El futuro del ‘head-up display’: del 3D a los hologramas

Los sistemas head-up display (HUD), que proyectan información en el parabrisas frente a los ojos del conductor, cada vez son más complejos y llegan a un mayor número de modelos y segmentos. Diversos estudios reflejan que, con estos dispositivos, 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.

El HUD presenta otra ventaja adicional: durante ese segundo, la visión periférica del conductor se enfoca hacia la carretera, mientras que al desviar la vista hacia una pantalla se pierde prácticamente la totalidad de la capacidad de recibir información de lo que sucede por delante del vehículo.

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 y la capacidad de percepción y de asimilación de información humana, además de con la propia tecnología necesaria para lograr el objetivo.

BMW, una de las marcas que más han apostado por esta clase de dispositivos, ha presentado en el CES de Las Vegas un nuevo concepto de HUD, el Panoramic Vision, que 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 de quien está al volante y comprende contenido personalizable e información de navegación integrada con efecto 3D para el conductor y los pasajeros.

Otra iniciativa interesante en este campo es la del Grupo Belron, matriz de Carglass España, que ha creado un grupo de trabajo dedicado a abordar los retos relacionados con la instalación de parabrisas con nuevas tecnologías de head-up display. 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.

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 metros, el campo de visión horizontal mínimo debería ser de 20 grados, cuando en los actuales HUD es de solo 10.

La 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 a 2-5 metros para presentar información como velocidad o 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. El objetivo es que los futuros sistemas ofrezcan múltiples planos de imagen virtual, así como planos de profundidad variable, para poder proporcionar información virtual que coincida con la profundidad y la distancia de los objetos naturales.

Distancia y velocidad

También se necesita que las distancias a las que aparece la información varíen en función de la velocidad. Así, el 3D AR HUD puede presentar información a diferentes distancias aparentes con arreglo a la velocidad; por ejemplo, 20 metros por delante cuando se circula a 40 km/h en zonas urbanas y 80 m cuando viajamos a 100 km/h por autopista. Esto hace la experiencia de conducción más natural y cómoda, pues el usuario puede enfocar y desenfocar iconos virtuales como lo hace con objetos reales.

Por otro lado, el tamaño de la caja ocular en la que se muestra información también tiene que alcanzar un compromiso: una caja 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 al volante.

Otro reto es qué información ofrecer y cómo mostrarla. La cantidad de datos disponible es inmensa, pero un exceso de iconos, símbolos y cifras que se integran con el entorno podría lograr el efecto indeseado de entorpecer 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, porque eso 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 su 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 parece un camino por explorar.

La tecnología que se está desarrollando tiene que conseguir también 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 y una escalabilidad que posibiliten su introducción a gran escala.

Nuevos desarrollos

En la actualidad, los HUD emplean principalmente la tecnología de proyección LCD-TFT. Se está trabajando en opciones 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 mucho terreno y ya existen empresas que planean lanzar productos para vehículos en los próximos años. Esta técnica utiliza fuentes de luz como el láser para proporcionar un brillo excepcional y permite proyectar imágenes virtuales tridimensionales sin pérdida de resolución.

De esta forma se supera la barrera de las pantallas bidimensionales, que logran la sensación de profundidad mediante algoritmos de procesamiento de imágenes pero no pueden hacer una reconstrucción continua y variable de la profundidad. Además, los HUD 3D ofrecen unas distancias más fidedignas, independientemente del ángulo de visión o la posición de la cabeza del conductor.