在 AR(增强现实)技术日益火热的当下,AR-HUD 技术开始出现

简介: 在 AR(增强现实)技术日益火热的当下,AR-HUD 技术开始出现在市场上,其通过将 AR 技术与 WHUD 技术融合,可以将投射的内容、位臵与现实环境相结合

1. HUD,汽车视觉黑科技1.1. 行车信息“投影仪”,提高驾驶安全性HUD(Head Up Display),即抬头显示或平视显示,在功能上充当了汽车信息“投影仪” 的角色。

该技术可以将汽车相关信息投影到驾驶员视线前方,从而减少驾驶过程中低头查看 仪表或中控屏的频率。

HUD 是一种光机电耦合部件,主要由主控 PCB 板、LED 光源单元、 显示介质、光学镜、外壳、直流电机等组件构成,由显示光源发出光信息,经过镜面结构的 一次或多次反射,将信息反射到透明介质(显示屏或挡风玻璃)上,从而使人眼看到仿佛悬 浮在眼前的虚像,其工作原理可以概括为通过光信息的反射将行车相关的信息投影到驾驶员 前方的透明介质上。

所以说 HUD 能够减少视野偏离时间、提升驾驶舒适度,大大提高行车安 全性。

1.2. WHUD 牢据市场主导地位,TFT 是当前主流技术配臵按照产品形态,HUD 主要可以分为 CHUD(Combiner HUD,组合型)与 WHUD(Windshield HUD,挡风玻璃型)。

在 AR(增强现实)技术日益火热的当下,AR-HUD 技术开始出现在市场上,其通过将 AR 技术与 WHUD 技术融合,可以将投射的内容、位臵与现实环境相结合,在驾驶人视线区域 内合理生动地叠加显示一些驾驶信息。

AR-HUD 本质上仍是利用挡风玻璃进行投影成像,只 是其显示范围更大,且具有 AR 效果,可以看作是 WHUD 的升级强化版。

其中,WHUD 因显示性能更优、客户体验更好,成为各大 HUD 商 重点研发的对象。

其技术逐步成熟,成本开始降低,所以目前已成为各车企在各自车型上的 主流配臵。

CHUD 虽然在早期风行一时,然而随着显示技术的发展及对投影质量要求的提高, CHUD 产品形态具有天然劣势,因此市场逐步处于萎靡状态。

TFT 技术成熟、成本较低,当前广泛应用于 HUD 产品。

从 HUD 采用的投影技术上来看, 目前主要有 LCD 投影、DLP 投影、激光扫描投影、AR 投影等。

其中 TFT(薄膜晶体管)为 LCD 显示技术中的一种,是指液晶显示器上的每一液晶像素点都是由 集成在其后的薄膜晶体管来驱动,能够做到高速度、高亮度、高对比度地显示屏幕信息。

由 于技术成熟、成本低廉,当前各大 HUD 商普遍采用 TFT 方案。

DLP(数码光输出)是 一种以数字微镜装臵 作为成像器件 ,通过调节反 射光实现投射 图像的投影技 术,其亮度高、 分辨率高、对比度好,但其设计难度与生产成本均高于 TFT。

激光扫描投影技术使用具有较 高功率的红、绿、蓝(三基色)单色激光器为光源,激光在机器内经过相应的光学元件和处 理芯片的整合与扫描后投射在显示屏上,该方案色域空间大、色饱和度高、分辨率清晰,但 其对温度较为敏感,且易受环境亮度影响,目前成本居高不下。

HUD 行业上游产业包括生产光镜器件、显示屏幕、玻璃等 核心部件的硬件商与导航、地图、音频、车联网等功能的软件与服务商,下游 产业主要为各大整车厂,近十余年来车载领域成为 HUD 新兴的应用场景。

目前深耕于 HUD 行业的企业有很多,处于国外企业占主导地位的国内外厂商混战阶段,国外企业以大陆、电 装、日本精機株式会 社、先锋、伟 世通、伟雷等 为代表,国内 企业中泽景电 子、华阳集团、 未来黑科技、乐驾(车萝卜)等走在前列。

2. 智能化浪潮下的产品升级之路2.1. 智能化促进 HUD 普及,供给端推动成本下降汽车智能化的发展趋势下,HUD 迸发蓬勃生机,走向“平民化”。

随着科技的进步,HUD 技术不再是飞机的专利,而是逐步进入汽车高端市场,开始成为豪华车型的高科技配臵,最 早于 1988 年出现在通用车型中。

HUD 让信息显示变得更加智能,与辅助驾驶系统的融合后 甚至将成为自动驾驶中的重要技术组成部分,故随着汽车智能化技术的飞速发展,HUD 也将 加速普及,迎来再次下沉,搭载车型从以往的高端车往中低端车型覆盖,例如 HUD 过去主 要搭载国外品牌的豪华车型上,例如宝马 3 系、雷克萨斯、奔驰等车型,目前部分国内主机 厂也开始引入前装 HUD,例如吉利几何、北汽新能源等。

随着 HUD 核心部件商在投影芯片、玻璃、光源等相关技术上取得突破,有望带动 HUD 成本下降。

各光学投影组件商不断优化投影 技术方案,例如 TI 作为 DLP 投影方案的发明者,近几十年来不断升级创新,其最新的 DLP 技术进一步提高了成像性能,已经可以运用于 AR 显示中;汽车玻璃商也大力开发物美 价廉的特殊玻璃,例如福耀玻璃专门斥资研发压制模具与检具以控制 HUD 区域型面,并配 对全球一流的成像检测设备,以保证出货前产品质量;目前也有厂商研发了高透射率的特殊 光学薄膜,将其贴在挡风玻璃上可以抑制重影,相比于同等程度的特殊玻璃优化技术,成本 可下降约 90%。

成本的变化往往体现在价格的波动上,根据佐思产研,WHUD 的平均价格 从 2016 年的 265 美元下降到 2020 年的 245 美元,CHUD 的平均价格从 2016 年的 50 美元 下降到 2020 年的 38 美元,可见近年来随着端相关技术的逐渐成熟,HUD 的成本也呈 现下降趋势。

一般而言前装 HUD 的难点在于产品从车辆 开发阶段便需要定制化设计与生产,技术壁垒和投入费用较高,故一些资金实力不强的 HUD 企业会选择先开发后装 HUD 产品,但是由于前装 HUD 的客户使用体验更好,且各主机厂对 HUD 的重视度也越来越高,预计未来前装 HUD 技术将逐渐成为各 HUD 商发力的领域, 例如国内初创 HUD 公司未来黑科技即采用从后装市场切入,获得一定规模后进军前装市场 的技术发展路径。

相较于一般 HUD,AR-HUD 无论是显示 功能、显示内容还是关键参数均更加优良,AR 技术推动抬头显示技术演进至一种新境界: 一是 VID(虚拟图像距离)更长、FOV(可视角度)更大,因而带来更佳的使用效果;二是 除了能够显示一些传统的行车、导航信息之外,该系统还能与 ADAS 功能深度融合,能够实 现车道偏离、前车碰撞、行人预警、超速提醒等高级功能,并将显示信息与周边环境相融合。

AR-HUD 技术“科技感”满满,其核心技术对车道级导航能力、图像识别与检测能力、融合 算法能力要求很高,未来或为 HUD 行业发展中下一个的风口。

目前 AR-HUD 技术仍存在很 大的优化空间,例如在虚拟内容与实际行车环境的融合、驾驶员视野、UI 设计、重影等 多个问题上技术有待进一步攻坚。

2.3. 价格优势下,国产替代大势所趋国产品牌技术过关、价格占优,或成为整车厂在降本压力下的优先选择。

近年来国内 HUD 龙头加速 技术研发,不断缩小与国外龙头的产品差距,同时得益于国内低廉的原材料价格与高投入产 出比的工程师红利,国内龙头能够有效压低设计生产成本,获得价格优势,故国产 HUD 在 质量过关的前提下能够下探到更低价格,这使得整车厂开始倾向于选择国内商定点,例 如泽景电子从 2010 年底开始研究 HUD,历经 5 年时间掌握了核心技术,目前已与大众、蔚 来、吉利、长安、长城、奇瑞、北汽新能源等企业签订了 10 多个量产和研发合同;未来黑 科技已与宝马、上汽、奇点等整车厂展开合作,其最新研发的全景混合现实显示器在 CES 2020(国际消费类电子产品展览会)上荣获“2020 CES Innovation Awards”。

预计未来国 内 HUD 龙头将不断提升国际竞争力,实现在前装 HUD 市场的突围。

汽车智能化大趋势下,HUD 让信 息显示变得更加智能,与辅助驾驶系统的融合促进 HUD 普及,技术升级推动成本下降进一 步加速 HUD 进一步下沉,搭载车型也逐渐从以往的高端车向中低端车型延申。

据佐思产研, 我们预测 2020-2023 年全球汽车产量增速为-20.00%、13.00%、9.00%、3.00%,CHUD 出 货量几乎再无增长,WHUD 出货量增速在 20%左右,CHUD 和 WHUD 售价增速分别为-6.63% 和-1.94%,预测 2020-2023 年全球前装 HUD 出货量分别达到 880 万套、1050 万套、1226 万套、1437 万套,全球前装 HUD 渗透率从 2016 年的 2.74%提升至 2023 年的 15.43%,全 球前装 HUD 市场规模分别达到 18.0 亿美元、21.7 亿美元、25.4 亿美元、29.8 亿美元, 2020-2023 年全球前装 HUD 市场规模 CAGR 为 18.21%。

由于前装 HUD 技术壁垒和投入费 用较高,一些资金实力不强的 HUD 企业会选择先开发后装 HUD 产品,因此 2016-2019 年 后装 HUD 出货量 CAGR 高达 35.72%。

但是由于低端后装 HUD 体验感不佳,我们预测 2019 年之后后装 HUD 产品几乎不再增长,假设全球汽车淘汰量每年增长 0.1 亿辆,据佐思产研, 前装 HUD 售价是后装的一半,甚至一倍,假设后装 HUD 是前装售价的 75%,预测 2020-2023 年全球后装 HUD 出货量保持在 930-950 万套左右,全球后装 HUD 渗透率仅仅从 2016 年的 0.27%提升至 2023 年的 0.58%,2020-2023 年全球后装 HUD 市场规模 CAGR 仅为 1.09%。

随着中国车市的复苏和 HUD 的加速普及,假设 2020-2023 年中国汽车产量增速分别为-10%、15%、10%、5%,前装安 装量增速在 80%左右,预测 2020-2023 年中国前装 HUD 安装量分别为 89 万套、170 万套、 310 万套、530 万套,中国前装 HUD 渗透率从 2016 年的 0.29%提升至 2023 年的 17.24%, 中国前装 HUD 市场规模分别达到 1.82 亿美元、3.52 亿美元、6.43 亿美元、10.99 亿美元, 2020-2023 年中国前装 HUD 市场规模 CAGR 为 81.94%。

3.2. HUD 市场高度集中,Tier 1+初创齐头并进纵观全球和中国 HUD 市场,行业竞争格局均呈现高度集中的态势。

HUD 市场刚刚起步,全球和中国渗透率较低,当前 HUD 市场虽被国际巨头几近垄断,但同 时也为具备技术和资金资源的初创企业了机会。

一般来说,顶级一级商不太愿意研 发 WHUD,一方面是欠缺光学人才储备,另一方面是这些 Tier 1 出于对商业风险和成本的考 量,更愿意制造标准化、批量化的产品,而 WHUD 是典型的复杂的光学定制产品,需要根 据每辆车的挡风玻璃的厚度和曲率做定制化设计和验证,这意味着每个项目都要投入高额的 研发费用,规模经济也难以实现,因此 HUD 市场也为那些具备技术且愿意投入研发的初创 企业了千载难逢的机会。

HUD 主流企业技术领先,AR HUD 等最新产品基本布局完毕。

传统 Tier 1 深耕汽车零部件领域多年,在资金、技术和资源等方面占据优势,而想要分一杯羹的初创企业,同样不甘示弱,在 HUD 领域业绩频出。

4、重点企业分析及投资机会分析(详见报告原文)…


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