Die Head-up-Display (HUD) Systeme werden immer komplexer und erreichen eine größere Anzahl von Modellen und Segmenten. BMW, eine der Marken, die sich am meisten für diese Technologie eingesetzt und innoviert hat, hat auf der CES in Las Vegas ein neues Head-up-Display-Konzept vorgestellt, das die Zukunft dieser Technologie beleuchtet.
Das neue BMW Panoramic Vision projiziert sichtbaren Inhalt für alle Insassen auf einer schwarzen Oberfläche entlang des gesamten unteren Bereichs der Windschutzscheibe. Die wichtigsten Fahrinformationen werden direkt im Sichtfeld des Fahrers projiziert, mit personalisierbarem Inhalt und integrierten Navigationsinformationen mit 3D-Effekt für den Fahrer und die Passagiere.
Ein klarer Sicherheitsgewinn
Verschiedene Studien zeigen, dass ein Head-up-Display dem Fahrer ermöglicht, wichtige Informationen in einer Sekunde zu erhalten und zu verarbeiten, wodurch die Zeit halbiert wird, die benötigt wird, um den Kopf zu bewegen, den Blick auf einen Bildschirm zu richten und den Fokus zu setzen. Während dieser Sekunde ist das periphere Sehvermögen des Fahrers auf die Straße gerichtet, während beim Blick auf einen Bildschirm praktisch die gesamte Fähigkeit, Informationen darüber zu erhalten, was vor dem Fahrzeug passiert, verloren geht.
Die Herausforderung für die nächsten Generationen von Systemen besteht darin, wie man mehr Informationen übermitteln, Sicherheitswarnungen integrieren – zum Beispiel Leitfäden, die erscheinen, wenn wir uns gefährlich nahe an einem anderen Fahrzeug befinden – und das immersive Erlebnis mit mehr Weite und Tiefe verbessern kann. All dies, um das Fahren sicherer und sicherer zu machen; und ohne kontraproduktive Effekte wie Ablenkung oder Beeinträchtigung der Sicht auf den tatsächlichen Verkehr zu erzeugen.
Um dies zu erreichen, müssen die in Entwicklung befindlichen neuen HUD-Technologien einen feinen Kompromiss zwischen vielen Faktoren erreichen, die mit der Natur des Sehens, der Wahrnehmungsfähigkeit und der Informationsaufnahme des Menschen sowie der für das Ziel erforderlichen Technologie verbunden sind.
Die Herausforderungen im Bereich der Sichtbarkeit
Das Sichtfeld (FOV) eines idealen HUD mit Augmented Reality sollte mindestens zwei Fahrspuren abdecken (die Fahrspur des Fahrzeugs und eine halbe Fahrspur auf jeder Seite) für eine effektive Anpassung an Verkehrssituationen, umliegende Fahrzeuge und Straßen. Bei einer Fahrspurbreite von etwa 3,5 m sollte das minimale horizontale Sichtfeld 20° betragen, während es bei den aktuellen HUDs nur 10° beträgt.
Die VID (Virtual Image Distance) stellt den Abstand zwischen dem virtuellen Bild und dem menschlichen Auge dar. Es werden mindestens zwei virtuelle Tiefenebenen benötigt: eine Tiefenebene in der Nähe von 2-5 Metern, um Fahrinformationen wie Geschwindigkeit und Kraftstoffstand anzuzeigen; und eine virtuelle Ebene von mehr als 20 Metern, um Navigations- und sicherheitsrelevante Informationen in Bezug auf den realen Verkehr anzuzeigen.
Das Ziel ist es, dass zukünftige HUD-Systeme mehrere virtuelle Bild- und variable Tiefenebenen bieten, um virtuelle Informationen bereitzustellen, die mit der Tiefe und Entfernung natürlicher Objekte übereinstimmen.
Auch die Entfernungen, in denen Informationen angezeigt werden, müssen mit der Geschwindigkeit variieren. Das 3D AR HUD kann Informationen in unterschiedlichen scheinbaren Entfernungen je nach Geschwindigkeit anzeigen, z. B. 20 Meter vor einem Fahrzeug bei 40 km/h in städtischen Gebieten und 80 Meter vor einem Fahrzeug bei 100 km/h auf Autobahnen.
Dies verbessert das Fahrerlebnis, da der Fahrer virtuelle Symbole auf natürliche Weise fokussieren und unscharf stellen kann, wie er es mit realen Objekten tun würde, um ein natürlicheres und komfortableres Erlebnis zu schaffen.
Andererseits muss die Größe des Okulars, in dem die Informationen angezeigt werden, ebenfalls einen Kompromiss erreichen: Ein großes Okular „deckt“ mehr ab, verhindert jedoch den Verlust von Fahrinformationen während des Fahrzeugrollens und ermöglicht es den Fahrern, ihre Fahrposition leicht anzupassen.
Herausforderungen bei der Informationsübermittlungsfähigkeit
Eine weitere Herausforderung besteht darin, welche Informationen angeboten werden und wie sie dem Fahrer vermittelt werden. Die Menge an verfügbaren Informationen ist immens, aber ein Übermaß an Daten, Symbolen und Symbolen, die mit der Umgebung integriert sind, könnte kontraproduktive Effekte wie die Erschwerung des allgemeinen Sehens, die Schaffung zu vieler Fokuspunkte, die Erschwerung der Informationsaufnahme und die Ablenkung bewirken.
Das System muss bestimmen, welche Informationen für den Fahrer zu einem bestimmten Zeitpunkt am relevantesten sind. Sicherheitswarnungen sollten Priorität haben, unabhängig von der vom Fahrer ausgewählten Konfiguration.
Ebenso sollten Popup-Icons wie beispielsweise Pfeile, die den genauen Ort eines Navigationsziels oder die Straße anzeigen, in die abgebogen werden muss, zum genauen Zeitpunkt erscheinen und andere Informationen ersetzen. All dies ohne zu viele Änderungen am grundlegenden Schema von Daten und Symbolen, die der Fahrer sieht, was auch Verwirrung und Ablenkung erzeugen kann.
Es ist entscheidend, eine optimale Kategorisierung von Informationen nach Größe, Farbcodes und Fokussierungsabstand zu erreichen. Die organische Trennung in verschiedene Tiefen von virtuellen Informationen kann die Effektivität und den Informationsfluss verbessern.
Spielen mit verschiedenen Fokussen und Opazitätsgraden, wobei die wichtigsten Nachrichten scharf fokussiert und wichtiger werden, und der Rest unscharf und transparenter wird, je nach ihrer Bedeutung, kann ebenfalls ein gangbarer Weg sein.
Ein renommierte Studie* empfiehlt, weitere Forschungen durchzuführen, um die angezeigten Informationen zu rationalisieren, die Klarheit und Kürze der Schnittstelle zu verbessern und intuitivere und benutzerfreundlichere Mensch-Maschine-Schnittstellen zu entwickeln, um die Aufmerksamkeitslast zu verringern. Es sollte auch größte Aufmerksamkeit auf die Verbesserung der auf Benutzerzentrierung ausgerichteten personalisierten Erfahrungen gelegt werden.
Technologien, um dies zu erreichen
Die sich entwickelnde Technologie muss all diese Faktoren abdecken, sowie bestimmte grundlegende technische Anforderungen erfüllen, wie eine hohe Leuchtdichte von mehr als 10.000 Nits Helligkeit, einen Betriebstemperaturbereich zwischen -40 und 85 Grad Celsius, eine Lebensdauer von mehr als 10.000 Stunden ohne Degradation und einen geringen Energieverbrauch. Und all dies zu Kosten, Implementierungsfähigkeit in einem Fahrzeug und Skalierbarkeit, die eine großflächige Implementierung ermöglichen.
Derzeit nutzen die HUDs von Fahrzeugen hauptsächlich die LCD-TFT-Projektionstechnologie. Es werden alternative Technologien wie digitale Lichtverarbeitung (DLP), computererzeugte Holografie (CGH), Laser-Scanning-MEMS und MikroLEDs entwickelt, die vielversprechende Möglichkeiten bieten.
Insbesondere die CGH-Systeme haben viel Aufmerksamkeit erregt, mit Unternehmen, die planen, in den kommenden Jahren Produkte für Fahrzeuge auf den Markt zu bringen. Diese Technik verwendet eine kohärente Lichtquelle wie einen Laser, was eine außergewöhnliche Helligkeit ermöglicht und es ermöglicht, dreidimensionale virtuelle Bilder ohne Verlust an Auflösung zu projizieren.
Diese Technologie überwindet die Grenze der zweidimensionalen Bildschirme, die das Gefühl von Tiefe durch Bildverarbeitungsalgorithmen erzeugen, aber keine kontinuierliche und variable Tiefenrekonstruktion durchführen können.
Zusätzlich bieten die HUDs 3D authentischere Entfernungen, unabhängig vom Betrachtungswinkel oder der Kopfposition des Fahrers.
Quelle: Carglass
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