Проекция на стекле: как это работает и нужно ли на самом деле

Эти системы заимствованы у военной авиации.

Системы Head-up Display (HUD) заимствованы у военной авиации, где разрабатывались для оптимизации наведения прицела. Пилоты штурмовиков давным-давно получили возможность считывать важные данные не с приборов, а с прозрачного экрана, чтобы не отвлекаться. Дословно head-up display — дисплей для поднятой головы, но у нас устоялось название «проекционный дисплей».


Первые HUD выводили скромный объем информации; одним из ограничивающих факторов были небольшие допустимые размеры экрана.

На серийный автомобиль система HUD впервые пришла в 1988 году стараниями концерна General Motors — ее, в монохромном исполнении, получил седан Oldsmobile Cutlass Supreme. Затем появились цветные версии, но поначалу только в премиальном сегменте. В наши дни HUD начинают ставить и в более простые машины.


Современные HUD способны заполнить изображениями половину ветрового стекла, в том числе «дорисовать» реальный мир.


Как это работает

Электронный блок-проектор получает данные из диагностического блока OBD (on-board diagnostics) автомобиля, обрабатывает их и отправляет картинку на светоотражающее покрытие. Изображение выводится на ветровое стекло или выдвижной прозрачный экран — серийно реализованы обе схемы.


Все данные, которыми располагает OBD, могут быть вынесены на экран: скорость, обороты двигателя, температура охлаждающей жидкости, количество топлива, сведения о неисправностях… Вплоть до показаний любого датчика. С появлением бортовых навигаторов стало возможно «выложить» на стекло маршрут и подсказки о дорожных знаках.

Спустя некоторое время после начала массовой установки системы HUD на серийные автомобили стали появляться эрзацы — гаджеты, стыкуемые с автомобильной электроникой и выполняющие те же функции. Сегодня же можно получить совсем бюджетный вариант HUD, просто скачав мобильное приложение и установив смартфон над панелью приборов. Правда, «телефонные» изображения страдают бликами и скверным качеством, а спектр отображаемой информации ограничен.

Некоторой проблемой остается невнятная работа HUD при разных условиях освещения, особенно на ярком солнце. Заводы устраняют этот недостаток, корректируя рабочие характеристики отражающей поверхности и проектора. В случае со смартфонами эту задачу никто решать не собирается — и так сойдет.


Дополняем реальность

Дальнейшее развитие HUD связано с применением дополненной реальности (augmented reality, AR). К делу подключается штатная электроника автомобиля, умеющая анализировать окружающую обстановку и распознавать ее элементы — разметку, пешеходов, дорожные знаки, транспортные средства, направление движения объектов, их скорости и ускорения. А если заглянуть еще чуть дальше в будущее, с HUD смогут контактировать сервисы общения между автомобилями (Car-to-Car) и с инфраструктурой (Car-to-X).



Для систем нового поколения устоялось общее обозначение AR-HUD. К разработкам приступили в начале века, и вскоре многие компании доложили о готовности устройств к внедрению. Объединяет их возможность добавлять к данным, поступающим от OBD, оперативные сведения о дорожной обстановке.

Поначалу в конструкции таких HUD обычно применялась система зеркал, которые совмещали созданную проектором картинку с реальным миром. Попутно это позволяло достичь большего углового размера изображения и варьировать виртуальное расстояние от глаз водителя до формируемой картинки. Например, «рисовать» стрелки навигации прямо на дороге.

Практическое применение сдерживалось тем, что комплекс устройств занимает большой объем. Одна из разработок компании Continental, в частности, тянула на 13 литров, схожий объем — у стандартного ведра. Попробуйте разместить его под панелью приборов. Естественно, это не вызывало прилива энтузиазма у производителей автомобилей, которые экономят каждый грамм и сантиметр. И разработчики стали ломать голову над более совершенными и компактными конструкциями.

Решение нашли довольно быстро, - фактически зеркальный вариант устарел, едва встав на конвейер. Сегодня более актуальна голография с использованием оптических волноводов, где источник света — светодиоды или лазеры. Тоже недешево, зато очень компактно и перспективы открываются фантастические. Проектор нового поколения, имеющий те же размеры, что и предшественник, может растянуть картинку почти на всё ветровое стекло. В теории HUD такого уровня, взаимодействуя с интернетом, относительно реалистично покажет водителю не только сведения в привязке к маршруту, например ближайшее кафе, но и наличие там свободных столиков и, если потребуется, меню для заказа. И это прекрасно согласуется с тенденцией к наделению автомобиля функциями ближайшего друга и помощника водителя.


О чувстве меры

Группа канадских ученых провела в 2015 году серию экспериментов и доказала, что при переизбытке визуальной информации человек в 7–10 процентах случаев пропускает наиболее важную информацию или воспринимает ее искаженно. И предостерегли общественность относительно необдуманного использования AR-HUD. По мнению ученых, увеличение объема информации, получаемой водителем, размывает его внимание и концентрацию. Производители систем, в свою очередь, позиционируют их как устройства, повышающие безопасность.


Незамысловатые HUD для различных автомобилей сегодня можно купить в магазине за умеренные деньги. Изделия многих известных производителей дают качественную картинку.


Новый тренд в отображении автомобильной информации — 3D-дисплеи. Важные данные представляются объемными, а потому более заметны для водителя.

А истина лежит где-то посередине. Полезность HUD зависит от чувства меры — и создателей, и водителя, у которого есть возможность добавлять или убирать выводимые данные, оставляя только те, что действительно нужны.


А как в самолетах?



Авиация без HUD сегодня немыслима. Система позволяет компактно представить кучу информации, которая раскидана по дюжине обычных дисплеев (HDD — head-down display), и актуализировать подборку данных в зависимости от текущего этапа полета.

Типичные HUD самолетов отображают скорость, высоту, линию горизонта, углы разворота и кренов, курс, индикатор скольжения и так далее. Устройство очень полезно в условиях плохой видимости и незаменимо при посадке. На фото: HUD Боинга‑737–800.

zr.ru