Проекция на стекло – плюсы и минусы HUD-приложений для смартфонов
В мобильных маркетах сейчас представлены десятки HUD-приложений, делающих из смартфона так называемый Heads-Up Display, когда лежащий на торпедо телефон проецирует изображение на лобовое стекло, делая бюджетный автомобиль немножко похожим на премиум-класс, а то и на самолет! Насколько они удобны, необходимы и какие имеют нюансы использования?
Разновидности HUD-приложений
HUD – это «head-up display», устройство, информация с которого считывается водителем или пилотом без наклона головы, не отвлекаясь от управления. В случае мобильных приложений имеет место эффект отражения от лобового стекла – смартфон дает отзеркаленное изображение, которое на лобовом стекле смотрится, как прямое.
Соответственно, все, что предлагают традиционные мобильные приложения для автомобилистов, можно проецировать на стекло – карты, пробки, радары, скорость, ошибки check engine и т.п. Приложений – масса, большинство из них бесплатны, и функциональность их разнообразна.
Самое простое из существующего – это приложения-спидометры. Отображают только скорость крупными цифрами или аналоговыми стрелочными шкалами. Как правило, имеют возможность визуальных настроек – цвет индикации и т.п.
Чуть сложнее – спидометр + «оповещалка» о радарах. Вдобавок к индикации скорости предупреждает о приближении камер-радаров за счет скачанных баз координат. Эффективность приложений такого типа целиком зависит от качества обновления баз разработчиками.
Еще более навороченный вариант – HUD-приложения со встроенной навигацией, сделанных, как правило, на базе Гугл-карт с их функциональностью. Интересным бонусом может оказаться ночной черно-белый режим, показывающий только дорогу, избавляя водителя от всей лишней информации, которая присутствует в обычных навигационных программах с ночным режимом.
Особенности использования HUD-режима
Работа только в сумерках или ночью
Во встроенных с завода HUD-системах явно используются средства проекции с повышенной яркостью. Телефон, увы, к таким не относится – даже имеющий дисплей ярче среднего и отрегулированный на максимум. На солнце проекцию на стекле не видно от слова совсем. Слегка можно разлечить в тени, но основное время актуальности «смартфонного» HUD – это сумерки.
Перегрев телефона
Тут сложнее. Скажем честно, использовать HUD-режим в тех приложениях, где задействована навигация, да еще и в холодное время года – просто опасно для вашего телефона! Ибо идет, по сути, тройной нагрев — от печки через дефлекторы обдува лобового стекла, разогрев чипов аппарата от ресурсоемкой навигации, а также выделение тепла на заряжающейся батарее, поскольку оставлять без зарядки аппарат с работающим GPS-приемником явно нерационально – за час он высосет полбатареи.
В итоге гаджет греется буквально как утюг, что явно не способствует его долгожительству. Отчасти может помочь резиновый коврик, перекрывающий щели обдува, но режим работы аппарата все равно крайне тяжелый и вредный.
Двоение изображения
За счет того, что изображение отражается и от внутренней поверхности стекла, и от внешней, символы HUD всегда двоятся. Смотрится не слишком приятно, хотя этот «косяк» HUD-программкам первое время прощают за счет эффекта экзотичности. Вторая сторона той же медали заключается в том, что положить телефон на торпедо так, чтобы водителю было видно ТОЛЬКО отражение на экране – крайне сложно. Как правило, в поле зрения попадает и отражение, и сам дисплей – а вместе получается какая-то неопрятная светящаяся каша… Примерно такая:
Выводы
Говоря о полезности HUD-приложений, стоит отметить, что индикация скорости в чистом виде – фактически пустое баловство. К чему дублировать четкий и наглядный штатный спидометр мутноватыми цифирками подпрыгивающего на кочках смартфона?! Разве что если у вас имеется некая, пусть и живая, но весьма престарелая иномарка, приборная панель вышла из строя, и купить её либо сложно, либо нерационально ввиду общей стоимости и возраста машины. В этом случае смартфон может отчасти выполнить роль «приборки», в особенности с приложением для диагностики, и HUD эффект тут окажется кстати, хотя это и небесспорно.
Индикация скорости с предупреждением о радарах – ну, режьте меня, но ровно столь же бесполезна, как и спидометр. Есть приложения, предупреждающие о радарах, работающие с голосовыми предупреждениями в фоне и при выключенном дисплее – им проекция на стекло совершенно не нужна…
Вот разве что в HUD-навигации в черно-белом минималистичном варианте что-то есть, да и то с этим можно поспорить – лично у меня из-за привычки к классическому виду GPS-приложений постоянно возникало ощущение некой урезанности информации, как будто чего-то не хватает… Впрочем, все фломастеры разные на вкус – пробуйте, и, возможно, вы найдете HUD-приложение, которое окажется удобным и полезным для вас!
HUD в автомобиле – что это такое и как помогает водителю?
Целью работы HUD является максимальное сокращение времени, необходимого на проверку, например, своей текущей скорости, когда водитель не смотрит на дорогу. Нужно помнить, что при скорости 100 км/ч каждую секунду авто проезжает 28 метров. При скорости 140 км/ч речь идет уже о 39 метрах в течение каждой секунды.
Сосредоточение зрения на приборной панели тоже требует времени, потому что нашим глазам нужно немного времени на выполнение этого действия.
Будущее дисплеев HUD 
Мощный проекционный дисплей в BMW 5 GT
Использование HUD дисплея дает два преимущества. Во-первых, информация выводится в поле зрения водителя – не нужно отрывать глаз от дороги. Во-вторых, отображается только наиболее важная информация.
Разные машины – разная реализация HUD
В части автомобилей он реализован достаточно простым, но эффективным способом, основанным на отображении заданной информации на дополнительном маленьком окошке, устанавливаем между лобовым стеклом и рулем. В более дорогих автомобилях можно встретить дисплеи, отображающие информацию на лобовом стекле.
На практике отображение информации на маленьком стекле дисплея несколько хуже, так как зрение водителя должно сосредоточиться на гораздо ближе расположенной точке. Тем не менее, присутствуют и другие преимущества этого решения, как место, которое находится ближе к линии зрения водителя, а также короткое время, необходимое на проверку интересующей его информации.
HUD в BMW 2 Gran Tourer 
Основная информация в Audi A7
Самые передовые решения для отображения данных на лобовом стекле, могут отображать информацию в нескольких цветах, что отлично видно на фото. Виртуальное место, где фокусируется зрение водителя, чтобы прочитать эту информацию, находится в нескольких десятков метров перед автомобилем, на проезжей части.
Head-Up Display для любой машины — как ездить безопаснее при плохой видимости
Вот тройка фильмов, которые я вспоминаю первыми, когда речь заходит о проекциях и голограммах — «Звездные Войны», «Особое Мнение» и «Железный Человек». Мое мнение насчет дополненной реальности — это круто и дайте два. Между мной и шлемом Тони Старка близость примерно такая же, как между Петром I и Луной, но свою тропинку к AR в реальной жизни я уже опробовал — на Opel Corsa, в плохую погоду, далеко за МКАДом, с приложением Hudway. Может, и не первым, но напишу, как это было.
Принцип работы приложения прост настолько, что непонятно, как этого никто не сделал раньше. В общем, любой автовладелец (читай: тот, у кого есть айфон и машина) получает возможность использовать Head-Up Display-технологии без лишних затрат.
Это почти космос — рисунок дороги, со всеми ее поворотами, проецируется в реальном времени на лобовое стекло. Идея в том, чтобы сделать вождение при плохой видимости более безопасным — картинка дороги у водителя прямо перед лицом и в таком виде, что воспринимается очень легко. Ну, и фокусироваться с проекции на дорогу и обратно ничуть не сложнее, чем со спидометра — а на него я смотрю очень часто. Да, для топового сегмента авто это не ново — BMW, Audi и ряд других автопроизводителей уже предлагают Head-Up дисплей как встроенную опцию. Но для всех остальных HUD-софт, который не требует отдельного железа — это очень крутая идея.
Вот реальное видео в работе:
Но обо всем по порядку
Установить Hudway можно бесплатно. Наверное, потому что в приложении используются общедоступные Google Maps и Open Street Map. В Android-версии поддерживаются также и Яндекс.Карты.
Начать очень просто — запускаем, выбираем, куда едем и жмём кнопку «Старт». Переходим в HUD-режим и кладём телефон на торпеду. Теперь проекция маршрута и скорость автомобиля отображаются на лобовом стекле.
Выглядит это действительно круто — ночью или в условиях плохой видимости (сильный дождь, густой туман), так как днём проекции просто не видно — яркости смартфона недостаточно.
Зато днём можно ориентироваться просто по голосовым подсказкам — в голове быстро выстраивается картинка, через сколько метров следующий поворот, куда рулить и когда пора снижать скорость. Если разрешить корректировку скорости акселерометром, данные получаются заметно точнее, чем при использовании только GPS.
Даже базового функционала приложения вполне хватает для среднестатистического пользователя, но голосовые подсказки — вещь хорошая, ее стоит попробовать в действии. Я не пожалел 30 рублей и попробовал ПРО-режим с голосом, кастомизацией и другими плюшками — хотел потестировать другой вид дороги. Полет нормальный, точки на дороге при приближении к повороту — хорошая задумка. Плюс, было чем удивить друзей при встрече 🙂
На практике проекция дороги на стекло (Head-Up Display) реально помогает ездить в плохую погоду (дождь, туман, метель) и в тёмное время суток за городом — особенно на незнакомых извилистых трассах, где нет освещения. Особенно хорошо при путешествиях между городами — собственно, в такой ситуации и пробовал. Устаешь меньше, да и в целом как-то комфортнее. Короче говоря, если у вас нет штатного навигатора, то и не покупайте его приложение позволит меньше напрягаться в условиях плохой видимости и заранее знать о ближайших поворотах и опасных местах.
Есть всякие дополнительные социальные штуки типа шаринга маршута, таблицы результатов и пр. — интересно, кому-то полезно, но не первично, поэтому не останавливаюсь.
Ложка дёгтя
Hudway, действительно, очень хорошее приложение. Но пока у него есть свои минусы. Первый и самый главный заключен даже не в приложении, а в необходимости купить специальный коврик, который не позволит телефону скользить по торпеде. И даже в этом случае использовать Hudway вы сможете не на всех машинах, в связи с особенностями конструкции панели.
Второй минус — местами непривычный интерфейс: когда разные меню и панели настроек появляются и слева, и справа, и сверху — это поначалу сбивает с толку.
Третий минус — отсутствие возможности строить и перестраивать маршруты в оффлайне. Тут, похоже, придется подождать, пока разработчики найдут решение.
Где скачать?
PS: Прошу сразу не банить — разработчики мои друзья, но сути это не меняет. Постарался писать объективно.
«История HUD»: от Второй мировой до первой голограммы
Приборная панель автомобиля — источник важной для водителя информации. В ближайшем будущем он рискует потерять свою значимость — на это место уже претендуют HUD дисплеи, о технологии которых мы хотели бы поговорить сегодня.
Все началось с рефлекторных прицелов боевых самолетов. Десятилетия спустя технология получила развитие в гражданской авиации и автомобилестроении.
Данное решение легло в основу одного из продуктов WayRay. Это — AR навигационная система Navion, которая позволяет интегрировать всю важную информацию: маршрут, текущую скорость, POI, — прямо в окружающую реальность.
Разберемся с тем, с чего все начиналось, и как разработки для военной авиации продолжают менять современный гражданский автопром.
Военный период
Как и многие изобретения, которые и по сей день служат нам в быту, технология HUD пришла из военной промышленности. Предками прозрачных дисплеев можно считать рефлекторные прицелы на боевых немецких самолетах времен Второй мировой войны. Технология HUD возникла из необходимости пилотов находить враждебные цели в небе, пользуясь навигационной информацией и не отвлекаясь при этом от полета.
Первые дисплеи решали проблему прицеливания, а после стали отображать детали о скорости передвижения и угле атаки, что стало вехой для военной авиации. В 1942 году изображение с радиолокационного индикатора удалось соединить с проекцией гироскопического прицела на плоской поверхности ветрового стекла, и это привело к рождению проекционного дисплея.
Фото Shawn / CC-BY
HUD остались в боевых самолетах и после Второй мировой. Следующий этап эволюции информационных дисплеев — оснащение британского штурмовика Blackburn Buccaneer встроенным Head-Up Display. Первый полет и практическое применение HUD в воздухе произошло в 1958 году. Снова технология послужила отнюдь не мирным целям: она помогала в наведении ракет и при атаках с малой высоты. Англичане пилотировали Buccaneer в период с 1968 по 1994 года, и все это время важная для пилотов информация выводилась на стекло.
В 60-х годах XX века французский летчик-испытатель Gilbert Klopfstein создал первый современный HUD и стандартизованную систему символов для него. Благодаря этому пилоты смогли без дополнительного обучения пересаживаться за штурвал различных боевых машин. Как и в случае со многими технологиями, унификация вывела использование HUD на новый уровень.
Пассажирская авиация
Выход в мирное небо не стал следующим этапом эволюции HUD, ведь военный период для дисплеев на этом не завершился, и вряд ли это произойдет когда-либо. Технологии проекционных дисплеев и дополненной реальности продолжают эксплуатироваться как в авиации, так и в других аспектах военного дела: солдаты используют аналоги Google Glass для определения целей, и картинка, возникающая перед их глазами, очень напоминает работу HUD в современных автомобилях.
Проекционным дисплеям потребовалось «каких-то» тридцать лет, чтобы найти себе применение в мирном секторе: HUD нашлось место в Boeing 737 только в 90-х годах, хотя самые ранние попытки привить пилотам привычку следить за параметрами полета на экране происходили уже в 70-х. Проецируемая информация помогает взлетать и приземляться, следить за скоростью, высотой и маршрутами не только на массовых пассажирских судах вроде Boeing 737 или Embraer 190, но и на региональных самолетах и даже бизнес-джетах.
Фото Shawn / CC-BY
В пассажирской авиации следующим шагом для HUD, согласно Aviation Today, должно стать комбинирование технологий искусственного и инфракрасного зрения. Системы нового поколения уже состоят из удаленного процессора, который интерпретирует информацию о местоположении самолета и объединяет ее со встроенной базой данных. Полученная картинка передается небольшому проектору, установленному над головой пилота.
Повседневное использование
Хотя эта мысль встретила бы определенный скепсис еще каких-то тридцать лет назад, прозрачные дисплеи вышли в массы благодаря автомобильной промышленности.
Первопроходцем в использовании HUD на базе серийного автомобиля стала корпорация General Motors с моделью уже прекратившего свое существование бренда Oldsmobile — Cutlass Supreme — в 1988 году. Так принято думать, но правда в том, что в GM экспериментировали с прозрачными дисплеями еще в 60-х годах, то есть это происходило в одно время с первыми полетами Buccaneer с HUD.
Тогда корпорации не боялись обнародовать фотографии концепт-каров. Один из ранних эскизов легендарного Mako Shark II 65-го года содержал настоящее устройство для отображения бортовой информации. В примитивном, но узнаваемом виде. HUD на Mako так и не вышел в свет, как и усовершенствованная версия спортивного купе.
Следующие два десятилетия технология имела мало точек соприкосновения с землей, и массовый потребитель все также не подозревал о ее существовании. HUD промелькнул в футуристическом концепте Pontiac Trans Sport 1986 года, но, как показала история, эта модель стала рядовым минивэном, в котором не нашлось места инновациям.
И вот настал 1988 год. На рынок выпускают обновленный Oldsmobile Cutlass Supreme, тот самый, который использовался для съемок «Смертельного оружия». Кроме непревзойденного стиля того времени, автомобиль обладал вакуумной люминесцентной трубкой и отражающей оптикой, которые вместе были способны спроецировать всю полезную информацию о поездке на ветровое стекло.
Вскоре после этого технология стала распространяться. Ранние модели были монохроматическими. К концу 90-х Corvette уже оснащались HUD с тахометрами и индикатором температуры двигателя. Позже Pontiac принял HUD как стандарт на Bonneville. В 2005 году на базе Cadillac STS был предложен первый в мире четырехцветный HUD.
Долгое время прозрачный экран оставался роскошным бонусом, доступным только в моделях премиум-класса. При этом проецируемая картинка страдала от низкого разрешения и не всегда соответствовала высокой планке. В 2009 году появились исследования о проекционном устройстве, использующем технологию голографической проекции.
В основе таких проекторов лежит жидкий кристалл на кремнии (LCOS) для модуляции лучей красного, зеленого и синего света, что в конечном счете создает полноценное изображение. По прошествии 6 лет Jaguar Land Rover принял их на вооружение для своих автомобилей.
Что дальше?
По данным отчета IHS Automotive, к 2020 году на дорогах появятся более 9 млн транспортных средств с HUD — это обусловлено, в частности, удешевлением реализации HUD-решений. Еще одно направление развития технологии в разрезе автопрома – совершенствование на пути к полноценной дополненной реальности.
Настоящее и будущее WayRay Navion связано со вторым направлением и полагается в этом на голографический комбайнер — зеркало, которое совмещает картинку и изображение реального мира. Такой подход позволяет достичь наибольшего (по сравнению с другими проекционными системами) углового размера изображения и увеличить расстояние до формируемой картинки на дороге. Резкое увеличение углового размера позволяет выводить изображения, совмещенные с реальным миром (аннотации к объектам), и «рисовать» маршрут прямо на дороге.
Кроме того, Navion, в отличие от «классических» HUD умеет «управлять» расстоянием до формируемого изображения. Мы называем это «True AR» — он позволяет выводить информацию на стекло таким образом, что она «ложится» на реальные объекты, и пилот не отвлекается от дороги, так как глазу не приходится перефокусироваться на картинку на HUD.
Что касается индустрии в целом, помимо совершенствования технологий отображения существует и тренд к росту функциональности дополненной реальности. Компании, идущие по AR-пути, объединяют HUD с различными датчиками и добавляют на голографический дисплей так называемую «интеллектуальную информацию»: предупреждения о выезде с полосы движения и о риске столкновения с объектами.
Такие разработки уже сложно назвать просто HUD — это полноценные AR-решения, которые создатели первых «прозрачных дисплеев» вряд ли могли себе вообразить. Так технология, десятки лет назад использовавшаяся военными летчиками, стала прародителем разработок, превративших автомобиль в артефакт из «будущего, которое уже наступило».
Виды, устройство и принцип работы проекционного дисплея HUD
Количество систем для увеличения безопасности и комфорта вождения постоянно увеличивается. Одним из новых решений является проекционный дисплей (Head-Up Display), предназначенный для удобного вывода информации об автомобиле и деталях поездки перед глазами водителя на лобовом стекле. Подобные устройства могут устанавливаться как штатно, так и в качестве дополнительного оборудования в любую машину, даже отечественного производства.
Что такое проекционный дисплей
Как и многие другие технологии, проекционный дисплей появился в автомобилях из авиационной промышленности. Система использовалась для удобного отображения информации о полете перед глазами пилота. После этого за освоение разработки принялись производители машин, в результате чего первый вариант черно-белого дисплея появился в 1988 году у General Motors. А спустя 10 лет появились устройства с цветным экраном.
Раньше подобные технологии применялись только в автомобилях премиум-класса, таких как BMW, Mercedes и более дорогие марки. Но спустя 30 лет с начала развития проекционной системы, дисплеи стали устанавливать и в машины средней ценовой категории.
На данный момент на рынке представлен настолько большой выбор устройств по функциям и возможностям, что их можно интегрировать даже в старые автомобили в качестве дополнительного оборудования.
Альтернативное название системы — HUD или Head-Up Display, что дословно переводится как “дисплей для поднятой головы”. Наименование говорит само за себя. Устройство необходимо для того, чтобы облегчить водителю процесс контроля над режимом езды и управления транспортным средством. Больше не нужно отвлекаться на панель приборов, чтобы следить за скоростью и другими параметрами.
Чем дороже стоит проекционная система, тем больше возможностей она в себя включает. К примеру, стандартный HUD информирует водителя о скорости передвижения машины. Дополнительно предусматривается навигационная система для помощи в процессе езды. Премиум-варианты проекционного дисплея позволяют интегрировать дополнительные опции, включая систему ночного видения, круиз-контроль, помощь при перестроении, отслеживании дорожных знаков и многое другое.
Внешний вид зависит от типа HUD. Штатные системы встраиваются в переднюю панель за козырьком щитка приборов. Нештатные устройства могут устанавливаться также над панелью приборов или справа от нее. При этом показания должны быть всегда перед глазами водителя.
Назначение и основные показания HUD
Основное предназначение Head Up Display заключается в повышении безопасности и комфорта движения, за счет того, что водителю больше не нужно переводить взгляд с дороги на панель приборов. Основные показатели находятся прямо перед глазами. Это позволяет полностью сосредоточиться на поездке. Количество функций может отличаться в зависимости от стоимости и конструкции устройства. Более дорогие проекционные дисплеи могут показывать маршрут движения, а также осуществлять предупреждения с помощью звуковых сигналов.
К возможным параметрам, которые могут отображаться при помощи HUD относят:
Из каких элементов состоит система
Стандартное устройство Head Up Display состоит из следующих составляющих:
Схема и конструктивные особенности могут отличаться в зависимости от стоимости и количества функций проекционного дисплея. Но все они имеют схожий принцип подключения, схему установки и принцип отображения информации.
Принцип работы HUD
Проекционный дисплей легко установить в автомобиль самостоятельно. Для этого достаточно подключить устройство к прикуривателю или штатному диагностическому порту OBD-II, после чего проектор закрепляют на нескользящем коврике и приступают к использованию.
Чтобы обеспечить высокое качество изображения, лобовое стекло должно быть чистым и ровным, без сколов и царапин. Для увеличения видимости также используют специальную наклейку.
Суть работы сводится к использованию протокола системы внутренней диагностики автомобиля OBD-II. Стандарт интерфейса OBD позволяет проводить бортовую диагностику и считывать информацию о текущей работе двигателя, трансмиссии и других элементов автомобиля. Проекционные экраны разработаны таким образом, чтобы соответствовать нормам стандарта и в автоматическом режиме получать требуемые данные.
Виды проекционных дисплеев
В зависимости от способа установки и конструктивных особенностей различают три основных вида проекционных дисплеев для автомобиля:
Штатный HUD — дополнительная опция, которая “докупается” при покупке автомобиля. Как правило, устройство устанавливают над панелью приборов, при этом водитель может самостоятельно изменять положение проекции на лобовом стекле. Количество отображаемых параметров зависит от технической оснащенности автомобиля. Машины среднего и премиум сегмента сигнализируют о дорожных знаках, скоростном режиме на дорогах и даже о пешеходах. Главный недостаток — высокая стоимость системы.
Проекционный HUD — популярный тип переносного устройства для отображения параметров на лобовое стекло. К ключевым преимуществам относится возможность перемещения проектора, легкость самостоятельной настройки и подключения, разнообразие приборов и их доступность.
Проекционные HUD значительно уступают штатным системам по количеству отображаемых параметров.
Мобильный HUD — простой в использовании и настройке портативный проектор. Его можно установить в любом подходящем месте и настроить качество отображения параметров. Для получения данных необходимо подключать устройство к мобильному телефону с помощью беспроводной сети или USB кабеля. Вся информация передается на лобовое стекло из мобильного, поэтому требуется устанавливать дополнительное программное обеспечение. Из недостатков — ограниченное количество показателей и плохое качество изображения.
Проекция информации об автомобиле и режиме движения на лобовое стекло не является функцией первой необходимости. Но техническое решение значительно упрощает процесс езды и позволяет водителю сосредоточиться исключительно на дороге.
