HUD簡介

　　平視顯示器（Head Up Display），以下簡稱HUD，是運(yùn)用在航空器上的飛行輔助儀器。平視的意思是指飛行員不需要低頭就能夠看到他需要的重要資訊。平視顯示器最早出現(xiàn)在軍用飛機(jī)上，降低飛行員需要低頭查看儀表的頻率，避免注意力中斷以及喪失對狀態(tài)意識（Situation Awareness）的掌握。因?yàn)镠UD的方便性以及能夠提高飛行安全，民航機(jī)也紛紛跟進(jìn)安裝。汽車也開始安裝。

HUD百科

　　平視顯示器（Head Up Display），以下簡稱HUD，是運(yùn)用在航空器上的飛行輔助儀器。平視的意思是指飛行員不需要低頭就能夠看到他需要的重要資訊。平視顯示器最早出現(xiàn)在軍用飛機(jī)上，降低飛行員需要低頭查看儀表的頻率，避免注意力中斷以及喪失對狀態(tài)意識（Situation Awareness）的掌握。因?yàn)镠UD的方便性以及能夠提高飛行安全，民航機(jī)也紛紛跟進(jìn)安裝。汽車也開始安裝。

　　平視顯示器

　　簡介部分汽車業(yè)者也以類似的裝置作為行銷的手段吸引顧客，不過使用上并不廣泛。但是已經(jīng)有一些汽車從業(yè)者，研發(fā)出了一種能兼容TPMS（胎壓胎溫監(jiān)測），并能與汽車OBD插口連接的多用型HUD，簡稱OBD+HUD+TPMS，目的是讓那些車上沒有原裝HUD的車主也可以享受到HUD的科技進(jìn)步。雖然HUD目前廣泛的使用在各類軍用飛機(jī)上，但是并非任何位于座艙前方的裝置都是HUD，有些只是單純的光學(xué)瞄準(zhǔn)器而已。

　　原理HUD是利用光學(xué)反射的原理，將重要的飛行相關(guān)資訊投射在一片玻璃上面。這片玻璃位於座艙前端，高度大致與飛行員的眼睛成水平，投射的文字和影像調(diào)整在焦距無限遠(yuǎn)的距離上面，飛行員透過HUD往前方看的時(shí)候，能夠輕易的將外界的景象與HUD顯示的資料融合在一起。HUD設(shè)計(jì)的用意是讓飛行員不需要低頭查看儀表的顯示與資料，始終保持抬頭的姿態(tài)，降低低頭與抬頭之間忽略外界環(huán)境的快速變化以及眼睛焦距需要不斷調(diào)整產(chǎn)生的延遲與不適。HUD投射的資料主要與飛行安全有重要關(guān)系，譬如飛行高度，飛行速度，航向，垂直速率變化，飛機(jī)傾斜角度等等。使用于戰(zhàn)斗環(huán)境時(shí)，還會加上目標(biāo)資料，武器與發(fā)射相關(guān)資料，預(yù)估命中點(diǎn)等等。這些顯示的資料能夠根據(jù)不同狀況而變換。

　　歷史HUD的前身是使用在戰(zhàn)斗機(jī)上的光學(xué)瞄準(zhǔn)器，這種瞄準(zhǔn)器利用光學(xué)反射原理，將環(huán)狀的瞄準(zhǔn)圈光網(wǎng)投射在裝置在座艙前端的一片玻璃或者是座艙罩上面，投射的影像對于肉眼的焦距是定在無限遠(yuǎn)的距離上面，當(dāng)飛行員瞄準(zhǔn)目標(biāo)的時(shí)候不會妨礙到眼睛的運(yùn)作，維持清晰的顯示。這種瞄準(zhǔn)器最早出現(xiàn)是在第一次世界大戰(zhàn)期間。到了第二次世界大戰(zhàn)的時(shí)候開始被廣泛利用［1］ 。HUD誕生的最重要關(guān)鍵是電腦處理轉(zhuǎn)換之後，將需要的資料傳遞給HUD的顯示單元，再將影像投射到前方的玻璃上。第一架使用HUD的飛機(jī)是美國海軍的A-5艦載機(jī)。［2］ 民用航空是在1975年由法國達(dá)梭飛機(jī)公司首先使用在Mercure飛機(jī)上面。1970年代晚期美國麥克唐納·道格拉斯飛機(jī)公司在生產(chǎn)的MD-80系列飛機(jī)上開始采用HUD［3］ 。HUD的使用到了1970年代中期以後開始普遍化，除了美國本身以外，其他國家也陸續(xù)購買或者是研發(fā)相關(guān)的系統(tǒng)。然而這時(shí)候有一個(gè)新的衍生問題出現(xiàn)：由于HUD需要占用駕駛艙前方的空間，而這個(gè)空間又和座艙罩的設(shè)計(jì)有很大的關(guān)聯(lián)，即使許多戰(zhàn)斗機(jī)已經(jīng)使用光學(xué)瞄準(zhǔn)器，體積較大的HUD可能無法順利安裝在需要的位置上，導(dǎo)致日後座艙罩在設(shè)計(jì)上必須考慮預(yù)留HUD需要的空間。HUD將傳統(tǒng)指針儀表提供的資料改以文字或者是數(shù)字表現(xiàn)，成為下一波軍用機(jī)儀表顯示改良：玻璃駕駛艙的起點(diǎn)。

　　構(gòu)架HUD的基本架構(gòu)包含兩個(gè)部分：資料處理與影像顯示。資料處理單元是將飛機(jī)上各系統(tǒng)的資料整合處理之後，根據(jù)選擇的模式轉(zhuǎn)換成預(yù)先設(shè)定的符號，圖形或者是以文字或者是數(shù)字的型態(tài)輸出。有些產(chǎn)品將訊號處理與影像輸出分成兩個(gè)裝置，不過大致上都是類似的工作方式。影像顯示裝置就是安裝在座艙前方，位于飛行員與座艙罩之間的空間上。影像顯示裝置接收來自資料處理裝置的資訊，投射在玻璃上面。顯示裝置并且附有控制面板，能夠調(diào)解或者是改變輸出的影像。

　　發(fā)展新一代的HUD在影像顯示方面的改良包括采用全像攝影（Holographic）顯示方式，擴(kuò)大顯示影像的范圍，尤其是增加水平上的視野角度，減少支架的厚度對於視野的限制與影響，增強(qiáng)不同光度與外在環(huán)境下的顯示調(diào)整，強(qiáng)化影像的清晰度，與其他光學(xué)影像輸出的配合，譬如說能夠?qū)⒓t外線影像攝影機(jī)產(chǎn)生的飛機(jī)前方影像直接投射到HUD上，與其他的資料融合顯示，配合夜視鏡的使用以及采用彩色影像顯示資料。在資料處理單元上的改良包括提高處理的速率和效率，HUD是將影像投射在座艙前方的固定裝置上，當(dāng)飛行員轉(zhuǎn)動頭部的時(shí)候，這些影像就會暫時(shí)離開他的視野范圍。因此有人建議將影像直接透射在附加於飛行員的頭盔前方，隨時(shí)與飛行員的視野范圍重合。美國是最早研究頭盔顯示器的國家之一，代號為VTAS的頭盔瞄準(zhǔn)具曾在1960年代於F-4戰(zhàn)斗機(jī)上進(jìn)行短暫試驗(yàn)，但是并未進(jìn)入量產(chǎn)，只有使用在攻擊直升機(jī)的武器瞄準(zhǔn)上。蘇聯(lián)是第一個(gè)正式在戰(zhàn)斗機(jī)上采用頭盔瞄準(zhǔn)器的國家，譬如米格-29使用頭盔瞄準(zhǔn)器，搭配R73（北約編號AA-11）空對空飛彈使用。不過頭盔瞄準(zhǔn)器只是光學(xué)瞄準(zhǔn)器的衍生產(chǎn)品，無論是在顯示的資料量以及功能上都必須與HUD密切配合，譬如蘇聯(lián)的頭盔瞄準(zhǔn)器只是作為R73飛彈的射擊指揮為主，不提供其他飛行所需要的資料。更進(jìn)一步的功能強(qiáng)化版被稱為頭盔顯示器（Helmet Display），它將HUD與其他相關(guān)功能整合之後，直接投射在飛行員頭盔前方。以美國剛剛服役的聯(lián)合頭盔顯示系統(tǒng)（Joint Helmet Mounted Cueing System，JHMCS）可以取代HUD的顯示功能，并且能夠協(xié)助行員投射各種對空與對地武器，不局限於特定的飛彈系統(tǒng)，當(dāng)飛行員的視野與機(jī)上現(xiàn)有的HUD重疊的時(shí)候，JHMCS的影像會自動消失以免產(chǎn)生混淆。

　　HUD設(shè)計(jì)

　　綜述前面說了，雖然都是為了給玩家提供游戲相關(guān)的信息，菜單的目的是大而全，HUD的目的則是少而精。不同類型的游戲玩起來的重點(diǎn)不一樣，HUD在提供的信息方面也有很大的差別。我們不妨按照游戲的類別，來看看各種游戲的HUD設(shè)計(jì)的模式和重點(diǎn)。角色扮演類游戲取決于游戲是否會在行動場景和戰(zhàn)斗場景之間切換，角色扮演游戲的HUD設(shè)計(jì)會有所不同，關(guān)于行動的那一部分內(nèi)容，比如地圖和方向指示之類的信息可能會被單獨(dú)分列出來。但總體上角色扮演游戲的HUD信息量基本是一致的：玩家的生命，魔法，行動力，狀態(tài)（或者其它因游戲而異的內(nèi)容）等等的數(shù)值，玩家可以“一鍵”接觸到的物品魔法等等東西，如果物品和魔法的內(nèi)容很復(fù)雜，那么一般都會把全面調(diào)節(jié)的功能交給菜單來完成。比如預(yù)設(shè)快捷鍵和菜單光標(biāo)位置記憶功能就是這樣的目的，把菜單中全面而細(xì)微的調(diào)節(jié)能力中，挑選出一些最重要的，放到HUD上來，共玩家選擇使用。格斗游戲無論格斗游戲系統(tǒng)本身怎么進(jìn)化，從2D變到3D，格斗游戲的HUD總是保持著自己一貫的特色。格斗游戲的HUD大多分成兩個(gè)部分：第一，對戰(zhàn)斗數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)，第二，對戰(zhàn)斗中精彩場面的描述。前者就是那些顯眼的血槽，還包括時(shí)間，局?jǐn)?shù)計(jì)分。后者則是對于連擊之類的精彩動作的積分等等信息。其中血槽這個(gè)東西是游戲HUD設(shè)計(jì)上一個(gè)很有討論價(jià)值的東西，下面我們在HUD的進(jìn)化過程和進(jìn)化方向這兩個(gè)內(nèi)容上都會再提到它。體育游戲體育類游戲在設(shè)計(jì)HUD的問題上有著天然的兩個(gè)參考坐標(biāo)系：電視轉(zhuǎn)播畫面和球隊(duì)的戰(zhàn)術(shù)分析圖。游戲的HUD結(jié)合了這兩者，即體現(xiàn)出了電視轉(zhuǎn)播畫面的現(xiàn)場感，也做出了戰(zhàn)術(shù)分析圖那樣的清晰感，讓玩家盡可能的在有身臨其境的感覺的同時(shí)也對比賽局面有著清晰的了解。實(shí)際上體育類游戲的HUD設(shè)計(jì)作的是如此的好，以至于最近以來，很多體育項(xiàng)目的電視轉(zhuǎn)播畫面開始學(xué)習(xí)這類游戲的HUD設(shè)計(jì)，往畫面上添加一些即時(shí)的比賽信息和戰(zhàn)術(shù)分析。比如我在看橄欖球比賽的時(shí)候就明顯有這樣的感覺，電視直播畫面上會有一些線條和指示，把每次攻守的策略和進(jìn)展都明確的表示出來，對于水平有限的我而言，去體育場看的時(shí)候，當(dāng)然氣氛那是不能比的，但對于比賽本身的了解卻要差了一個(gè)檔次。駕駛模擬類游戲這類游戲所要模仿的對象就是HUD這個(gè)概念的來源的地方，所以駕駛模擬類游戲HUD設(shè)計(jì)的原則也就變得非常簡單而直接：盡可能的去重現(xiàn)模擬對象的原始HUD就可以了。當(dāng)然根據(jù)游戲模擬真實(shí)的程度不同，再現(xiàn)真實(shí)HUD設(shè)計(jì)的程度也有所區(qū)別。HUD的設(shè)計(jì)始終存在一個(gè)如何抽取最重要的信息提示玩家的問題，過于仿真的游戲HUD設(shè)計(jì)將大量的信息不加選擇的堆在玩家面前。對于游戲本身“模擬”這個(gè)概念而言，是好事，但對于像通過這些游戲來體驗(yàn)現(xiàn)實(shí)生活中不可能接觸到的東西這個(gè)目的而言，高度的仿真模擬往往會成為上手的障礙。游戲畢竟是游戲，游戲的HUD如何在仿真模擬和抽象表現(xiàn)上把握平衡，是這類游戲的一個(gè)突出問題。動作射擊類游戲射擊類游戲的HUD通常都包括了玩家的狀態(tài)，玩家的武器狀態(tài)，地圖，以及目標(biāo)指示這四個(gè)方面。第三人稱的射擊游戲或者團(tuán)隊(duì)策略類射擊游戲在HUD設(shè)計(jì)上和傳統(tǒng)的第一人稱射擊游戲區(qū)別也不是很大，重點(diǎn)同樣在這些要素上。HUD的引入給所有的射擊類游戲，無論游戲本身的背景設(shè)定是在什么樣的時(shí)代，都帶來了一定的科幻未來的要素。真實(shí)的戰(zhàn)斗中，對于戰(zhàn)場情況的把握從來都是很大的挑戰(zhàn)，不斷進(jìn)步的單兵信息化裝備正是力求解決這些問題。射擊類游戲通過HUD的引入超前的解決了這個(gè)問題。就目前而言，感覺做的最好的射擊類游戲HUD恰恰就是一些未來題材的射擊游戲，等下在HUD進(jìn)化中我們會看到例子。策略類游戲最為復(fù)雜的一類游戲HUD，事實(shí)上在這類游戲里面HUD和菜單往往難以截然區(qū)分。因?yàn)橥婕規(guī)缀趺繒r(shí)每刻都需要確實(shí)的掌握整個(gè)游戲空間里大量單位的行動。HUD是簡化了的菜單，但在很多的策略類游戲上，簡化只是一個(gè)美好的愿望，游戲本身的復(fù)雜程度和玩家的“上帝”視角導(dǎo)致了這類游戲必然隨時(shí)都有大量的信息反饋和大量的命令等待輸入。策略類游戲的HUD如此的復(fù)雜，以至于在控制器鍵位相對較少的游戲主機(jī)上，這類游戲的流行程度始終達(dá)不到PC上同類游戲的流行度。游戲本身機(jī)制導(dǎo)致的復(fù)雜HUD設(shè)計(jì)應(yīng)該是這類游戲受眾群體局限性產(chǎn)生的原因之一。其它類型的游戲，比如平臺游戲，益智游戲等等在HUD設(shè)計(jì)上感覺并沒有什么特別的地方。它們的HUD只要能清晰的交代出游戲人物（如果有的話）的狀態(tài)和游戲的進(jìn)展程度（得分之類的信息）就可以了。

　　車用HUD要具備哪些特點(diǎn)才算是真正的HUD

　　HUD - 抬頭數(shù)字顯示儀（又叫平視顯示系統(tǒng)）。可以把駕駛過程中所需的重要信息，映射在玻璃上，使駕駛員不必低頭就能看清重要的信息。目前主流的 HUD 大多采用后裝形式，前裝 HUD 主要出現(xiàn)在一些高端車型上。

　　前裝HUD

　　后裝HUD（懸掛式）

　　后裝HUD（儀表臺式）

　　值得注意的是：

　　市場上的很多“偽HUD”，利用看似“神秘”的 OBD，挖掘和投射出來很多實(shí)際上用戶并不care的車輛相關(guān)信息。

　　回頭說什么樣的HUD才算是真正的HUD。對于用戶來說HUD具備2點(diǎn)主要的優(yōu)勢：打破了駕駛過程中以中控臺為視覺中心的習(xí)慣，可以讓用戶視線不離開路面；避免了用戶視覺焦點(diǎn)遠(yuǎn)近切換的問題。

　　目前的HUD都是以導(dǎo)航為核心基礎(chǔ)（因?yàn)镠UD在），同時(shí)滿足娛樂和通信等需求，包括：

　　導(dǎo)航；

　　行車記錄儀；

　　車況：車速、公里數(shù)、油耗、油量、故障信息（連接OBD）；

　　通信：電話、信息、微信（藍(lán)牙連接手機(jī)）；

　　娛樂：音頻、電臺；

　　其他服務(wù)拓展：天氣、空氣、限號（藍(lán)牙連接手機(jī)）；

　　隨著行車記錄儀、語音識別功能的普及，以及手勢識別，甚至目前大熱的AR和VR技術(shù)的逐漸成熟，HUD 未來可想象的空間還是很大的…