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，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)。然而這時候有一個新的衍生問題出現(xiàn)：由于HUD需要占用駕駛艙前方的空間，而這個空間又和座艙罩的設(shè)計有很大的關(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)動頭部的時候，這些影像就會暫時離開他的視野范圍。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重疊的時候，JHMCS的影像會自動消失以免產(chǎn)生混淆。

　　HUD設(shè)計

　　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大多分成兩個部分：第一，對戰(zhàn)斗數(shù)據(jù)的統(tǒng)計，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，還包括時間，局?jǐn)?shù)計分。后者則是對于連擊之類的精彩動作的積分等等信息。其中血槽這個東西是游戲HUD設(shè)計上一個很有討論價值的東西，下面我們在HUD的進(jìn)化過程和進(jìn)化方向這兩個內(nèi)容上都會再提到它。體育游戲體育類游戲在設(shè)計HUD的問題上有著天然的兩個參考坐標(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，往畫面上添加一些即時的比賽信息和戰(zhàn)術(shù)分析。比如我在看橄欖球比賽的時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這個概念的來源的地方，所以駕駛模擬類游戲HUD設(shè)計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)計的程度也有所區(qū)別。HUD的設(shè)計始終存在一個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每刻都需要確實(shí)的掌握整個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)）?？梢园疡{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…