增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（Augmented Reality，簡(jiǎn)稱 AR），是一種將真實(shí)世界信息和虛擬世界信息“無(wú)縫”集成的新技術(shù)，其目標(biāo)是在屏幕上把虛擬世界疊加在現(xiàn)實(shí)世界中并進(jìn)行互動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)真實(shí)世界的“增強(qiáng)”。近年來(lái)，AR技術(shù)在各領(lǐng)域均嶄露頭角，在智慧交通行業(yè)也實(shí)現(xiàn)了廣泛應(yīng)用。隨著越來(lái)越多的車型開(kāi)始搭載AR HUD功能，一場(chǎng)關(guān)于“AR+智慧交通”的技術(shù)軍備賽正在上演。
近日，F(xiàn)UTURUS首席科學(xué)家吳慧軍博士接受《中國(guó)知識(shí)產(chǎn)權(quán)報(bào)》專訪，圍繞AR HUD技術(shù)難點(diǎn)、專利儲(chǔ)備及未來(lái)發(fā)展等話題展開(kāi)深入分享。
AR HUD到底是什么？
“首先AR的基本概念要講清楚，AR的本質(zhì)，就是在真實(shí)世界里疊加一個(gè)虛擬的世界，這個(gè)疊加的虛擬世界和真實(shí)世界之間要實(shí)現(xiàn)完美融合，不隨人的運(yùn)動(dòng)而改變。”
吳博士介紹，要打造一款真正的AR HUD產(chǎn)品，虛實(shí)融合是重中之重。傳統(tǒng)的WHUD都只是單純的顯示，但AR HUD不一樣，不僅需要實(shí)現(xiàn)真實(shí)世界與AR HUD虛擬成像在位置（空間坐標(biāo)）上的對(duì)齊，還需要做到毫秒級(jí)的延遲控制（時(shí)間坐標(biāo)），才能將虛擬世界與真實(shí)世界精確融合，融合的精準(zhǔn)度直接決定了AR HUD的體驗(yàn)效果。
而要實(shí)現(xiàn)“虛實(shí)融合”這四個(gè)字，卻并不是一件容易的事。吳博士回憶道，最初團(tuán)隊(duì)在討論AR HUD產(chǎn)品定義的時(shí)候，也曾出現(xiàn)過(guò)很大的分歧，技術(shù)團(tuán)隊(duì)花了很長(zhǎng)的時(shí)間試圖去厘清一款好的AR HUD的產(chǎn)品定義。最后，F(xiàn)UTURUS的創(chuàng)始人、CEO徐俊峰一錘定音：“從第一性原理出發(fā)，做用戶真正需要、好用的產(chǎn)品”。這也促使FUTURUS最終選擇了最難的一條路，也就是光場(chǎng)的路線。
FUTURUS自主研發(fā)的三維光場(chǎng)顯示技術(shù)，擁有“一種可顯示三維圖像的抬頭顯示系統(tǒng)”等多件專利，可實(shí)現(xiàn)HUD虛擬數(shù)字影像與真實(shí)道路環(huán)境在“三維空間+時(shí)間”上的精準(zhǔn)對(duì)位及低延遲顯示。為了實(shí)現(xiàn)理想中的AR增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)融合顯示，F(xiàn)UTURUS還全自研打造了AR軟硬件融合系統(tǒng)，可以實(shí)時(shí)感知車身運(yùn)動(dòng)姿態(tài)和外部環(huán)境物體姿態(tài)，并通過(guò)AR實(shí)時(shí)渲染引擎高幀率、低延時(shí)地顯示畫(huà)面信息。
秉承著場(chǎng)景化、人性化的設(shè)計(jì)理念，公司利用“顯示屏幕面板帶路況分析的圖形用戶界面”等專利，把重要信息提供給司機(jī)，減少不必要的視覺(jué)干擾，提升駕駛體驗(yàn)。吳博士總結(jié)道：“這也就是為什么說(shuō)，從增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的定義出發(fā)，F(xiàn)UTURUS 光場(chǎng) AR HUD是一款真正的AR HUD產(chǎn)品”。
技術(shù)引領(lǐng)，F(xiàn)UTURUS 的專利布局
“目前，我們的產(chǎn)品、技術(shù)已經(jīng)成熟，實(shí)車軟硬件路測(cè)連續(xù)三年進(jìn)行優(yōu)化，系統(tǒng)、算法與軟件迭代了上百個(gè)版本，技術(shù)參數(shù)與用戶體驗(yàn)超越市面在銷的同類產(chǎn)品。”吳博士介紹，F(xiàn)UTURUS的光場(chǎng)AR HUD產(chǎn)品已獲得歐洲主流車企與國(guó)內(nèi)新勢(shì)力車企認(rèn)可，預(yù)計(jì)2023年進(jìn)入量產(chǎn)。而從量產(chǎn)定點(diǎn)，到終端市場(chǎng)用戶真正體會(huì)到光場(chǎng)AR HUD的虛實(shí)融合體驗(yàn)，這中間還需要2-3年的打磨，F(xiàn)UTURUS又是如何保證自己的領(lǐng)先性優(yōu)勢(shì)的呢？
“FUTURUS目前已經(jīng)在全球范圍內(nèi)申請(qǐng)了400多項(xiàng)專利，基于對(duì)真AR的判斷，我們從光學(xué)設(shè)計(jì)、軟硬件融合算法、 HMI設(shè)計(jì)等多個(gè)方面完善了專利布局 ”。吳慧軍博士進(jìn)一步介紹，“光學(xué)設(shè)計(jì)上，不僅是傳統(tǒng)單層2D畫(huà)面設(shè)計(jì)需要解決功耗、亮度、重影、視差等系列難題，也包括AR HUD畫(huà)面尺寸增大帶來(lái)的光學(xué)設(shè)計(jì)難度的幾何級(jí)提升，這是底層部分。中層部分是軟硬件融合算法，即如何基于車身自有傳感器數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，補(bǔ)償車身運(yùn)動(dòng)姿態(tài)的迅速變化，快速完成虛擬影像與真實(shí)世界在空間坐標(biāo)系上的定位坐標(biāo)轉(zhuǎn)換與對(duì)齊，高幀率、低延時(shí)地完成AR畫(huà)面的渲染。上層部分是HMI專利設(shè)計(jì)，我們有一個(gè)非常專業(yè)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)工作室，他們專注汽車出行進(jìn)行了大量前沿用戶體驗(yàn)設(shè)計(jì)及人機(jī)交互研究，同時(shí)結(jié)合人因?qū)W、交互心理學(xué)、交互美學(xué)等交叉學(xué)科研究來(lái)完成視覺(jué)UI設(shè)計(jì)，以簡(jiǎn)潔美觀、視感舒適、用戶友好等為原則來(lái)完成交互界面的設(shè)計(jì)。”
據(jù)智慧芽發(fā)布的《企業(yè)科創(chuàng)力評(píng)估報(bào)告》數(shù)據(jù)，F(xiàn)UTURUS在國(guó)內(nèi)科創(chuàng)企業(yè)當(dāng)中的科創(chuàng)能力排名前1%，科創(chuàng)能力評(píng)級(jí)為A級(jí)，無(wú)論是公司競(jìng)爭(zhēng)力、研發(fā)規(guī)模及穩(wěn)定性、技術(shù)布局、技術(shù)質(zhì)量還是技術(shù)影響力都位列前茅。吳博士介紹，“6年以來(lái)，F(xiàn)UTURUS穩(wěn)定增加研發(fā)費(fèi)用。尤其近3年研發(fā)費(fèi)用占比始終高達(dá)45%以上，累計(jì)研發(fā)投入超過(guò)兩億人民幣，擁有國(guó)內(nèi)外專利超過(guò)400余項(xiàng)，國(guó)際專利40多項(xiàng)，其中發(fā)明專利超過(guò)50%。尤其在光場(chǎng)顯示的技術(shù)布局早于蘋(píng)果公司，近3年來(lái)增勢(shì)特別迅猛，是HUD技術(shù)專利申請(qǐng)數(shù)量最多的中國(guó)公司。”
當(dāng)自動(dòng)駕駛全面普及，我們還需要HUD嗎？
當(dāng)“新四化”浪潮席卷汽車產(chǎn)業(yè)，中國(guó)車市已經(jīng)成為智能汽車當(dāng)下最活躍的“試驗(yàn)場(chǎng)”。不斷冒出的新技術(shù)、新概念，刺激著中國(guó)年輕消費(fèi)者的購(gòu)買欲，也刺激著汽車廠商大膽使用新技術(shù)和新概念包裝車型、推向市場(chǎng)。
吳博士認(rèn)為：“汽車智能化的比拼主要集中在兩個(gè)方面，一個(gè)是自動(dòng)駕駛，另一個(gè)是智能座艙。在未來(lái)移動(dòng)出行生態(tài)里，自動(dòng)駕駛將成為底層的技術(shù)架構(gòu)，汽車的駕駛功能將會(huì)逐漸弱化，汽車廠商之間也會(huì)慢慢同質(zhì)化，就像手機(jī)行業(yè)現(xiàn)在的發(fā)展態(tài)勢(shì)一樣。而AR HUD對(duì)于智能座艙而言是一項(xiàng)革命性的產(chǎn)品，把智能座艙的發(fā)展提到了前所未有的高度。未來(lái)五年或者更長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)，被市場(chǎng)所接受的智能座艙將變成主流標(biāo)桿，這也是主機(jī)廠在當(dāng)下?lián)屜炔季值臋C(jī)會(huì)所在。”
有觀點(diǎn)認(rèn)為，當(dāng)完全自動(dòng)駕駛實(shí)現(xiàn)以后，越來(lái)越多的場(chǎng)景可以由智能系統(tǒng)來(lái)獨(dú)立完成，只需要在觸發(fā)某些條件時(shí)，交給人接管。到那時(shí)，AR HUD 的作用體現(xiàn)在哪里？ 吳博士的回答是：“在自動(dòng)駕駛逐漸升階的過(guò)程中，我覺(jué)得無(wú)論再怎么變革， HUD 肯定是不可或缺的。因?yàn)樽詣?dòng)駕駛越是進(jìn)步，人與車之間的信任焦慮就越會(huì)被放大。自動(dòng)駕駛對(duì)駕駛者而言是一個(gè)黑盒子，很難做到無(wú)條件的相信，這時(shí)候AR HUD可以作為實(shí)時(shí)顯示系統(tǒng)狀態(tài)的可視化媒介，設(shè)計(jì)一些閾值，一旦超過(guò)這個(gè)閾值，就該讓人接管了。這其實(shí)對(duì)駕駛者的心理建設(shè)是非常重要的，在人和系統(tǒng)之間建立連接，也在這個(gè)智能系統(tǒng)可視化的過(guò)程中，增強(qiáng)人與系統(tǒng)的信任。”
當(dāng)完全自動(dòng)駕駛實(shí)現(xiàn)之后，車窗也依然是人在車內(nèi)與外界交流的天然渠道，以擋風(fēng)玻璃作為載體的AR HUD，無(wú)論是打造沉浸式交互駕駛體驗(yàn)還是提供POI信息推薦，重要的是讓人不被困在車和屏幕中。吳博士最后總結(jié)道，“我們要做的，就是讓每一輛車成為連接數(shù)字世界和現(xiàn)實(shí)世界的全新窗口”。
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