Los head-up display: el reto del futuro digital de los coches

El nuevo BMW Panoramic Vision proyecta contenido visible para todos los ocupantes sobre una superficie impresa en negro a lo largo de toda la parte inferior del parabrisas. La información de conducción más importante se proyecta directamente en la línea de visión del conductor, con contenido personalizable e información de navegación integrada con efecto 3D para el conductor y los pasajeros.

Diversos estudios reflejan que, con un head-up display, el conductor puede recibir y procesar información importante en un segundo, reduciendo a la mitad el tiempo que se emplea en mover la cabeza, dirigir la vista a una pantalla y enfocar la vista. Además, durante ese segundo, la visión periférica del conductor se enfoca hacia la carretera; mientras que al desviar la vista a una pantalla se pierde prácticamente la totalidad de la capacidad de recibir información de lo que sucede por delante del vehículo.

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El reto de los sistemas de próxima generación es cómo conseguir transmitir más información, integrar alertas de seguridad –por ejemplo, guías que aparezcan cuando circulamos peligrosamente cerca de otro vehículo- y ampliar la experiencia inmersiva con más amplitud y profundidad.

Todo ello, para mejorar y hacer más segura la conducción; y sin generar efectos contraproducentes, como distracciones o pérdida de visibilidad del tráfico real. Para conseguirlo, las nuevas tecnologías HUD en desarrollo tienen que alcanzar un delicado compromiso entre muchos factores, relacionados con la propia naturaleza de la visión, capacidad de percepción y de asimilación de información humana; además de con la propia tecnología necesaria para lograr el objetivo.

El Grupo Belron, matriz de Carglass España, ha creado un nuevo grupo de trabajo para abordar los retos relacionados con la instalación de parabrisas con nuevas tecnologías HUD. Este equipo se centrará en garantizar la calidad de los materiales, optimizar los procesos de instalación, conocer las opiniones de los clientes y desarrollar las mejores prácticas para ofrecer mejores servicios de HUD.

El campo de visión (FOV) de un HUD ideal con realidad aumentada debería cubrir un mínimo de dos carriles (el carril de circulación del vehículo y medio carril a cada lado) para una adecuación eficaz a las situaciones del tráfico, y los vehículos y vías circundantes. Considerando un ancho de carril de aproximadamente 3,5 m, el campo de visión horizontal mínimo debería ser de 20°, cuando en los actuales HUD es de solo 10°.

La VID (VID (Virtual Image Distance) representa la distancia entre la imagen virtual y el ojo humano. Se requieren al menos dos planos de profundidad virtual: un plano de profundidad cercana a 2-5 metros para presentar información del estado de conducción, como velocidad, nivel de combustible; y un plano virtual a más de 20 metros más para presentar información de navegación y de seguridad relacionadas con el tráfico real.

El objetivo es que los futuros sistemas HUD ofrezcan múltiples planos de imagen virtual, y planos de profundidad variable, para poder proporcionar información virtual que coincida con la profundidad y la distancia de los objetos naturales. También que las distancias a las que aparece la información varíen con la velocidad El 3D AR HUD puede presentar información a diferentes distancias aparentes en función de la velocidad, por ejemplo, 20 metros por delante cuando se circula a 40 km/h en zonas urbanas, y 80 m por delante cuando se circula a 100 km/h en autopistas. Esto mejora la experiencia de conducción, pues el conductor puede enfocar y desenfocar iconos virtuales de manera natural, como lo harían con objetos reales, creando una experiencia más natural y cómoda.

Por otro lado, el tamaño de la caja ocular en la que se muestra información también tiene que alcanzar un compromiso: una caja ocular grande «tapa» más, pero evita la pérdida de información de conducción durante el balanceo del vehículo y permite a los conductores ajustar ligeramente su posición de conducción.

Otro reto es qué información ofrecer y cómo dársela al conductor. La cantidad de información disponible es inmensa, pero un exceso de datos, iconos y símbolos que se integran con el entorno, podría lograr los efectos contraproducentes de dificultar la visión general, generar demasiados puntos de enfoque, dificultar la asimilación de la información y generar distracciones.

El sistema tiene que determinar qué información es más relevante para el conductor en cada momento. Las alertas de seguridad deberían ser prioritarias, independientemente de la configuración seleccionada por el conductor. Del mismo modo, iconos emergentes como, por ejemplo, las flechas que indican el lugar exacto de un destino de navegación o la calle por la que hay que girar, deben aparecer en el momento exacto, sustituyendo a otras informaciones. Todo ello sin demasiados cambios en el esquema básico de datos e iconos que ve el conductor, lo que también puede generar confusión y distracción.

Es clave conseguir una óptima categorización de la información, por tamaño, códigos de colores y distancia focal. La separación orgánica en diferentes profundidades de la información virtual puede mejorar la eficacia y la fluidez de la presentación de la información. Jugar con diferentes enfoques y grados de opacidad, con los mensajes más relevantes nítidamente enfocados y más opacos, y el resto desenfocándose y haciéndose más transparentes en función de su importancia, también puede ser un camino a seguir.

Un estudio realizado por analistas de IDTechEx, basándose en su experiencia en pantallas y fotónica, vehículos eléctricos y autonomía vehicular recomienda realizar más investigaciones para racionalizar la información mostrada, mejorar la claridad y la concisión de la interfaz y desarrollar interfaces hombre-máquina más intuitivas y fáciles de usar para reducir la carga de atención. Además, se debe prestar la máxima atención a la mejora de las experiencias personalizadas centradas en el usuario.

La tecnología que se está desarrollando tiene que cubrir todos estos factores, además de ciertos requerimientos técnicos básicos, como conseguir una elevada luminancia de más de 10.000 nits de brillo, una temperatura de funcionamiento de entre -40 y 85 grados centígrados, una vida útil de más de 10.000 horas sin degradación y un bajo consumo de energía. Y todo ello, con unos costes, capacidad de implementación en un vehículo y escalabilidad, que posibiliten su implementación a gran escala.

En la actualidad, los HUD de vehículos emplean principalmente la tecnología de proyección LCD-TFT. Se están desarrollando tecnologías alternativas de procesamiento digital de luz (DLP), holografía generada por ordenador (CGH), MEMS de escaneo láser y microLEDs, que presentan oportunidades prometedoras.

En particular, los sistemas CGH han ganado mucha tracción, con empresas que planean lanzar productos para vehículos en los próximos años. Esta técnica utiliza una fuente de luz coherente, como un láser, lo que proporciona un brillo excepcional y permite proyectar imágenes virtuales tridimensionales sin pérdida de resolución. Esta tecnología supera la barrera de las pantallas bidimensionales, que construyen la sensación de profundidad mediante algoritmos de procesamiento de imágenes, pero no pueden hacer una reconstrucción continua y variable de la profundidad. Además de conseguirlo, los HUD 3D ofrecen unas distancias más fidedignas, independientemente del ángulo de visión o la posición de la cabeza del conductor.