科技说丨长城汽车的交互“升维”

  • 发表于: 2019/06/26 09:17:00 来源:车云网

5G既是发展方向,也是汽车科技成长的基石。

在刚刚闭幕的2019CES Asia亚洲电子消费展上,汽车技术、5G与人工智能(AI)等关键词成为了关注焦点,相比各大参展商仍处于概念阶段的“样品”,即将量产的未来科技更加引人注目,比如长城汽车展出的智能像素大灯与全息车机系统。

1、交互“升维”的智能像素大灯

智能像素大灯技术最早亮相于2018年底的WEY品牌两周年发布会上,该智能大灯以LED为光源,并基于德州仪器最新的高分辨率DLP技术研发而来,前照灯拥有200万像素,量产后有望出现在WEY品牌的VV6等车型中。

从展会现场的“样机”来看,其轮廓已与实车高度融合,其中内、外侧灯头分别负责补光与“投射”,而后者的核心——DLP技术全称为“Digital Light Procession”,即数字光处理。

参考最初使用该技术的DLP投影机,其核心成像组件为数字微镜晶片DMD,其原理在于用积分器将光源“均匀化”,并通过彩色色环将光线分为R、G、B三原色(即红、绿、蓝),借助透镜将色彩成像在DMD上,最后经过电信号将连续光转换为灰阶,配合三原色便得到了镜头呈现出的“像”。不过像素大灯当前仍为“单色光”,因而细节方面与投影机有一定差异。

得益于反射原理,应用DLP技术的投影设备图像清晰度更高且画质稳定,加之DMD上每个反射镜代表一个像素,并具备独立控制光线的能力,这便为DLP技术应用于汽车大灯领域奠定了技术,从一定程度上说,像素大灯更像是移动的单色投影机。

作为像素大灯技术的亮点,高度智能化不仅将完善其“灯光功能性”,还能够进一步提升信息交互效率与行车安全性。如视频所示,该大灯除了具备弯道自适应照明等“灯光”属性的功能外,在智能交互领域的拓展才是重头戏,比如:

A、集成车速和交通标志识别等信息的虚拟仪表盘,相比当下常见的HUD系统,将提示信息集成在头灯光束内,不仅照射与行车方向保持一致,也减小了驾驶员查看行车信息时存在的水平落差,有助于提升行车安全性;

B、带有动态显示的车辆转向投影功能,不仅可用于投射导航路径提示信息,还可作为车与环境间沟通的介质,以告知其他交通参与者自身的行进路线,优化道路通行效率;

C、借助上文提及的“独立控制光线能力”,像素大灯还能够根据算法识别行人与车辆,并实现主动防眩及向行人发出先行提醒的信号。值得一提的是,现场演示视频中,长城汽车的该项技术可精确识别行人头部,且仅对头部进行防眩光线规避,相比目前部分豪华品牌车型中应用的矩阵式LED灯组,在遇到对向来车或侦测到行人时,像素大灯能够在“防眩”的同时,降低对灯光照射范围的影响;

D、示宽投影顾名思义,可在投射画面中标记前方路段宽度,例如地下停车场等场景,便于驾驶员在狭窄区域行进时判断车辆轨迹。虽然当前演示视频展现的内容较为有限,但如果与头灯随动转向等功能结合,并呈现出“随动辅助线”的视觉效果,或将解决用户的又一痛点。

除了该技术与可实现的功能外,结合5G通信与车联网,像素大灯或将成为C-V2X的组成部分,并用于车与车、车与人、车与环境间交流的端口,不仅如此,该技术还可用于ADAS系统相关功能的初步预警提示,以缩短驾驶员反应时间。需要说明的是,类似的概念也出现在奔驰“数字大灯”技术中,可见在技术探索与前瞻领域,中国车企正逐步与汽车巨头接轨。

然而,在车云菌看来,该技术在量产并投入使用之前,仍需解决两方面难点。

其一,无论本次亮相2019CESA的长城“智能像素大灯”,还是奔驰的Digital Light,二者的演示视频与图片均以环境照明较弱为背景,该情况下肉眼可视的图像对比度较高,各项提示信息反馈更加清晰。不过如何保证在环境照明较好的城市路段,或日光条件下也拥有可观的清晰度,以及投射在前车的显示效果,都是该技术应深化的细节,也是当前状态下像素头灯无法替代HUD等常规装备的原因之一。

其二,像素大灯在强化交互体验的同时,落实到整车,筛选信息权重与反馈方式也需车企三思而后行。举个例子,像素头灯技术本身可显示虚拟仪表盘,而常规仪表盘的去留与信息重复度,以及二者同时工作存在的车内光干扰问题,是否需要在整车系统逻辑层面进行协同呢?

2、再掀革命的全息车机

在本届CESA长城汽车展台上,全息车机与全息语音机器人的亮相,并由长城汽车与衍视科技联合开发,“无实物”操作或将引领车机系统变革。

二者均利用无介质空气成像技术,据公开资料显示,该技术是通过纳米级加工工艺,实现微米级光学单元结构,并进行排列组合实现光场重构成像,将3D语音助手与车机画面展现在空气中。不过关于成像细节,工作人员并未透露太多,而目前主流的“无介质空气成像”原理包含“逆反射”悬浮、AI板、光线积分和计算光场。

“逆反射”悬浮原理是将显示屏画面入射进单向投射屏后,再通过逆反射屏呈现悬浮影像的技术,虽然结构并不复杂,但较强的散射光会大幅影响悬浮影像的清晰度。

如图所示,将显示屏中的画面透过倾斜的“AI板”最终实现空中成像的技术,便是“AI板”成像,其关键在于中间由大量反射镜胶合构成的“AI板”。

有别于上述两种纯光学原理,“光线积分”利用大量折射与反射单元,将空间中一个点发出的光线在另一个位置重新交汇成像,该技术的核心难度在于光积分处理单元,而Magic Screen空气显示屏则是“光线积分”原理的实际应用。

计算光场原理则分为压缩光场与悬浮光场两种,且原理相近,前者通过多层液晶的光强调制与计算机拟合算法结合实现目标光场,得益于每个像素都可发出光线并进行解调,因而该原理仅需少量像素即可呈现目标光场。而“悬浮光场”则通过多层排列的相位调制器与相位计算拟合,最终形成的悬浮光场,则是解析函数得出相位调制器取值的结果。

体验与愿景

相比全息车机的成像原理,其体验感受与可实现的愿景更加值得关注,借助5G通信语音助手不仅可支持自然语音识别,还能够唱歌、跳舞、讲笑话或播报天气,而车机系统除了实时online外,更将手势操作、眼球追踪等技术集于一身。

从现场的“展示机”来看,全息车机由形似屏幕的显示模块、置于上方的眼球追踪传感器及下方“缝隙”中的手势传感器组成,其中眼球追踪传感器左右两侧共有六枚摄像头,可在系统内嵌的游戏中通过眼球运动进行操作,且系统根据操作者是否佩戴眼镜,给出了不同模式,现场视频如下。


可见当前“展示机”已可实现手势滑动、点击等操作,还能够利用全息影像播放电影,且在与工作人员的沟通中车云菌获知,量产后的全息车机将搭配自然语音识别功能一同使用,且后者将具备音源定向技术,可分别回应车内乘员的需求。

也就是说,“舍弃”屏幕的全息车机不仅重新定义了“触控”操作,高度智能化的自然语音输入,将成为人机交互主流操作的趋势也愈发鲜明。

不过仅当前阶段而言,如下几点或许是全息车机量产前需要攻克的关键点:

A、全息车机可视角度较为有限,仅在视线与“车机界面”垂直时,看到的画面才最完整;

B、“无实物”操作对于初学者而言,想达到视频中工作人员的精准度并不容易,当前“静止状态”尚且如此,行进间操作的难度可想而知;

C、或许因人而异,但长时间观看全息影像,仍会让人产生轻微的晕眩感。

当然,将注意力聚焦在全息影像技术的并非长城一家,近日大众在奥地利展出了具备全息控制功能的音频系统,且据外媒称,该系统可在不使用时处于“息屏”状态,弱化了多余光线对驾驶员的干扰。此外,日产对将全息影像融入“无形可视化”技术,也展现出了浓厚的兴趣。

在车云菌看来,伴随5G、AI与增强现实等领域的发展,全息影像与汽车的交集或不再拘泥于操作方式与视觉效果等方面,实景导航、超视距感知、私人管家甚至混合现实等,强化人、车机、环境智能交互的愿景,均可借助全息影像实现。

车云小结:

伴随我国正式进入5G时代,通信技术进步已成为相关领域发展的推动力,特别是人机交互、人工智能与自动驾驶等汽车科技的相关领域。聚焦长城汽车在本次CESA展出的智能像素大灯与全息车机,二者不仅是对现有功能的延伸,更成为了连接车与人、车与车甚至车与环境的组成部分。

重点在于,作为中国品牌的长城汽车,已在对未来的构想方面逐渐接轨海外知名车企,“黑科技”本身更是车企思考技术路径的缩影,借助领先的5G技术,自主品牌能够在“新四化”之路上缩小差距甚至与海外品牌并驾齐驱,也是我们希望在未来看到的。

反观文中提及的“黑科技”,较之自身以及与相关技术结合后可实现的愿景,解决“落地”前的细节问题与技术难点,无疑是眼下的当务之急,至于二者能否如期而至,或许时间会给我们答案。

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