Системы Head-up Display: от недалекого прошлого до ближайшего будущего. 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».

HUD
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.

HUD

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).

HUD
Б. Голографический волновод В. Формирование виртуального изображения
1. Источник света (LED или лазеры) 2. Проекционный объектив 3. Прозрачная панель 4. Голограмма 5. Отображение
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.

HUD
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.

HUD
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. 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, 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.

HUD
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.

HUD

ЗА РУЛЕМ №1 2020

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

5 мифов об автомобильных датчиках света и дождя

Вся правда о турбомоторах: список проблемных двигателей

Сколько жить аккумулятору? Простейшая проверка