Wyświetlacze przezierne

Wyświetlacz przezierny (HUD) umieszcza wybrane informacje o jeździe blisko widoku przed kierowcą, ograniczając potrzebę spoglądania w dół na zestaw wskaźników. Jego wartość zależy mniej od ilości treści, a bardziej od jakości optycznej, prawidłowego wyrównania i zdyscyplinowanego doboru informacji.

Jak działa wyświetlacz przezierny

Konwencjonalny samochodowy HUD wykorzystuje źródło obrazu, lustra lub soczewki oraz przednią szybę albo osobny przezroczysty ekran pośredni. Optyka tworzy obraz wirtualny, który wydaje się położony dalej niż fizyczna deska rozdzielcza, dzięki czemu kierowca musi w mniejszym stopniu zmieniać ostrość niż przy spoglądaniu na pobliski wyświetlacz.

Użyteczny obszar obserwacji nazywa się eye box. Jeśli oczy kierowcy znajdą się poza nim, część obrazu może zniknąć. Wysokość fotela, położenie kierownicy, wzrost kierowcy i regulacja wysokości HUD wpływają więc na widoczność całego obrazu.

HUD-y wykorzystujące przednią szybę wymagają optyki i oszklenia zaprojektowanych tak, aby ograniczać zniekształcenia i podwójne obrazy. HUD-y z ekranem pośrednim rzutują na mały przezroczysty panel nad deską rozdzielczą, co może uprościć tor optyczny, lecz wprowadza widoczny element sprzętowy w polu widzenia do przodu.

Konwencjonalne HUD-y i rozszerzona rzeczywistość

Konwencjonalny HUD utrzymuje symbole w stabilnym obszarze wyświetlania. Typowe treści obejmują prędkość, ograniczenie prędkości, wskazówki skrętu, stan wspomagania i ostrzeżenia o wysokim priorytecie.

HUD rozszerzonej rzeczywistości wyrównuje wybrane grafiki z elementami sceny na zewnątrz. Wskazówka nawigacyjna może oznaczać skręt, a grafika wspomagania wskazywać pas ruchu lub wykryte zagrożenie. Wymaga to połączenia przez pojazd danych o pozycji, mapach, kamerach i czujnikach ze skalibrowanym modelem projekcji.

Wyrównanie AR jest użyteczne tylko wtedy, gdy jest dokładne i terminowe. Spóźniona lub źle umieszczona grafika może powodować niejasność, którego pasa, skrętu lub obiektu dotyczy. Gdy pewność pozycji lub percepcji jest niewystarczająca, system powinien w kontrolowany sposób ograniczyć funkcję, zamiast przedstawiać niepewne położenie jako fakt.

Co należy umieszczać w polu widzenia do przodu

Miejsce na HUD jest ograniczone. Najlepiej zarezerwować je dla informacji wspierających bieżące zadanie prowadzenia:

prędkości pojazdu i wyraźnie odróżnionego ograniczenia prędkości;
zwięzłych wskazówek nawigacyjnych w pobliżu punktu decyzji;
stanu aktywnego tempomatu lub wspomagania kierowania;
natychmiastowego ostrzeżenia z jednoznacznie wymaganą czynnością;
tymczasowego stanu samochodu elektrycznego zmieniającego reakcję na prowadzenie, takiego jak ograniczenie napędu lub rekuperacji.

Listy multimediów, szczegółowe wykresy energii, długie komunikaty i stale wyświetlane animacje dekoracyjne konkurują z obrazem drogi. HUD nie powinien stawać się kolejnym ekranem multimedialnym.

Wytyczne NHTSA dotyczące human factors traktują HUD-y jako część kompletnego interfejsu kierowca–pojazd i omawiają potrzebę zarządzania położeniem, priorytetem i nadmiarem informacji oraz ostrzeżeniami wizualnymi. Starsza interpretacja NHTSA zwraca także uwagę na znaczenie możliwości sterowania jasnością HUD przez kierowcę, ponieważ obraz pojawia się w polu widzenia do przodu. NHTSA — Human Factors Design Guidance for Driver-Vehicle Interfaces NHTSA — Interpretation concerning head-up displays and brightness

Korzyści i ograniczenia

HUD może skrócić ruch wzroku między drogą a informacją, ale nie gwarantuje, że uwaga kierowcy pozostanie na drodze. Czytanie, interpretowanie i reagowanie nadal pochłaniają uwagę. Słaby kontrast, nadmiar treści, przesadna animacja lub obraz zasłaniający rzeczywisty obiekt mogą zmniejszyć korzyść.

Praktyczne ograniczenia obejmują:

przycinanie obrazu, gdy pozycja oczu wypada poza eye box;
blaknięcie w jasnych warunkach lub rozpraszającą jasność nocą;
odbicia, obrazy widmowe, zniekształcenia lub widoczny klin w przedniej szybie;
częściową widoczność przez niektóre polaryzacyjne okulary przeciwsłoneczne;
problemy z ogniskowaniem lub podwójnym widzeniem u niektórych użytkowników;
nieprawidłową rejestrację AR po problemach z kalibracją, przednią szybą lub czujnikami.

Bieżące prace ISO nad specyfikacjami i procedurami testowymi HUD obejmują geometrię obrazu, właściwości optyczne, pomiary obrazu wirtualnego, warunki obserwacji i ocenę dynamiczną. Projekt jest w opracowaniu, więc nie należy go odczytywać jako ukończonego uniwersalnego wymagania. ISO/AWI 21957 — Head-up display specifications and test procedures

Co powinni sprawdzić kupujący

Czy cały obraz jest widoczny po ustawieniu fotela i kierownicy?
Czy wysokość i jasność obrazu można dostatecznie zmienić do użytkowania w dzień i w nocy?
Czy obraz pozostaje czytelny przez okulary przeciwsłoneczne normalnie używane podczas jazdy?
Czy treść jest spokojna, czy animacje konkurują z widokiem drogi?
Czy ograniczenie prędkości i stan wspomagania kierowcy są wyraźnie odróżnione od prędkości pojazdu i poleceń?
Czy wskazówki nawigacyjne AR pozostają dokładnie wyrównane w zakrętach i na skrzyżowaniach?
Czy poszczególne kategorie treści można wyłączyć?
Czy informacje krytyczne pozostają dostępne na wyświetlaczu kierowcy po wyłączeniu HUD?

Dobry HUD ogranicza spoglądanie w dół, pozostając wizualnie spokojny. Prezentuje niewielką ilość wiarygodnych informacji w chwili, gdy mogą pomóc.