Head-up displej: Pilotem stíhačky snadno a rychle

Není zde běžným zvykem, abychom se zevrubněji věnovali technologiím, jejichž hlavním přínosem je zvýšená bezpečnost silničnícho provozu. Rádi se naopak zabýváme výkony motorů, jízdními vlastnostmi, zpětnou vazbou řízení a dalšími aspekty, které nám přináší tu pravou zábavu za volantem. Řekněme si to otevřeně, bezpečnost je trochu nuda. Pokud nejste fanatický nadšenec do elektronických systémů, airbagů nebo mechatroniky, těžko vás bezpečností výbava automobilu nějak ohromí. Takové ESP koneckonců vypínáme rádi asi všichni.

Najdou se však na poli automobilové techniky bezpečnostní prvky, které jsou velmi funkční, a díky principu funkce o nich můžeme prohlásit, že jsou velmi ‚cool‘. Na jeden takový se dnes podíváme blíže. Řekneme si totiž něco o průhledovém displeji, jinak zvaném head-up display, zkráceně HUD. Protřelejší z vás jistě hned namítnou, že HUD je v základu jenom rychloměr promítaný na čelní sklo, tak jakápak bezpečnost? Netřeba se bát, nehodlám na následujících řádcích kázat o tom, kterak rychlost zabíjí, a měli bychom tedy pro snížení rizika na silnicích jezdit s očima neustále upřenýma na rychloměr. Právě v promítání informací na čelní sklo totiž tkví hlavní přínos průhledových displejů. Nezbytné informace nenásilnou formou přenášejí do vašeho zorného pole a vy tak můžete věnovat mnohem více pozornosti dění na silnici, což je pro bezpečnost a plynulost provozu mnohem důležitější než stálá fixace na ručičku tachometru.

Odkud se však průhledový displej vzal, jaký je princip jeho funkce a jaká jeho možná budoucnost? A můžete si jej pořídit i do svého youngtimeru? To si povíme vzápětí.

My letci máme ocelové ptáky… a head up display

Bude tomu už dva roky, co vzniknul článek o leteckých technologiích, které můžete nalézt ve svém autě. Že má průhledový displej své kořeny v letectví, na to byste přišli i sami. Určitě jste několikrát viděli legendární osmdesátkový film Top Gun, kde se hrdinný Maverick v usilovném souboji se stíny vlastní minulosti a několika Migy 28 (které nikdy neexistovaly a ve filmu je hrály stíhačky F-5) snaží nepřátelské stroje jeden po druhém nacpat do kolečka zaměřovače a odpálit je svým Sidewinderem do věčných lovišť. Tak právě tyto záběry měly ilustrovat pohled přes průhledový displej, ačkoli samozřejmě neměly s reálným HUD letounu F-14 Tomcat nic společného. Kořeny technologie průhledového displeje však leží mnohem hlouběji v minulosti, konkrétně v časech druhé světové války, lépe řečeno ještě mnohem dříve, v letech třicátých.

Právě tehdy totiž výrobci vojenských stíhaček na obou stranách Atlantiku usilovně pracovali na přístroji zvaném gyroskopický zaměřovač. Je jasné, že trefit palubními zbraněmi letadla nepřátelský stroj tak, aby nebyl schopen pokračovat v letu, je úkol nesmírně obtížný. Obě letadla se pohybují vysokými rychlostmi, různými směry, v úvahu musí být brány i další okolnosti jako turbulence, prolétaná zatáčka a další. Zkrátka odhadnout potřebné předsazení střelby pro úspěšný sestřel bylo vždy oříškem i pro stíhací esa. Proto se zrodil gyroskopický zaměřovač. Ten využíval již známé technologie reflektorového zaměřovače (optický zaměřovač promítaný na skleněnou destičku, podobné kolimátoru dnešních samopalů a útočných pušek) a přidával ještě grafické znázornění pohybu vlastního letadla, tolik potřebné pro správné určení korekce střelby. Výhody tohoto zařízení se ukázaly prakticky ihned a ještě během války došlo k vylepšení o další promítané údaje, například radarem určované polohy nepřátelských letounů. Touto technologií byly vybaveny poslední verze letounu deHavilland Mosquito, a to dokonce s projekcí umělého horizontu.

Po válce přišlo s rozšířením možností výpočetní a zobrazovací techniky masivní nasazení průhledových zaměřovačů a dalšímu vývoji přístrojů, které by byly schopny kombinovat v zorném poli pilota všechny údaje nezbytné pro úspěšné provedení letu. Tento přístroj měl tedy usnadnit létání i v situacích mimo přímý souboj s nepřítelem. První prototypy pro vojenské použití byly prakticky použity koncem padesátých let, mezi nejaktivnější činitele ve vývoji patřilo kromě US Air Force také britské Královské námořnictvo. Díky nově nabytým zkušenostem z provozu vojenských letounů vybavených tímto novým systémem začali inženýři hledat cesty, jak usnadnit práci i pilotům civilních letadel a v 70. letech se dostávají první průhledové displeje do kabin strojů komerčního letectví. Technologie head up displejů si našla cestu například i do amerického raketoplánu Space Shuttle. Dnešní aplikace v letounech vynikají zejména širokými možnostmi zobrazování informací. Hitem poslední doby je například kombinované vidění, kdy kromě letových údajů jednotka dokáže promítat i počítačem generovaný obraz terénu, případně tento spojit ještě s výstupem z infračervené kamery. I v situacích s nulovou viditelností tak posádka letounu dostává veškeré informace, jako by žádné špatné počasí ani neexistovalo.

Head-up display za volantem aneb rychloměr na silnici

Jestliže se skutečný komerční průlom průhledových displejů v letectví odehrál v 70. letech, v případě automobilů to bylo o dekádu později. Nové obzory poskytované touto technologií samozřejmě automobilovým vývojářům nezůstávaly skryty, v cestě jim však stály jak finanční, tak technologické překážky. První letadlové průhledové displeje totiž spoléhaly na technologii CRT obrazovek, k jejich provozu bylo potřeba vysokého napětí a letecké zkušenosti ukazovaly, že původně používaná promítací sklíčka s vrstvou fosforu časem degradovala, matněla a ztrácela průhlednost. 

Mnozí připisují prvenství v použití technologie HUD v automobilech koncernu General Motors, konkrétně vozu Chevrolet Corvette. Pravda je to jenom částečně. General Motors skutečně poprvé HUD do automobilu aplikovali, nejednalo se však o Corvette, nýbrž o luxusní sedan Oldsmobile Cutlass Supreme, a to model představený v roce 1988. Zajímavým pokusem o přiblížení rychloměru blíže zornému poli řidiče byla například průhledná přístrojová deska Fordu Thunderbird z roku 1956.

Po Oldsmobilu pak následovalo rozšíření i do dalších modelů koncernu GM. A jak to bylo s Corvette? Pátá generace Corvette přinesla prvenství a to ve formě prvního barevného head-up displeje v sériovém automobilu. V nám bližších zeměpisných šířkách se HUD objevuje například v BMW řady 5 s označením E60. Ostatně jistým evropským průkopníkem je BMW dodnes, poslední generace řady 7 nabízí na svém průhledovém displeji opravdu široké možnosti volby zobrazovaných informací a také velikost HUD obrazu je dosud nevídaná, dosahuje až 12 palců.

Zelený nebo pestrobarevný, jak vlastně fungují?

Pokud jste někdy auto s průhledovým displejem řídili, určitě víte, že se jedná o pomůcku velmi užitečnou a příjemnou. Pravda, jistý ‚wow efekt‘ nové hračky časem uvadá, leč funkčnost zůstává, a to také díky poměrně jednoduchému principu celého systému. Aby řidič nemusel pro čtení informací zbytečně přeostřovat, je zapotřebí zajistit iluzi obrazu vznášejícího se nad vozovkou před automobilem. Toho se dosahuje pomocí systému zrcadel a čoček umístěných v hlubinách přístrojové desky. Tam někde se také nachází samotný displej a zdroj světla. Dnes se obvykle jedná o TFT displeje se silným podsvícením, aby byla zajištěna dokonalá čitelnost i za slunečního svitu. Nemusíte se však bát, že by silný zdroj světla poškodil váš zrak, paprsky jsou promítány na sklo, případně malý plastikový štítek mezi volantem a čelním sklem.

Ať už je použito řešení s promítáním na sklo, nebo levnější plastový štítek, princip je shodný. Čelní sklo nebo štítek obsahují polopropustnou fólii, která zajistí správnou reflexi paprsků směrovaných od projektoru systému. Samozřejmě použitá fólie podražuje výrobu čelního skla, proto někteří výrobci sahají k mnohem levnějšímu, avšak téměř stejně efektivnímu řešení se štítkem. Ten sice vypadá více jako ze stíhačky, jeho nevýhoda ale spočívá v nutnosti stále mírně přeostřovat zrak pro čtení údajů displeje. 

Škála informací, které lze zobrazovat, sahá od prosté rychlosti a otáček přes základní grafické navigační pokyny až po kompletní ‚zrcadlení‘ nabídek palubního počítače v případě BMW řady 7. I u BMW však zůstává možnost konfigurace systému tak, aby se zobrazovaly pouze nejnutnější údaje. Samozřejmostí je také nastavení pozice zobrazovaných údajů na displeji v souladu s pozicí řidiče za volantem. Pokročilejší a lépe vybavené vozy dovolují toto nastavení uložit spolu s ostatními možnostmi nastavení vozů pro několik řidičů. 

Budoucnost systémů s průhledovým displejem se však zdá se právě otevírá. Nabízí se možnosti kombinovat výhody vestavěných systémů a brýlí s rozšířenou realitou, například těm podobných Google Glass, přibývat může také množství zobrazovaných informací. Navigace do cíle, navádění do pruhů, upozornění na provoz nebo nebo celoplošné noční vidění promítané na čelní sklo.

Nemám na sedmičku, ale HUD v autě chci!

Jestliže se vám průhledový displej líbí a chtěli byste jej také, nemusíte hned spěchat pro některý z luxusních vozů vyšších tříd. Je jím vybavena například Mazda 3, kterou máme dokonce v redakci. HUD naleznete i v Peugeotu 5008 předchozí generace. Byla řeč také o BMW řady 5 s kódem E60, ty jsou dnes už poměrně dostupné. 

Stále moc? Nechcete přesedat do Peugeotu nebo ojeté E60? Dnes jsou na trhu promítací zařízení získávající data z GPS vašeho smartphone, nabízí je třeba Garmin v ceně 150 USD. Pro lepší čitelnost si můžete dokonce dokoupit reflexní fólii, která se aplikuje přímo na čelní sklo. Velmi pěkně vypadajícím systémem je i Navdy, který na rozdíl od Garmin HUD spoléhá na reflexní štítek vestavěný v promítací jednotce, jako bonus však nabízí například ovládání gesty. Také je o poznání dražší, přijde asi na 500 USD.

Ještě levnějším, i když ne tak přesvědčivým řešením je použití smartphone samotného. Potřebujete jen správnou aplikaci a telefon s dostatečně jasným displejem. Aplikace sama promítá převrácený obraz přímo na sklo. Nevýhodou je nutnost napájení telefonu pro delší jízdy, takže se vám bude po kabině motat další kabel, nemluvě o nepříliš přesvědčivé čitelnosti za jasných dní. To některé aplikace, třeba HUDWAY řeší možností dokoupit si držák s reflexním štítkem, aplikaci však můžete používat i bez tohoto držáku. Podobných aplikací jsou doslova desítky, jak placených, tak zdarma přístupných, pro prakticky všechny typy telefonů.

Závěrem si dovolím otázku: měli jste možnost vyzkoušet průhledový displej v autě? A jaký na vás udělal dojem? Jedná se o užitečnou pomůcku, nebo zbytečnou fíčuru?