Head-up displėjaus projekcija ant stiklo

Kai prietaisų skydelis nusikelia ant stiklo

Prisimenu, kaip pirmą kartą sėdau į automobilį su head-up displėjumi. Iš pradžių atrodė kaip kažkas iš mokslinės fantastikos filmų – informacija tiesiog kabojo ore tiesiai prieš akis. Nereikėjo nuleisti žvilgsnio į prietaisų skydelį, greitis ir navigacijos rodyklės buvo matomos lyg projektuojamos ant kelio. Dabar ši technologija tampa vis įprastesnė, bet kaip tai iš tikrųjų veikia? Kodėl vaizdas nedings, kai žiūrime pro jį į kelią?

Head-up displėjus (HUD) – tai sistema, kuri projektuoja svarbią informaciją tiesiai į vairuotojo matymo lauką, dažniausiai ant priekinio stiklo. Pavadinimas kilo iš aviacijos, kur pilotai galėjo matyti skrydžio duomenis nepalenkdami galvos žemyn („head-up” reiškia „galva aukštai”). Automobilių pramonė šią idėją perėmė ir pritaikė kasdieniams poreikiams.

Kaip vaizdas atsiranda ore

Technologija gali skambėti sudėtingai, bet principas gana paprastas. Automobilio viduje, dažniausiai po prietaisų skydeliu, yra nedidelis projektorius. Jis sukuria vaizdą ant specialaus ekranėlio arba naudoja LED ar LCD technologiją. Šis vaizdas tada atspindimas nuo kelių veidrodėlių, kurie nukreipia šviesą į priekinį stiklą.

Štai kur prasideda įdomybės. Priekinis stiklas nėra paprastas – daugelyje modernių automobilių jis turi specialų sluoksnį arba yra šiek tiek kampuotas tam tikrame taške. Kai šviesa iš projektoriaus patenka ant šio stiklo, ji atsispindi atgal į vairuotojo akis. Bet čia svarbu, kad atspindėtų tik dalis šviesos – jei atspindėtų visa, nematytume kelio! Todėl stiklas atspindi tik apie 10-20% šviesos, o likusią dalį praleidžia.

Dėl šios priežasties vaizdas atrodo tarsi kabantis ore maždaug 2-3 metrus prieš automobilį. Tai optinė iliuzija – iš tikrųjų žiūrime į atspindį stikle, bet mūsų smegenys interpretuoja atstumą taip, lyg informacija būtų kažkur virš variklio gaubto. Kai kurios pažangesnės sistemos gali sukurti iliuziją, kad vaizdas yra net 10-15 metrų atstumu.

Kodėl tai saugiau nei žvilgsnis į skydelį

Galbūt galvojate – ar tikrai tai tokia didelė problema pažvelgti į prietaisų skydelį? Tyrimai rodo, kad taip. Net trumpas 2-3 sekundžių žvilgsnis žemyn reiškia, kad važiuodami 100 km/h greičiu „akli” nuvažiuojate apie 55-83 metrus. Per tą laiką gali įvykti bet kas – pėsčiasis gali išeiti į kelią, priekyje esantis automobilis staigiai stabtelėti.

Su HUD sistema akys lieka sutelktos į kelią. Informacija yra jūsų periferiniame regėjime, bet jums nereikia perfokusuoti akių. Tai ypač svarbu naktį ar prastos matomo situacijose, kai kiekviena sekundė svarbi. Be to, kai žiūrite į prietaisų skydelį, jūsų akys turi prisitaikyti prie kito atstumo – iš keleto dešimčių metrų iki maždaug metro. Su HUD šis fokusavimo pokytis yra minimalus.

Dar vienas privalumas – informacija gali būti kontekstinė. Pavyzdžiui, navigacijos rodyklė gali atsirasti tiksliai ten, kur reikia sukti. Kai kurios sistemos net gali paryškinti pėsčiųjų perėjas ar parodyti įspėjimus apie pavojus tiksliai ten, kur jie yra kelyje.

Nuo naikintuvų iki šeimos sedanų

Pirmieji HUD sistemų prototipai atsirado dar Antrojo pasaulinio karo pabaigoje. Pilotai turėjo stebėti daugybę prietaisų – altimetrą, greitį, kryptį, taikiklį – ir tai buvo pavojinga intensyvių mūšių metu. Inžinieriai sugalvojo projektuoti svarbiausią informaciją ant kabinos stiklo.

Tikroji revoliucija įvyko 1970-aisiais, kai kariniai naikintuvai pradėjo naudoti pažangias HUD sistemas. F-16 ir kiti to meto lėktuvai turėjo sistemas, kurios rodė ne tik skrydžio duomenis, bet ir taikymosi informaciją, radarų duomenis ir net priešų pozicijas.

Į automobilius HUD technologija atkeliavo 1988 metais, kai General Motors pristatė ją Oldsmobile Cutlass Supreme modelyje. Tiesa, tai buvo gana primityvus sprendimas – rodė tik greitį ir kelias kitas detales. Sistema nebuvo populiari, nes buvo brangi, o vairuotojai dar nebuvo įpratę prie tokios naujovės.

Tikrasis proveržis įvyko 2000-ųjų pradžioje, kai BMW, Mercedes-Benz ir kiti premium gamintojai pradėjo siūlyti daug pažangesnes sistemas. Šiuolaikiniai HUD gali rodyti navigaciją, greitį, greičio ribojimus, telefonų skambučius, net naktinio matymo kamerų vaizdus.

Skirtingos technologijos – skirtingi rezultatai

Ne visi HUD yra vienodi. Yra keletas pagrindinių tipų, ir kiekvienas turi savo privalumų bei trūkumų.

Paprasčiausi yra vadinamieji „combiner” tipo HUD. Jie naudoja mažą permatomą plastikinį ekranėlį, kuris iškyla iš prietaisų skydelio. Vaizdas projektuojamas ant šio ekranėlio, o ne ant stiklo. Tokius dažnai rasite pigesnėse sistemose ar aftermarket sprendimuose. Privalumas – pigiau gaminti ir montuoti. Trūkumas – mažesnis vaizdas ir jis neatrodo taip įspūdingai kaip „kabantis ore”.

Windshield tipo HUD projektuoja tiesiai ant priekinio stiklo. Tai brangesnis sprendimas, bet ir kokybė žymiai geresnė. Vaizdas gali būti didesnis, ryškesnis, ir tikrai atrodo tarsi informacija kabėtų virš kelio. Tokie HUD reikalauja specialaus stiklo su tinkamu atspindinčiu sluoksniu.

Naujausia karta – vadinamieji AR (papildytos realybės) HUD. Jie gali projektuoti vaizdus, kurie atrodo esantys daug toliau ir gali sąveikauti su aplinka. Pavyzdžiui, navigacijos rodyklė gali atrodyti tarsi nupiešta ant kelio prieš jus. Mercedes-Benz ir Continental jau demonstruoja sistemas, kurios gali paryškinti pėsčiuosius ar gyvūnus kelyje, naudodamos infraraudonųjų spindulių kameras.

Ką daryti, kai saulė per ryški arba stiklas aprasoja

Viena didžiausių HUD problemų – skirtingos apšvietimo sąlygos. Ryškioje saulės šviesoje vaizdas gali būti sunkiai įžiūrimas, o tamsoje – per ryškus ir erzinantis. Geros sistemos turi šviesumo jutiklius, kurie automatiškai reguliuoja projekcijos intensyvumą. Bet kartais reikia ir rankiniu būdu pakoreguoti.

Dauguma sistemų leidžia keisti ne tik ryškumą, bet ir projekcijos aukštį. Tai svarbu, nes skirtingo ūgio vairuotojai sėdi skirtingose pozicijose. Jei projekcija per aukštai, teks kelti galvą. Per žemai – vis tiek reikės žiūrėti žemyn. Idealu, kai informacija yra maždaug akių lygyje arba šiek tiek žemiau.

Aprasojęs stiklas – kita problema. Kai viduje šilta, o lauke šalta, ant stiklo vidaus gali atsirasti drėgmė. Tai iškreipia HUD vaizdą arba daro jį visiškai neskaitomą. Sprendimas paprastas – įjunkite oro kondicionavimą ar šildytuvą su nukreipimu į stiklą. Modernūs automobiliai dažnai turi specialius oro srautus, kurie padeda išlaikyti stiklą švarų būtent ten, kur projektuojamas HUD.

Dar vienas patarimas – stiklo valymas. Naudokite gerą stiklų valiklį ir švarią mikropluošto šluostę. Dėmės, dulkės ar riebalai ant stiklo gali sukurti dvigubą vaizdą ar padaryti projekciją miglotą. Kai kurie HUD reikalauja specialios priežiūros – negalima naudoti abrazyvių valiklių, nes jie gali pažeisti atspindintį sluoksnį.

Ar galima įsidiegti pačiam

Jei jūsų automobilis neturi gamyklinės HUD sistemos, yra aftermarket sprendimų. Jie skirstomi į dvi kategorijas: paprastus, kurie tiesiog atspindi vaizdą nuo mažo ekranėlio, ir pažangesnius, kurie jungiasi prie automobilio OBD-II diagnostikos lizdo.

Paprasčiausi kainuoja nuo 50 iki 200 eurų. Jie dažniausiai rodo tik greitį ir galbūt apsisukimus. Vaizdas projektuojamas ant mažo plastikinio ekranėlio. Tai geriau nei nieko, bet tikrai ne tas pats kaip tikras HUD. Privalumas – lengva įdiegti, nereikia jokių modifikacijų.

Pažangesni sprendimai kainuoja 200-600 eurų ir gali rodyti daug daugiau informacijos: variklių apsisukimus, kuro sąnaudą, temperatūrą, net klaidas. Kai kurie palaiko navigaciją per išmaniojo telefono programėles. Įdiegimas šiek tiek sudėtingesnis – reikia prijungti prie OBD-II lizdo ir kartais į maitinimą.

Bet būkite realistai – aftermarket HUD niekada nebus toks geras kaip gamyklinis. Vaizdas bus mažesnis, ne toks ryškus, ir neturės tokios geros integracijos su automobilio sistemomis. Jei rimtai svarstote apie HUD, galbūt verta ieškoti automobilio, kuris jį turi iš gamyklos.

Kai technologija tampa įpročiu

Įdomu tai, kad kai pradedi naudoti HUD, greitai tampa sunku be jo apsieiti. Tai viena iš tų technologijų, kurios iš pradžių atrodo kaip prabanga, bet greitai tampa būtinybe. Vairuotojai, kurie įprato prie HUD, sako, kad grįžti prie įprasto prietaisų skydelio jaučiasi tarsi žengti žingsnį atgal.

Ateitis atrodo dar įdomesnė. Kai kurie gamintojai eksperimentuoja su visą stiklą užimančiais HUD, kurie galėtų rodyti informaciją bet kurioje vietoje. Įsivaizduokite – navigacijos instrukcijos, kurios tiksliai rodo, kur sukti, įspėjimai apie pavojus, kurie paryškina konkrečius objektus, net žaidimai ar filmai keleiviams (kai automobilis stovi, žinoma).

Autonominių automobilių eroje HUD gali tapti dar svarbesnis. Kai automobilis vairuoja pats, HUD galėtų rodyti, ką jis „mato” ir ką ketina daryti. Tai padidintų pasitikėjimą sistema ir leistų keleiviams geriau suprasti, kas vyksta.

Technologija jau yra čia, ji veikia ir nuolat tobulėja. Nuo paprastų greičio rodmenų iki sudėtingų papildytos realybės sistemų – HUD keičia tai, kaip mes sąveikaujame su automobiliais. Ir nors tai gali atrodyti kaip smulkmena, realybėje tai gali išgelbėti gyvybes, padedant vairuotojams išlikti sutelktiems į tai, kas tikrai svarbu – į kelią prieš juos.