2024年汽车座舱HUD行业研究报告 1、HUD 技术原理及其升级路径
1.1. HUD 源自飞行器辅助仪，赋能汽车座舱 HUD（Head Up Display）抬头显示，核心技术原理：通过控制处理单元将汽车仪 表盘、中控数据或车身行车数据、车况信息传输至投射单元，形成影像，后经过必要的 光学反射或折射投影至驾驶员视线前方特定的显示屏幕上，最终反馈到驾驶员眼中。HUD 最初是运用在航空器上的飞行辅助器，使得飞行员不需要低头就能够看到他需要 的重要飞行信息，降低低头看仪表的频率，避免注意力中断而丧失对飞机状态的掌控。HUD 在汽车上的使用普及也正是基于相同的目的，即避免驾驶员低头观察仪表，忽视 对车辆行驶过程中突发事件的判断，降低事故发生概率。
HUD 基本硬件架构主要包括 HUD 信息采集和控制单元、投影显示单元。1）HUD 信息采集和控制单元，采集单元负责采集车况信息（如车速、导航、温度、油耗以及娱 乐信息等）、环境信息等；控制单元用于接收采集单元采集的信息，并将信息处理后输 出；2）投影和显示单元负责生成屏幕图像，并利用投影设备将将图像通过反射/折射镜 投影至驾驶员实现前方的屏幕（即挡风玻璃）上。
HUD 硬件架构主要包括投影显示单元和信息控制处理单元组件，即 1）投影设备 和显示设备；2）信息采集和控制单元。
投影设备包括光源和光机。光源较为简单，光机组成依据不同投影方式而定，主要 包括 DLP 和 TFT 两种，TFT 因成本较低是过去的主流，DLP 技术因分辨率更高，亮度 调节更广是未来发展的主要方向。
TFT 主要构成包括：萤光管、导光板、偏光板、滤光板、玻璃基板、配向膜、液晶 材料、薄膜式晶体管等等。即每个液晶像素点都是由集成在像素点后面的薄膜晶体管来 驱动，从而可以做到高速度、高亮度、高对比度显示屏幕信息，TFT 的每个像素点都是 由集成在自身上的 TFT 来控制，是有源像素点，保证高水平分辨率。TFT 为薄膜晶体管有源矩阵液晶显示器件，在每个像素点上设计一个场效应开关管，实现真彩色、高分辨 率的液晶显示。 DLP 数字光处理技术，包括外壳、电机以及核心 DMD 芯片。DMD 芯片包括电子 电路、机械和光学三个方面。电子电路部分即控制电路，机械部分控制镜片转动，光学 器件部分即指镜片部分。当 DMD 芯片正常工作时，光线经过 DMD 芯片，DMD 表面布 满的体积微小的可转动镜片便会由控制电路控制从而转动，反射光线形成图像投影。相 比于 TFT，其成本较高，分辨率较高，亮度调节可控范围
大，能够满足未来 ARHUD 要 求的高清晰细节显示，是未来配合 ARHUD 发展的趋势所在。
显示设备包括反射镜和成像镜，核心为成像镜。反射镜目前主要为传统非球面镜， 通过直接反射光线进行信息传递。成像镜目前主流 WHUD 以及 ARHUD 均为汽车前挡 风玻璃。通过在挡风玻璃夹层内加装一层 PVB 膜的方式，挡风玻璃呈现上厚下薄的楔 形，从而解决挡风玻璃曲面导致的重影和不清晰的问题。未来随 ARHUD 发展，其高 VID （虚拟投影成像距离）要求较大的传统非球面镜体积（15-20L），这对车内空间提出较高 要求。根据 Grand View Research 调研，包括 Digilens、Magic leap、Sony 等知名公司均 布局光波导技术。利用在不同折射率的介质分界面上，光线全反射现象使光波局限在波 导及其周围有限区域内传播，可以有效减少 HUD 光学器件部分的体积（2.4L），未来将 为 ARHUD 光学器件主流使用。
1.2. HUD 显示信息层次分明，带来驾驶新体验 信息获取增强，驾驶体验提升。HUD 界面设计信息布局的目的在于保证驾驶员能 够高效获取信息，提高行车安全性。即通过合理分配布局保证车身信息与环境信息合理 交互共存，其意义在于对传统仪表、中控现实的同步增强而非绝对替代。通过大数据、 车联网它可以成为将环境感知、规划决策、多等级辅助驾驶等功能融于一体的
综合系统 信息界面，具体来看主要包括车况信息+外界信息两个部分。
合理布局信息，四大要素是关键。为避免 HUD 抬头显示呈现信息对驾驶员关注前 方路况造成干扰，需要对信息呈现进行合理布局。1）数量控制。为更好降低驾驶员行车 过程精神负荷，保证驾驶员拥有充足精力（70%以上）关注车辆操控、道路信息以及突 发事件处理等，界面信息需要充分简化。删除冗余和描述性信息，强调主体。2）层次秩 序。避免陈列式信息堆砌，保证前后分明，主次清晰。强调界面视觉元素一致性，控制 颜色数量；通过尺寸大小变化、显示对比度、空间透视感以及位置和方向进行主次区分， 构建强有力层次感。3）自定义界面。允许用户自定义信息呈现的方式，例如使用进度条 或者数据百分比的形式来呈现油耗。提供更多闲明华差异化、特征设计元素，依驾驶员 自身习惯来实现可变更模式，更灵活便捷。4）警示信息提醒。警示相关信息包括行人及 车辆距离、油耗、危险路况、天气预警等等信息的动态变化，主要是改变颜色、提高亮 度、闪烁或者动画，配合音效对驾驶员进行提醒。
行车安全利器，智能驾驶必备。HUD 帮助驾驶员将注意力集中于汽车前方，有效 提升行车安全，并完美契合汽车新四化发展趋势，有望迅速普及。
1）保证行车安全，提高驾驶员注意力集中度。HUD 信息显示位置为人眼正前方偏 下 5-10 度，视线稍下移处，不会干扰行车过程中驾驶员对正前方外界信息的把握，又避 免“低头”观察仪表忽视前方路况信息。按 80km/h 的速度计算，减少驾驶员 1-2 秒观察仪 表的时间即可保证前方 20-40 米的路况掌控；同时减少眼球调焦时间，保证驾驶过程注 意力时刻集中在车辆前方。
2）ADAS 智能驾驶必备辅助，实现“安全冗余”。AR 技术的发展使得 ARHUD 成为 未来科技风口。配合 ADAS 驾驶辅助系统，HUD 可以不仅帮助驾驶员掌握自身车辆信 息，并且可以获取周围环境路况等外部信息，有效提高消费者对 ADAS 驾驶辅助信任程 度，实现正循环，市场规模有望迅速扩大。另外，结合车联网，随 5G+V2X 发展，HUD 可以提供更方便直接的信息获取路径，并做到实时更新，提高驾驶体验。
3）电动化进程加快，纯电车搭载 HUD 带来新需求。新四化行业背景下，电动化趋势加快。相比于燃油汽车，纯电动车在电子电气架构以及智能化亮点功能的搭载上更有 优势；考虑纯电动汽车面对消费群体对应较高消费力，对于高级功能加装需求也较大， 未来有望加速 HUD 渗透率提升。
1.3. HUD 产品沿着 C-W-AR 路径不断升级
2024年汽车座舱HUD行业研究报告
