增強現(xiàn)實（Augmented Reality，簡稱 AR），是一種將真實世界信息和虛擬世界信息“無縫”集成的新技術，其目標是在屏幕上把虛擬世界疊加在現(xiàn)實世界中并進行互動，從而實現(xiàn)對真實世界的“增強”。近年來，AR技術在各領域均嶄露頭角，在智慧交通行業(yè)也實現(xiàn)了廣泛應用。隨著越來越多的車型開始搭載AR HUD功能，一場關于“AR+智慧交通”的技術軍備賽正在上演。
近日，F(xiàn)UTURUS首席科學家吳慧軍博士接受《中國知識產(chǎn)權報》專訪，圍繞AR HUD技術難點、專利儲備及未來發(fā)展等話題展開深入分享。
AR HUD到底是什么？
“首先AR的基本概念要講清楚，AR的本質(zhì)，就是在真實世界里疊加一個虛擬的世界，這個疊加的虛擬世界和真實世界之間要實現(xiàn)完美融合，不隨人的運動而改變。”
吳博士介紹，要打造一款真正的AR HUD產(chǎn)品，虛實融合是重中之重。傳統(tǒng)的WHUD都只是單純的顯示，但AR HUD不一樣，不僅需要實現(xiàn)真實世界與AR HUD虛擬成像在位置（空間坐標）上的對齊，還需要做到毫秒級的延遲控制（時間坐標），才能將虛擬世界與真實世界精確融合，融合的精準度直接決定了AR HUD的體驗效果。
而要實現(xiàn)“虛實融合”這四個字，卻并不是一件容易的事。吳博士回憶道，最初團隊在討論AR HUD產(chǎn)品定義的時候，也曾出現(xiàn)過很大的分歧，技術團隊花了很長的時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，也就是光場的路線。
FUTURUS自主研發(fā)的三維光場顯示技術，擁有“一種可顯示三維圖像的抬頭顯示系統(tǒng)”等多件專利，可實現(xiàn)HUD虛擬數(shù)字影像與真實道路環(huán)境在“三維空間+時間”上的精準對位及低延遲顯示。為了實現(xiàn)理想中的AR增強現(xiàn)實融合顯示，F(xiàn)UTURUS還全自研打造了AR軟硬件融合系統(tǒng)，可以實時感知車身運動姿態(tài)和外部環(huán)境物體姿態(tài)，并通過AR實時渲染引擎高幀率、低延時地顯示畫面信息。
秉承著場景化、人性化的設計理念，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，減少不必要的視覺干擾，提升駕駛體驗。吳博士總結道：“這也就是為什么說，從增強現(xiàn)實的定義出發(fā)，F(xiàn)UTURUS 光場 AR HUD是一款真正的AR HUD產(chǎn)品”。
技術引領，F(xiàn)UTURUS 的專利布局
“目前，我們的產(chǎn)品、技術已經(jīng)成熟，實車軟硬件路測連續(xù)三年進行優(yōu)化，系統(tǒng)、算法與軟件迭代了上百個版本，技術參數(shù)與用戶體驗超越市面在銷的同類產(chǎn)品。”吳博士介紹，F(xiàn)UTURUS的光場AR HUD產(chǎn)品已獲得歐洲主流車企與國內(nèi)新勢力車企認可，預計2023年進入量產(chǎn)。而從量產(chǎn)定點，到終端市場用戶真正體會到光場AR HUD的虛實融合體驗，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先性優(yōu)勢的呢？
“FUTURUS目前已經(jīng)在全球范圍內(nèi)申請了400多項專利，基于對真AR的判斷，我們從光學設計、軟硬件融合算法、 HMI設計等多個方面完善了專利布局 ”。吳慧軍博士進一步介紹，“光學設計上，不僅是傳統(tǒng)單層2D畫面設計需要解決功耗、亮度、重影、視差等系列難題，也包括AR HUD畫面尺寸增大帶來的光學設計難度的幾何級提升，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)進行處理，補償車身運動姿態(tài)的迅速變化，快速完成虛擬影像與真實世界在空間坐標系上的定位坐標轉換與對齊，高幀率、低延時地完成AR畫面的渲染。上層部分是HMI專利設計，我們有一個非常專業(yè)的產(chǎn)品設計工作室，他們專注汽車出行進行了大量前沿用戶體驗設計及人機交互研究，同時結合人因學、交互心理學、交互美學等交叉學科研究來完成視覺UI設計，以簡潔美觀、視感舒適、用戶友好等為原則來完成交互界面的設計。”
據(jù)智慧芽發(fā)布的《企業(yè)科創(chuàng)力評估報告》數(shù)據(jù)，F(xiàn)UTURUS在國內(nèi)科創(chuàng)企業(yè)當中的科創(chuàng)能力排名前1%，科創(chuàng)能力評級為A級，無論是公司競爭力、研發(fā)規(guī)模及穩(wěn)定性、技術布局、技術質(zhì)量還是技術影響力都位列前茅。吳博士介紹，“6年以來，F(xiàn)UTURUS穩(wěn)定增加研發(fā)費用。尤其近3年研發(fā)費用占比始終高達45%以上，累計研發(fā)投入超過兩億人民幣，擁有國內(nèi)外專利超過400余項，國際專利40多項，其中發(fā)明專利超過50%。尤其在光場顯示的技術布局早于蘋果公司，近3年來增勢特別迅猛，是HUD技術專利申請數(shù)量最多的中國公司。”
當自動駕駛全面普及，我們還需要HUD嗎？
當“新四化”浪潮席卷汽車產(chǎn)業(yè)，中國車市已經(jīng)成為智能汽車當下最活躍的“試驗場”。不斷冒出的新技術、新概念，刺激著中國年輕消費者的購買欲，也刺激著汽車廠商大膽使用新技術和新概念包裝車型、推向市場。
吳博士認為：“汽車智能化的比拼主要集中在兩個方面，一個是自動駕駛，另一個是智能座艙。在未來移動出行生態(tài)里，自動駕駛將成為底層的技術架構，汽車的駕駛功能將會逐漸弱化，汽車廠商之間也會慢慢同質(zhì)化，就像手機行業(yè)現(xiàn)在的發(fā)展態(tài)勢一樣。而AR HUD對于智能座艙而言是一項革命性的產(chǎn)品，把智能座艙的發(fā)展提到了前所未有的高度。未來五年或者更長的時間內(nèi)，被市場所接受的智能座艙將變成主流標桿，這也是主機廠在當下?lián)屜炔季值臋C會所在。”
有觀點認為，當完全自動駕駛實現(xiàn)以后，越來越多的場景可以由智能系統(tǒng)來獨立完成，只需要在觸發(fā)某些條件時，交給人接管。到那時，AR HUD 的作用體現(xiàn)在哪里？ 吳博士的回答是：“在自動駕駛逐漸升階的過程中，我覺得無論再怎么變革， HUD 肯定是不可或缺的。因為自動駕駛越是進步，人與車之間的信任焦慮就越會被放大。自動駕駛對駕駛者而言是一個黑盒子，很難做到無條件的相信，這時候AR HUD可以作為實時顯示系統(tǒng)狀態(tài)的可視化媒介，設計一些閾值，一旦超過這個閾值，就該讓人接管了。這其實對駕駛者的心理建設是非常重要的，在人和系統(tǒng)之間建立連接，也在這個智能系統(tǒng)可視化的過程中，增強人與系統(tǒng)的信任。”
當完全自動駕駛實現(xiàn)之后，車窗也依然是人在車內(nèi)與外界交流的天然渠道，以擋風玻璃作為載體的AR HUD，無論是打造沉浸式交互駕駛體驗還是提供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)實世界的全新窗口”。
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