Audi Q4 e-tron Head-up Display

Die Anzeige reflektiert wichtige Informationen über die Windschutzscheibe auf zwei separaten Ebenen, dem Status-Sektion und dem Augmented Reality (AR)-Sektion. Die von einigen Assistenzsystemen und den Wendepfeilen des Navigationssystems sowie deren Start- und Zielorten bereitgestellten Informationen werden an der entsprechenden Stelle als Inhalt des AR-Sektion visuell überlagert und dynamisch dargestellt. Sie scheinen in einem Abstand von etwa zehn Metern vom Fahrer zu schweben, können je nach Situation teilweise erheblich weiter vorne erscheinen. Der Fahrer kann die Displays sehr schnell verstehen, ohne von ihnen verwirrt oder abgelenkt zu werden, und sie sind bei schlechten Sichtverhältnissen äußerst hilfreich.

Das Sichtfeld für den AR-Inhalt aus der Perspektive des Fahrers entspricht einer Diagonale von etwa 70 Zoll. Darunter befindet sich ein flaches Nahfeldfenster, bekannt als Statusabschnitt. Es zeigt die gefahrene Geschwindigkeit und die Verkehrszeichen sowie das Assistenzsystem und die Navigationssymbole als statische Anzeigen an. Es scheint etwa drei Meter vor dem Fahrer zu schweben.

Das Herzstück des Systems: die Bilderzeugungseinheit

Das technische Herzstück des Augmented Reality Head-up Displays ist die Bilderzeugungseinheit (PGU), die sich tief im Inneren der langen Instrumententafel befindet. Ein besonders helles LCD lenkt die erzeugten Lichtstrahlen auf zwei ebene Spiegel, und spezielle optische Komponenten trennen die Bereiche für den Nahfeld- und den Fernbereich. Die ebenen Spiegel lenken die Strahlen auf einen großen, elektrisch verstellbaren Hohlspiegel, von dort aus gelangen sie zur Windschutzscheibe, die sie in die sogenannte Eyebox und damit auf die Augen des Fahrers reflektiert. Bei einer scheinbaren Entfernung von zehn Metern oder je nach Situation sogar noch weiter entfernt sieht der Fahrer die Symbole genauso deutlich wie seine reale Umgebung.

Predictive Picture Generator: Der AR Creator

Als Mastermind- und Bildgenerator dient der sogenannte AR Creator auf Softwareseite – das ist eine Recheneinheit in der modularen Infotainmentplattform (MIB 3), die aus mehreren Einzelmodulen besteht. Der AR Creator stellt die Anzeigesymbole mit einer Rate von 60 Bildern pro Sekunde wieder und passt sie an die Geometrie der Projektionsoptik an. Gleichzeitig berechnet er deren Lage in Relation zur Umgebung, über die er Informationen über die Rohdaten der Frontkamera, des Radarsensors und der GPS-Navigation erhält. Seine Software besteht aus rund 600.000 Zeilen Programmiercode, rund 50 Prozent mehr als das gesamte Steuerungssystem der ersten Version des Space Shuttle.

Bei der Rechenarbeit berücksichtigt der AR Creator, dass zwischen der Identifikation eines Objekts durch die Sensoren und der Ausgabe des grafischen Inhalts immer einige Sekundenbruchteile liegen. Während dieser kurzen Zeitfenster kann der Q4 e-tron seine Position erheblich verändern, sei es durch Bremsen oder Schlaglöcher. Es werden mehrere Berechnungen durchgeführt, um sicherzustellen, dass die Anzeige im Eyebox nicht in die falsche Position springt. Eine davon findet in der Kamerasoftware statt. In einer weiteren Berechnung schätzt sie die vertikale Bewegung auf Basis von Daten, die von der Kamera, dem Radar und den Sensoren der Stabilisierungssteuerung (ESC) geliefert werden, diese Erkenntnisse fließen in die “Shake-Kompensation” ein, die wenige Millisekunden vor der Bildausgabe stattfindet und deren Aufgabe es ist, ein störendes Schütteln des Displays zu verhindern.

Navigation: Die Drohne fliegt voraus

Das Augmented Reality Head-up Display zeigt seine Stärken besonders eindrucksvoll während der Navigation. Auf der Straße zeigt die sogenannte Drohne – ein Schwimmpfeil – den nächsten Aktionspunkt auf der Route. Es ist dynamisch: Beim Anfahren einer Kreuzung beispielsweise kündigt der Schwimmpfeil zuerst das Wendemanöver an, bevor ein animierter Pfeil den Fahrer präzise auf die Straße lenkt. Wenn die Route dann geradeaus weitergeht, fliegt die Drohne voraus und verschwindet, um dann mit ausreichender Zeit vor dem nächsten Aktionspunkt wieder aufzutauchen. Der Abstand zum Wendepunkt wird im unteren Fenster des Nahfeldbereichs in Metern angezeigt.

Selbst wenn der Fahrer den adaptiven Cruise Assist aktiviert hat, der das Auto in der Mitte der Fahrspur hält, unterstützt ihn das Augmented Reality Head-up Display mit optischen Hinweisen. Sobald sich der Q4 e-tron einer Fahrspurmarkierung nähert, ohne dass das Blinksignal aktiviert wurde, überlagert die Spurverlasswarnung die reale Fahrspurmarkierung mit einer roten Linie. Ein weiteres Beispiel ist die Regelung in Bezug auf ein vorausfahrendes Fahrzeug: Ist es aktiv, wird das Auto mit einem farbigen Streifen auf dem Display markiert – so kann der Fahrer den Status des adaptiven Cruise Assists oder des adaptiven Cruise Controls verstehen, ohne abgelenkt zu werden. Eine rote Markierung und ein Warnsymbol erscheinen, wenn der adaptive Reiseassistent den Fahrer auffordert, zu überprüfen, ob er aufpasst.