增強現實(AR),是一種能夠讓屏幕裏的虛擬世界和現實世界場景結合交互的技術。
2016 年,隨著遊戲 Pokémon GO 的大火,AR 也隨著寶可夢,慢慢走入了大衆的視野。
▲圖片來自:紐約時報
如果隻是一個普通的寶可夢遊戲,很難想象遊戲形式重複、單調的 Pokémon GO 會成為一個現象級手遊。
它的迷人之處在於,手機屏幕裏的寶可夢可以和你一起躺在草坪上,陪你進行現實世界的「奇幻冒險」。
又有哪個寶可夢粉絲會拒絕體驗小智的生活呢?
▲圖片來自:Pokémon GO
可以說,Pokémon GO 的爆紅,讓世人看到了 AR 的潛力。
與 100% 虛擬的 VR 不同,能夠將虛擬影像「放置」在物理世界中的 AR,可以增強用戶對於物理世界的感知。正因如此,AR 在生活中的應用更為廣泛。
將 AR 放在眼鏡上
▲圖片來自:Google
在 AR 誕生之初,人們對於它的想象通常來自於一副眼鏡。
2014 年,Google 正式在美國發售 Google Glass,售價為 1,500 美元。
和 Pokémon GO 一樣,Google Glass 依托 AR 技術,實現了虛擬畫麵與物理世界的即時互動,用戶可以通過右上角的偏振反光鏡讀取所需信息。
▲圖片來自:TIME
盡管它價格高昂、續航能力差,在隱私方麵也存在種種問題,但仍有不少人將 Google Glass 視為移動設備的未來,其獨特的産品形態似乎能滿足人們對於未來可穿戴設備的一切幻想。
Google Glass 真正大放異彩的地方在於商用領域。
Google 曾麵嚮企業用戶推出了 Google Glass EE(Enterprise Edition),這款産品擁有更長的續航、更短的充電時間,處理器也有所升級。
▲明尼蘇達州的一名工廠工人在裝配線上使用 Google Glass EE,圖片來自:MPRnews
國際物流企業 DHL 從 2015 年就開始在他們的倉庫中使用 Google Glass,DHL 曾錶示,這一 AR 設備可以告知員工獲得所需産品的最快途徑,還可用於跟蹤庫存,使平均運營效率提升了 15%。
從長遠來看,可觀的效率提升,大大降低了公司的運營成本。
▲圖片來自:DHL
不隻是 DHL,波音、通用電氣(GE ) 、亞馬遜、愛科(AGCO)等企業都在使用 Google Glass,以提高其員工的生産效率。
把 AR 放到手機裏
2016 年,隨著 VR/AR 設備的大量湧現,其內容上的短闆與隱憂也逐漸浮現,AR 這一新興技術仿佛一夜之間變成了明日黃花。
然而在 2017 年,蘋果一把把它拉了回來。
▲圖片來自:Apple
在當年的 WWDC 上,蘋果軟件工程高級副總裁克雷格 · 費德裏吉(Craig Federighi)手握一臺 iPhone 7,在他麵前的桌子上放了一盃咖啡、一盞燈,以及一個花瓶。當然,它們都是虛擬的。
蘋果嚮開發者開放了 ARKit 增強顯示開發平臺,極大地降低了 AR 應用的開發門檻,更為關鍵的是,消費者不再需要專門的 AR 設備,隻需要一臺 iPhone,即可獲得不錯的 AR 體驗。
▲ IKEA Place
同年 9 月,宜家推出了基於 ARKit 開發的 AR 應用—— IKEA Place,通過它,用戶可以毫不費力地將沙發、床等家具移動到家裏的各個位置,以查看佈局、顔色搭配是否合理。
這款應用對於消費者來說是一個很好的工具。
宜家全球數字業務主管邁克爾 · 瓦爾德斯加德(Michael Valdsgaard)錶示,一直以來,宜家都在期待這樣一款 AR 應用的麵世。
「我們等待像『蘋果 ARKit』這樣的技術很久了。」瓦爾德斯加德說。
▲蒂姆 · 庫克,圖片來自:CNBC
蘋果 CEO 蒂姆 · 庫克(Tim Cook)曾在 2017 年的財報電話會議中錶示:AR 將成為主流。
雖然我們現在還隻觸及冰山一角,但它將永久改變我們使用技術的方式。
正如庫克所說,AR 還存在著很多可能。經過幾年的挖掘,AR 目前已被廣泛應用於各行各業,包括教育、零售、運動健康等。
不過,AR 技術的應用範圍雖然廣,但大多局限於簡單的內容呈現,真正觸及用戶痛點的,少之又少。
AR 最應該放在車裏
論實用,AR-HUD 得算一個。
作為人類的「第三空間」——汽車,在某種程度上,AR 技術與 HUD 係統天然匹配。
HUD(擡頭顯示,Head Up Display)最早應用於航空軍事領域,是一項為安全而生的配置。它可以把車速、導航等重要信息投影到駕駛員麵前,降低駕駛員低頭看儀錶的頻率。
自 1980 年誕生以來,HUD 越來越清晰實用,可顯示的信息也越來越豐富,但也有不少人認為,HUD 是「高科技的噱頭」。
▲ 1988 款通用 Oldsmobile Cutlass 上的 HUD 可提供的信息十分有限,圖片來自:通用汽車
其中真正讓 HUD 轉變為真實用車需求,擺脫爭議的,是導航信息的加入。
當我們越來越依賴導航時,開車低頭看導航正成為一種極不安全的行為——
當車速為 120km/h 時,低頭 1 秒看導航,就相當於盲開 33m,而路況更為複雜的城市道路,則讓低頭看導航這件事變得更加危險。
▲常規 HUD 所顯示的導航信息
顯然,帶導航信息的 HUD 是一個不錯的解決方案。但由於物理層麵的局限,普通 HUD 所顯示的導航信息通常都比較簡單:箭頭 + 距離,完事兒。
AR 的引入,則大大提升了 HUD 的實用性,直接投影到前風擋上的 AR-HUD 不僅可以結合道路情況,清晰地為駕駛員呈現導航信息,部分車型還擁有跟車目標識別、碰撞預警等功能。
飛凡汽車 + 華為 = 最佳拍檔
AR-HUD 是一個極為精密的光電係統,它需要整合 ADAS 係統所採集到的行車信息,輔以優秀的人機交互設計,將信息投射到前風擋上。
所以說,AR-HUD 也有好有壞,在這一領域,稱得上「最佳拍檔」的,應屬飛凡汽車和華為——兩個在各自領域都堪稱翹楚的品牌。
▲ AR-HUD 的成像原理
最近我們註意到,飛凡汽車公佈了旗艦車型飛凡 R7 所搭載的智能座艙。
除了擁有中國品牌車型中尺寸最大的三聯屏,飛凡 R7 全球首發量産的華為視覺增強 AR-HUD 平視係統也頗有看點,稱得上是解讀 AR 技術與 HUD 結合的極佳例證。
對於這套 AR-HUD 的性能,我們可以從下麵這幾個方麵來判斷:
分辨率 最大 FOV(視場角) VID(虛像距離) 亮度 對比度
首先是分辨率,這個好理解。與手機、電腦的屏幕一樣,分辨率越高,顯示效果則越細膩。擡頭顯示的分辨率通常與光機類型有關,常見的光機類型有 3 種:TFT-LCD、DLP,和 LCoS。
TFT-LCD 擡頭顯示光機,我們可以在奧迪 e-tron 和大衆 ID. 係列上看到。其原理是通過背光光源照亮 LCD,並由 TFT 驅動像素點的光源偏振狀態改變,從而呈現不同的明暗。
▲奧迪 Q4 e-tron 的 AR-HUD 採用了 TFT 方案
相信大家從「最常見」這三個字中能夠看出,這類光機技術成熟、成本較低。缺點當然也是有的,分辨率低,亮度及對比度有限,熱管理的難度也比較大。
DLP 指數字光處理技術,其數字微鏡芯片(DMD)會先將信號進行數字處理後,再進行投影,每一個像素都由一個微反射鏡進行精準控製。
▲ DLP 光機的機械結構非常複雜
相較於 TFT-LCD 光機,DLP 有著不錯的亮度和對比度,且在溫控方麵存在顯著優勢,可有效解決陽光倒灌的問題,能夠在奔馳 S 級和 EQS 這樣的豪華車型上找到,其缺點是機械穩定性較差,支持 2K 分辨率也較為睏難。
▲梅賽德斯 - 奔馳 S 級的 AR-HUD 採用了 DLP 方案
也正是因為這些不足,讓 DLP 方案在實際使用中常被詬病,所以又誕生了 LCoS 光機技術。
LCoS 光機是新一代的光電處理和顯示技術,它的原理比較複雜。
簡單來說,LCoS 也能夠實現像素級的相位調控,但 LCoS 並不包含機械裝置,因此有著較高的穩定性。
飛凡 R7 的 AR-HUD 係統所使用的,正是採用了 LCoS 方案的華為 ODP 光學引擎。
它擁有超過兩百萬個反射像素單元,能夠在飛凡 R7 上實現 1920*730 的業界最高分辨率。
在亮度和對比度方麵,這套係統可以做到 1200:1 的高對比度和 12000nits 的超高亮度,有效解決了此前強光倒灌看不清內容,甚至幹擾駕駛員視線的情況。
即便在正午加雪地這種極端場景下,也能為駕駛員提供清晰高亮的畫麵。
而在大家經常遇到的類似進出隧道亮度突變的情況時,它則會根據外部環境光的強度變化,自動調節圖像的亮度,保證圖像顯示清晰,以減輕駕駛員眼睛可能出現的短暫不適,提高駕駛安全性。
接著,我們來講一下最大 FOV,也就是視場角。
這個其實不難理解,以眼睛為頂點,虛像的兩條邊構成的夾角就是視場角,它分為水平視場角和垂直視場角,視場角越大,HUD 的顯示麵積也就越大。(是不是有種上物理課的感覺。)
飛凡 R7 的視覺增強 AR-HUD 平視係統擁有 13°*5° 的超廣視角(據了解,這也是目前全球量産車型最大視場角),可以形成一個位於 7.5 米外的畫麵。
說得直觀一點,它投影出來的畫麵能覆蓋 3 個車道。
▲飛凡 R7 的 AR-HUD 可覆蓋 3 個車道
顯示的麵積變大了,能夠呈現給駕駛員的信息自然就多了,從根本上提升了 HUD 的實用價值。
除了常規的車道引導、跟車時距等行車信息,飛凡 R7 還可以結合 ADAS 係統,提供車道偏離預警、障礙物碰撞預警等重要的安全輔助信息。
除了常規的車道引導、跟車時距等行車信息,通過 AR 將地圖 POI(Point of Interest,興趣點)信息與實景疊加,飛凡 R7 還可以顯示沿途的充電站、景點、停車場、餐廳、商場等地點,進一步拓展了應用場景,極大程度地方便了自駕出行。
不僅如此,這套 AR-HUD 還直擊痛點,做到了全天候適應,即便是在雨雪等惡劣天氣之下,依然可以精準顯示前方的車輛或行人。
飛凡 R7 的 AR-HUD 係統也兼具娛樂功能,可以提供駐車平視影音體驗,讓等待也充滿樂趣。
除了通過硬件賦能,傳統 HUD 解決了亮度和分辨率較低、視角偏小、顯示信息有限等問題以外,飛凡 R7 這套 AR-HUD 還有強大的 AR 算法加持。
對於 AR-HUD 來說,優秀的算法能夠讓行駛信息指引的畫麵更加穩定、協調,即使長時間駕駛也不會眩暈,畫麵與路麵的貼合也更精準,決策指引信息的顯示也能更快更及時,讓你免於承受錯過路口之痛。
總體來看,正如其「極智高階純電 SUV」的定位,搭載了華為 AR-HUD 的飛凡 R7,無論從顯示效果,還是應用場景上,都讓 HUD 不再雞肋,切切實實給用戶帶來了更為前瞻、先進、智能的高價值體驗。
值得一說的是,從飛凡與華為的深度合作中,能夠看出上汽對於發展智能汽車的決心,其下一階段的 AR-HUD,可能會朝著更大畫幅、更高清晰度、裸眼 3D 等方嚮發展。
寫在最後
2022 年,我們身邊的 AR 設備已經換了一代又一代,智能手機 AR 應用的流行也已有時日,以蘋果、Google、華為、Meta 為代錶的科技巨頭,正在不斷加大投入,隻為盡早搶佔 AR 生態的主導地位。
但無論是 AR 眼鏡還是 AR 頭顯,它們顯然都需要時間來證明自己。
除了技術上的問題需要攻克,更重要的是使用場景的挖掘,提高其必須性。這不僅需要科技廠商的努力,也需要耐心等待大衆認知在技術進步中的逐漸轉變。
而在此之前,汽車作為我們移動智能生活方式的重要載體,AR 與 HUD 的結合,正顯現出越來越多的實用價值與必需性,從而成為我們在「第三空間」裏的重要夥伴。
換言之,如題所言,汽車才是 AR 目前最正確的擺放位置。