跟不上所致。

由於當時我們和理想都是比較新的公司，歐美的汽車芯片供應商總部對我們預測的出貨量有一些疑慮，雖然他們的中國團隊很相信理想和我們，但總部跟中國不是很接軌，後來理想和我們的供應鏈團隊一起做了大量工作，最終得到了供應商的支持，這樣的問題，在過去兩年的汽車行業是非常常見的痛點。我們公司內部經常會苦中作樂，开玩笑說，產品銷量大，創業公司的產品供不應求，至少勉強算是“幸福的煩惱”。

最終爲了力保理想L系列車型的順利交付，我們快速完成了產线擴充，以及加速生產布排，兩條產线不間斷運轉，每天完成1200台的產能。後來我們甚至租了兩台發電機組，來應對萬一又會出現的臨時限電。整個生產交付過程有驚險，但最終安全、按時地完成了。

在當時，我也很清楚恰恰因爲我們是創業公司，理想選擇我們也是冒了一定的風險，量產順不順利關乎生死。2023年，我們又增加了兩條更高級別的產线，應對新項目的投產，綜合產能又翻了三倍。

03 當車成爲下一個智能終端，HUD將如何發展？XR會給汽車行業帶來什么影響？

經緯：HUD主要有三大技術路线：TFT、DLP、LCoS，未來2-3年您認爲哪類技術會成爲主流？

徐俊峰：行業裏關於技術路线的爭論從未停止過。現階段TFT-LCD（TFT指薄膜晶體管工藝，LCD指液晶顯示屏）性價比高，相對其他技術路线具備一定優勢，所以目前是國內外行業內的主流選擇。

補充說明一下，HUD最重要的光學組件有兩個，一個是圖像生成單元（PGU），即發光的屏幕，決定畫面的亮度功耗等；另一個是自由曲面鏡，即“放大鏡”，除了放大畫面，還決定畫面的畸變、眩暈和畫質等。TFT液晶面板和DLP、LCoS背投技術之爭，實際上是PGU的技術线路之爭。

國際上出貨量最大的AR-HUD項目是德國大衆的ID系列，以及奧迪的Etron系列，都採用了TFT技術线路。不過TFT-LCD（液晶面板）雖然性價比高，但因爲TFT液晶面板是黑色的，直接面對陽光，所以存在一定的“陽光倒灌”風險。陽光倒灌是指，因爲採用了凹面鏡放大投影的光學原理，但同時凹面鏡也有光學聚焦的特性，當太陽光倒灌進PGU時，會因爲光线匯聚而導致溫度過高，導致PGU的液晶面板失效。因此TFT方案的熱失效、熱管理、熱設計的難度比較大。

DLP技術线路是目前AR-HUD領域中另一種成熟的技術，用一個車規級的DLP投影儀以及一片“幕布”，替代液晶屏幕，充當ARHUD的PGU，但成本較高。因爲DLP的投影方案中，投影“幕布”直接面對陽光，而投影儀顯示芯片不用面對陽光，因此不存在所謂的“陽光倒灌”問題。另外，還有兩種投影技術，LCoS和LBS，也可以用來替換DLP投影，目前也正在快速推進中。LCoS能實現國產化，而DLP需要嚴重依賴美國TI，但這兩種方案售價都比較高昂。

技術方面總結來說，TFT技術线路，畫質好、成本低、體積小，但是熱設計難度高；DLP技術线路，畫質受“幕布”影響、成本高、體積大，但是熱設計難度低。LCoS可以國產化，替代DLP，但是技術成熟度低一些，LBS投影技術成熟度也低一些。

市場情況總結來講，綜合考慮功能、性能、可靠性、成本、供應鏈成熟度，現階段TFT-LCD如果能更好地解決陽光倒灌問題，就會具備非常強的優勢。

經緯：電動車引領的智能化浪潮，是行業的大趨勢，越來越多人把車輛視爲下一個智能終端。蘋果在今年推出了備受期待的Vision Pro AR/VR頭顯設備，你覺得未來XR（擴展現實，包括了AR/VR/MR）會給汽車行業帶來什么影響？

徐俊峰：我們內部在討論战略的時候，我曾經問過一個問題，未來對汽車行業影響最大的三家科技公司是哪三家？大家的答案比較一致，分別是特斯拉、高通、英偉達，他們代表了電動化以及智能化中的智能座艙和智能駕駛。

我自己的答案是：特斯拉、蘋果、微軟。很多人都會問，蘋果、微軟和汽車行業有什么關系？我們認爲微軟代表了目前地表最強的AGI（OpenAI）和第二強的XR（HoloLens, Windows for MR, Mesh等），蘋果代表了目前地表最強的XR（Vision Pro）和至少將來全球最強的AGI公司之一。而特斯拉是現在新能源車和智能駕駛等硬件技術的代表。

我們常說傳統互聯網是第一代互聯網，移動互聯網是第二代互聯網。我們抽象總結出來，第二代移動互聯網最重要的特徵除了無线上網之外，還有兩個極其重要的要素，一個是矢量地圖（二維數字孿生），第二個是基於矢量化地圖的2D定位（打通物理世界和數字世界）；最後才有基於LBS或者千人千面的數字化服務。

而我們認爲第三代互聯網是基於高精度地圖（三維數字孿生），基於多模態實時融合定位（打通物理世界和數字世界），基於AGI和XR技術的數字化服務。不同於自動駕駛利用人工智能對近場物理世界進行“掃描”和“重建”，在第三代互聯網中，AGI可以精准地判斷用戶的需求，以及遠場（傳感器感知區域以外）數字孿生世界裏“服務供給的需求”，並且精准地鏈接供給側和需求側，形成一個隱性的、精准的供給和需求的價值網絡，而XR技術可以把這些隱性的供需關系進行顯性化呈現。

最後回到XR和HUD的主題，蘋果今年發布了Vision Pro，我們認爲2023年是下一個數字化時代的元年。同時蘋果也在造車，已經發布了很多汽車AR-HUD相關的專利。蘋果汽車的AR-HUD專利裏面描繪的也是類似我們所說的第三代互聯網服務。

那HUD對於座艙意味着什么？我們認爲短時間內（2022到2025年），優秀的W-HUD，可以解決普通智能座艙安全交互的問題。以理想L9爲例，L9的HUD是車主使用時間最長、交互頻次最高的一塊屏幕，HUD顯性化了智能座艙和智能駕駛所能提供的用戶價值。未來五到十年，我們還有一項任務就是讓汽車融入AGI和XR的生態。