От авиации до автомобиля: зачем нужны и как работают проекционные дисплеи

Разбираемся, как устроены и нужны ли они водителям.

Автор Сергей Зиновьев.

Системы Head-up Display (HUD) заимствованы у военной авиации, где изначально разрабатывались для оптимизации наведения прицела.

Пилоты штурмовиков давным-давно имели возможность считывать важные данные не с приборов, а с прозрачного экрана, дабы не отвлекаться от обозревания окружающей обстановки.

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 и цветные версии, поначалу только в премиальном сегменте.

В наши дни HUD постепенно обживает и более простые машины.

Как это работает.

Принцип довольно прост.

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 различные эрзацы – гаджеты, стыкуемые с автомобильной электроникой и выполняющие те же функции.

А в наши дни можно вкусить все прелести 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 при 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).

Голографический волновод В.

Формирование виртуального изображения.

реального мира 6. «Картинка», видимая водителем.

Для систем нового поколения устоялось общее обозначение AR-HUD.

К разработкам приступили в начале века, и вскоре многие компании доложили о готовности новых 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.

Незамысловатые HUD для различных автомобилей сегодня можно купить в магазине за умеренные деньги.

Изделия многих известных производителей дают качественную картинку.

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, где и так яблоку некуда упасть.

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.

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

Решение нашли довольно быстро, – фактически зеркальный вариант устарел, едва встав на конвейер.

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, вполне 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 отменно 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 свои детища как устройства, повышающие безопасность.

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.

ЗА РУЛЕМ №1 2020.

Новости, тест-драйвы, обзоры: подписывайтесь на наш Telegram.