陀螺君有幸与FUTURUS未来(北京)创始人兼首席执行官徐俊

文/VR陀螺 万里

不仅元宇宙，智能汽车也进入了快车道的发展。自动驾驶技术正从L2向L3迈进，主要汽车制造商开始为用户创造更舒适、更多样化的体感“第三个生活空间”。在此过程中，随着AR-HUD应用的加强，汽车行业开始迎来新一轮的驾驶革命。          

近日，陀螺君有幸与FUTURUS未来(北京)黑科技有限公司(后简称FUTURUS)创始人兼首席执行官徐俊峰进行了对话。徐俊峰给我们带来了对HUD发展前沿的精彩诠释。

FUTURUS）创始人兼首席执行官徐俊峰

2016年，FUTURUS提出了HUD的五个发展阶段           

HUD为Head-up Display(抬头显示设备)的缩写起到了信息辅助的作用，最早于1988年引入汽车领域。随着技术的发展，车载HUD也由原来的C组成-HUD、W-HUD，进一步向前沿AR-HUD迈进。

对话的主角徐俊峰毕业于南京大学匡亚明学院和声学研究所，专注于理论物理和数学。曾在富士康、莱尔德、贝尔罗斯等世界500强企业工作，在微波通信、声学和光学领域拥有10多年的研发和管理经验。

2016年，徐俊峰创办FUTURUS，带领团队完成车载HUD、车载光场AR、研发全窗显示、3D全息显示等多项技术和产品。根据官网信息，公司产品已覆盖W-HUD，AR-HUD，许多产品线，如全窗HUD，可以满足L2到L5不同自动驾驶阶段用户对车内智能交互的需求。          

徐俊峰透露，目前FUTURUS员工约300人，在北京、上海、重庆都有相应的团队。在融资方面，公司已完成B轮融资，并获得了英诺、软银、凯辉（法雷奥）等明星机构的投资。          

目前，车载HUD的市场一般分为CC-HUD、W-HUD跟AR-HUD有几大类，C-HUD逐渐被淘汰，W-HUD是目前的主流，并逐渐向AR-HUD过渡。徐俊峰结合自己的产品矩阵和技术发展背景，将HUD产品分为智能W-HUD、光场AR-HUD、空间光场AR-HUD、全车窗HUD和光场MR-HUD。          

智能W-HUD可以显示速度、档位、里程、指示灯等车辆驾驶信息，也可以显示ADAS智能驾驶信息和导航地图，直接在驾驶员面前显示重要的中央控制屏幕信息，可以提供非常实用的驾驶体验，理想的汽车L8和L9HUD产品是智能W-HUD的典型代表。

从2020年开始，市场开始加速W-HUD的发展AR-迭代HUD。目前，企业对AR-HUD有不同的定义。例如，在参数方面，更常见的观点是AR-HUDFOV需要达到10°×3°，VID需要7.5米以上。徐俊峰认为，徐俊峰认为，AR-HUD不仅需要关注光学参数，还需要实现虚拟与真实的精确融合。

图源：德州仪器

目前，市场上有许多相关产品被称为AR-HUD，其中最具代表性的产品是奔驰2021迈巴赫和2022顶级配电车的HUD。从概念视频来看，梅赛德斯-奔驰的HUD方案只能显示单焦平面的内容，但它可以通过算法模拟图片适合真实场景的效果。这个方案在体验上还是不完美的，但是徐俊峰说已经可以算是AR-HUD量产产品的天花板了。          

奔驰HUD体验，图源：YouTube

FUTURUS正在创建AR-HUD相关产品，其光场AR-HUD具有多焦表面光学成像能力，与单焦表面产品相比，AR集成效果更好，视觉体验更自然，据悉该产品将于2024年大规模生产。此外，FUTURUS空间光场AR-HUD也在开发中，可以实现连续变焦效果，在现实世界的不同位置投射虚拟图像，即使车辆和周围物体不断移动，也可以使不同位置的真实物体和HUD虚拟图像视觉集成，产品将于2025年大规模生产。          

随着技术的进一步发展，徐俊峰认为，HUD将出现在未来的HUD周围、光场MR-HUD等极具科技感的产品。所谓全窗HUD，是指未来汽车前窗将变成巨大的屏幕，导航等信息可以显示在主驾驶区域，副驾驶可以观看视频等内容。另一方面，光场MR-HUD将形成完善的人、车、路、网生态，为下一代增强现实互联网开辟新的入口。当然，它仍处于概念阶段。          

图源：FUTURUS

真正的增强现实显示技术需要从多个维度同时发挥作用

HUD可分为三个板块：图像生成单元（PGU）、放大光路和挡风玻璃。一般原理是PGU生成图像图像，然后通过放大光路改变图像的路径、焦距和大小，最后通过挡风玻璃将图像反射到人眼。          

图源：网络

PGU可分为TFT、LCoS、DLP和LBS各有优缺点。业内普遍认为TFT清晰度高，体积小，相对较薄，但耐热性低，分辨率高，体积大，耐热性好。细分放大光路的解决方案，可分为自由曲面镜、光波导、HOE膜等。但目前光波导和HOE薄膜在阳光下会出现耀眼的光线（Glare）只有自由曲面镜才能达到纯透明无炫光的效果。          

徐俊峰指出，目前主流的单平面HUD产品在设计中需要综合考虑功耗、亮度、重影、视差等一系列因素。在亮度方面，行业对车载HUD的要求需要达到1万尼特以上，部分国家或汽车公司将进一步要求18万尼特以上。目前，TFT可以通过高亮度 采用DLP/LCOS等方式实现背光。          

重影问题是由于投影光通过前挡风玻璃同时在内外表面的折射效应造成的。它极大地影响了图片的外观。目前，重影问题可以通过在挡风玻璃上添加聚氯乙烯薄膜来解决。

前面提到的是，当W-HUD向前移动时AR-HUD迈进，它不再只是一个简单的显示组件，它也应该有更多“AR”AR的定义包含环境感知、虚实融合和实时交互三个要素。要实现这些特性，需要同时从光学设计、软硬件、HMI交互等不同维度进行努力。          

从光学设计的角度来看，目前大多数AR-HUD采用离轴三反射结构，其体积将与Fov一起增加、VID的增加进一步增加。目前W-HUD的体积只有几升，而AR-HUD的体积大多在10升以上，曾经搭载在奔驰S级的HUD甚至达到20升以上。如何降低HUD体积已成为各大厂商关注的问题。          

“由于AR-HUD的画面尺寸远大于传统的HUD，AR-HUD的光学设计难度呈几何级数增加。”徐俊峰指出。W-HUD的图像放大倍数一般不超过6倍，但AR-HUD需要追求大VID，其放大倍数可达10倍以上。此时，眼视差和图像畸变问题将进一步突出。这背后对自由曲面镜曲率、装配公差、挡风玻璃精度有更高的要求。          

不仅如此，目前AR-HUD产品大多是单焦表面，从光学角度来看，注定无法实现HUD图片和地球坐标在驾驶过程中相对固定，也无法实现“AR”所需的虚实融合效果。为此，PGU像源需要进一步升级，以实现多焦表面甚至连续变焦显示。          

除光学设计，AR-HUD还面临着AR眼镜常见的技术问题，如数据采集、环境感知、图像渲染输出等。          

环境感知部分，AR-基于汽车的毫米波雷达、激光雷达、HUD需要与汽车的ADAS数据连接GPS、实时感知车身运动姿势和外部环境物体姿势，如摄像头、差异高精度定位IMU等传感器。          

徐俊峰告诉VR陀螺，AR-其实HUD的硬件基础比AR眼镜好。AR眼镜在设计中需要考虑体积、重量、耐久性、亮度、计算能力等问题，但对于HUD，不需要担心功耗，汽车计算能力强，传感器数量多，为其空间定位算法奠定了良好的基础。          

图源：FUTURUS

然而，由于汽车在高速行驶过程中也会影响SLAM算法的鲁棒性，因此在空间坐标系中实现虚拟图像和定位坐标的转换和对齐比低速甚至静止状态要困难得多。          

不仅如此，从汽车传感器收集数据并将数据传输给HUD、再到图像渲染输出，这个过程产生的延迟可能高达数百毫秒，比AR眼镜大得多。徐俊峰指出，“根据FUTURUS目前的计算数据，延迟时差需要控制在30ms以内。”目前，可以通过空间运动姿态捕捉和延迟补偿算法来减少延迟问题，但该算法对运行速率有很高的要求，需要相应地预测汽车的运动轨迹。         

在交互设计方面，徐俊峰认为HUD制造商应该保持克制。例如，一些制造商为了炫耀自己的技能，盲目追求科幻效果，为HUD引入了大量的信息提示和动画交互，但过多的信息实际上是司机的负荷和干扰。“AR-HUD应该是‘极致体验’为目标而坚持‘Less is More’和‘Display as needed’原则只为用户提供最需要和最重要的信息。”          

渗透率只有10%，AR-HUD市场正处于爆发前夕

从发展节点来看，早在20世纪90年代，通用汽车、丰田等汽车公司就已经实施了汽车HUD产品的应用。近年来，这是HUD的快速发展时期。国内长城、哈佛等品牌于2020年逐步推出。梅赛德斯-奔驰、宝马、丰田、哈弗、理想等都是目前推出HUD车型的制造商。其中理想最激进，理想L7、L8、L9实现了HUD的标准配置。          

受政策和资本对智能汽车市场的追捧，车载HUD在乘用车市场的渗透率逐年上升，2020年约4%，2021年约5%，2022年约10%。          

对于FUTURUS而言，其出货量也经历了一波指数级增长，公司2022年出货量约为6.5万台，今年3月23日，FUTURUS宣布其智能W-HUD第10万台已在重庆智能生产基地下线。“预计今年FUTURUSHUD产品总交付量将达到35万台，中国HUD市场份额将超过15%。”徐俊峰告诉VR陀螺。由此可见，FUTURUS在量产实力和交付增速方面都给出了满意的答卷。

徐俊峰指出，目前，许多科技巨头都瞄准了汽车领域，如百度集中、阿波罗、阿里巴巴斑马智能银行、腾讯梧桐联盟、小米、华为、滴滴等，但没有多少人能够做好AR-HUD。“汽车工业是一个更传统的行业，HUD是一个复杂的产品，需要高投资，但它的回报非常缓慢，所以每个人都不够关注它。”          

在价格方面，徐俊峰透露，普通W-HUD在1000元左右，2D AR-HUD产品可以卖到2000-3000元，卖到欧美等市场的价格会相应提高。总的来说，它在汽车上的成本比例没有发动机和电池高。          

剩下的一小部分汽车公司/巨头，如动力和计划开发HUD产品，可能包括理想、BYD和苹果。对于理想来说，HUD在其发展中占有重要地位，这是它将继续关注的一部分；BYD拥有强大的研发实力，可能会分一杯羹。          

另外，苹果也是一大看点。苹果打造AR眼镜和汽车的消息历史悠久，相应的HUD和AR专利时有传出。徐俊峰指出，苹果在AR芯片、算法、操作系统等方面都有布局，随着苹果产品的推出，市场可能会迎来一轮创新。                  

对于FUTURUS，整个HUD市场仍在蓬勃发展，出货量上限远未到来。根据观察报告网的数据，2021年中国HUD市场规模达到29.6亿元，预计到2025年将达到317.4亿元。          

徐俊峰将FUTURUS定位为一家专注于HUD的AR高科技公司。未来，企业将继续投资于硬技术的研发。他指出，当企业积累足够的资金和技术实力时，他们将进一步致力于AR的更大轨道。          

搭载车载HUD技术已成为汽车行业的重要趋势。通过HUD技术，驾驶员可以获得更多的驾驶信息，并保持对道路的关注和集中，从而提高驾驶安全性和舒适性。随着AR技术的发展和应用，相信HUD会给我们带来更好的乘车体验。