Head-up-Displays
Ein Head-up-Display (HUD) blendet ausgewählte Fahrinformationen nahe an der Vorwärtssicht des Fahrers ein und verringert so den Bedarf, auf die Instrumententafel hinabzublicken. Sein Nutzen hängt weniger von der Inhaltsmenge als von optischer Qualität, korrekter Ausrichtung und disziplinierter Informationsauswahl ab.
Funktionsweise eines Head-up-Displays
Ein konventionelles Fahrzeug-HUD verwendet eine Bildquelle, Spiegel oder Linsen und entweder die Windschutzscheibe oder eine separate transparente Kombinationsscheibe. Die Optik erzeugt ein virtuelles Bild, das weiter entfernt als das physische Armaturenbrett erscheint. Der Fahrer muss dadurch weniger stark neu fokussieren als beim Blick auf ein nahes Display.
Der nutzbare Sichtbereich heißt Eyebox. Bewegen sich die Augen des Fahrers aus ihm heraus, kann ein Teil des Bildes verschwinden. Sitzhöhe, Lenkradposition, Körpergröße und HUD-Höheneinstellung beeinflussen daher, ob das vollständige Bild sichtbar ist.
Windschutzscheiben-HUDs benötigen eine darauf abgestimmte Optik und Verglasung, um Verzerrungen und Doppelbilder zu begrenzen. Kombiner-HUDs projizieren auf eine kleine transparente Scheibe über dem Armaturenbrett. Das kann den optischen Weg vereinfachen, bringt aber ein sichtbares Bauteil in die Vorwärtssicht.
Konventionelle und Augmented-Reality-HUDs
Ein konventionelles HUD hält Symbole in einem stabilen Anzeigebereich. Häufige Inhalte sind Geschwindigkeit, Tempolimit, Abbiegehinweise, Assistenzstatus und Warnungen hoher Priorität.
Ein Augmented-Reality-HUD richtet ausgewählte Grafiken an Merkmalen der Außenwelt aus. Ein Navigationshinweis kann eine Abbiegung markieren, eine Assistenzgrafik eine Fahrspur oder erkannte Gefahr kennzeichnen. Dafür muss das Fahrzeug Positions-, Karten-, Kamera- und Sensordaten mit einem kalibrierten Projektionsmodell zusammenführen.
AR-Ausrichtung ist nur dann nützlich, wenn sie präzise und rechtzeitig erfolgt. Eine verspätete oder falsch platzierte Grafik kann unklar lassen, auf welche Spur, Abbiegung oder welches Objekt sie sich bezieht. Bei unzureichender Positions- oder Wahrnehmungssicherheit sollte das System kontrolliert zurückstufen, statt eine unsichere Position als Tatsache darzustellen.
Was in die Vorwärtssicht gehört
Der Platz im HUD ist knapp. Er sollte Informationen vorbehalten bleiben, die bei der aktuellen Fahraufgabe helfen:
- Fahrzeuggeschwindigkeit und ein klar davon unterschiedenes Tempolimit;
- knappe Navigationsführung nahe an einem Entscheidungspunkt;
- Status einer aktiven Geschwindigkeits- oder Lenkassistenz;
- eine sofortige Warnung mit eindeutiger erforderlicher Handlung;
- ein vorübergehender Elektroauto-Status, der das Fahrverhalten ändert, etwa begrenzter Antrieb oder begrenzte Rekuperation.
Medienlisten, detaillierte Energiediagramme, lange Nachrichten und dauerhafte Schmuckanimationen konkurrieren mit dem Straßengeschehen. Das HUD darf nicht zu einem weiteren Infotainment-Bildschirm werden.
Die NHTSA-Leitlinien zu menschlichen Faktoren behandeln HUDs als Teil der gesamten Fahrer-Fahrzeug-Schnittstelle und erörtern die Steuerung von Informationsort, Priorität, Überfrachtung und visuellen Warnungen. Eine ältere NHTSA-Auslegung betont außerdem die Bedeutung einer Helligkeitsregelung durch den Fahrer, weil das HUD-Bild in der Vorwärtssicht erscheint. NHTSA — Human Factors Design Guidance for Driver-Vehicle Interfaces NHTSA — Interpretation concerning head-up displays and brightness
Vorteile und Grenzen
Ein HUD kann die Blickbewegung zwischen Straße und Information verkürzen, garantiert aber nicht, dass die Aufmerksamkeit auf der Straße bleibt. Lesen, Interpretieren und Reagieren beanspruchen weiterhin Aufmerksamkeit. Schwacher Kontrast, Überfrachtung, übermäßige Animation oder ein Bild, das ein reales Objekt verdeckt, können den Nutzen verringern.
Praktische Grenzen sind:
- abgeschnittene Bilder, wenn die Augenposition die Eyebox verlässt;
- Ausbleichen bei Helligkeit oder störende Leuchtkraft bei Nacht;
- Reflexionen, Geisterbilder, Verzerrungen oder ein sichtbarer Windschutzscheibenkeil;
- eingeschränkte Sichtbarkeit durch manche polarisierende Sonnenbrillen;
- Fokus- oder Doppelbildprobleme bei manchen Nutzern;
- fehlerhafte AR-Registrierung nach Kalibrierungs-, Scheiben- oder Sensorproblemen.
Die laufenden ISO-Arbeiten zu HUD-Spezifikationen und Prüfverfahren behandeln Bildgeometrie, optische Eigenschaften, Messung virtueller Bilder, Sichtbedingungen und dynamische Bewertung. Das Projekt befindet sich in Entwicklung und darf nicht als fertige allgemeingültige Anforderung verstanden werden. ISO/AWI 21957 — Head-up display specifications and test procedures
Was Käufer prüfen sollten
- Ist das vollständige Bild nach Einstellung von Sitz und Lenkrad sichtbar?
- Lassen sich Bildhöhe und Helligkeit weit genug für Tag und Nacht anpassen?
- Bleibt es durch die beim Fahren üblicherweise getragene Sonnenbrille lesbar?
- Wirkt der Inhalt ruhig oder konkurrieren Animationen mit der Straße?
- Sind Tempolimit und Fahrerassistenzstatus klar von Fahrzeuggeschwindigkeit und Anweisungen unterschieden?
- Bleiben AR-Navigationshinweise in Kurven und Kreuzungen präzise ausgerichtet?
- Können einzelne Inhaltskategorien deaktiviert werden?
- Bleiben kritische Informationen bei ausgeschaltetem HUD im Fahrerdisplay verfügbar?
Ein gutes HUD verringert Blicke nach unten und bleibt optisch ruhig. Es zeigt eine kleine Menge verlässlicher Informationen genau dann, wenn sie helfen.