A medida que los automóviles de vanguardia salen de las líneas de ensamblaje, cargados de sensores, cámaras y ayudas inteligentes para la conducción, la visualización frontal (HUD), antes limitada a la aviación militar y civil, está haciendo su incursión en el transporte personal. Sin embargo, la tecnología aún está en pañales y los actuales HUD para automóviles son reliquias de la era pre-digital de la conducción, antes de que los coches estuvieran conectados a su entorno, a otros usuarios de la carretera y a Internet.
La fusión de AR con HUD
Al estar basados en voluminosas ópticas convencionales y procesamiento de datos restringido, los HUD actuales solo pueden proyectar imágenes pequeñas en el parabrisas, justo encima del volante, y brindan información rudimentaria como la dirección y la velocidad. No aprovechan los datos generados por los sensores para crear genuinas interfaces hombre-máquina (HMI).
También tienen un importante inconveniente. Las imágenes proyectadas por un HUD estándar obligan a los conductores a enfocar sus pupilas a una distancia focal muy corta, de solo unos pocos metros, lo que significa una posible distracción, además de impedir mirar el HUD y prestar atención a la carretera de manera simultánea.
"Al situar los gráficos en el campo de visión (FOV) del conductor, los HUD de AR mejorarán significativamente la consciencia de la situación"
En cambio, un HUD de AR fácil de usar podría proyectar imágenes virtuales (gráficos y texto) a múltiples distancias focales, creando una ilusión de que las indicaciones son una extensión natural del mundo real. Su rendimiento sería sustancialmente mejor en otros aspectos como la navegación, la prevención de peligros, la actualización de la ubicación y la interacción espontánea con objetos físicos. Al situar los gráficos en el campo de visión (FOV) del conductor, los HUD de AR mejorarán significativamente la consciencia de la situación.
Por ejemplo, las alertas del sistema avanzado de asistencia al conductor (ADAS) son transmitidas generalmente por una alarma audible o un símbolo que destella. Un HUD de AR puede identificar un posible riesgo de seguridad, como un peatón o un escombro, marcarlo para el conductor y seguirlo.
“El HUD de realidad aumentada permite al conductor o conductora estar más conectado a su entorno y ser más consciente, mientras que la gran mayoría de los HUD convencionales solo muestra información acerca del automóvil”, afirma Álvaro Villegas, director de Bell Labs España.
Óptica difractiva
El mayor obstáculo para combinar AR con HUD en su configuración actual es el requisito del tamaño de la óptica convencional, impuesta por la física básica. Por lo tanto, si uno desea incrementar el campo visual o el tamaño de la imagen, las dimensiones físicas de HUD aumentarían exponencialmente, haciendo que una unidad AR fuera demasiado voluminosa para ser instalada detrás del salpicadero. Aquí es donde entra en juego la óptica difractiva de la tecnología de guía de ondas de Nokia.
"Esta tecnología incrementaría substancialmente el tamaño de las imágenes virtuales y proyectaría al infinito o múltiples distancias focales sin cambiar el volumen de la unidad en sí"
Marja Salmimaa y Toni Järvenpää, investigadores de Nokia Bell Labs, han desarrollado grandes guías de onda con rejillas de nanoescala, mediante el uso de materiales de alto índice de refracción que ayudan a allanar el camino para los HUD de AR. La revolucionaria tecnología, ya empleada en gafas de AR, incrementaría substancialmente el tamaño de las imágenes virtuales y proyectaría al infinito o múltiples distancias focales sin cambiar el volumen de la unidad en sí.
Nokia Bell Labs posee mucha experiencia en óptica difractiva y ha investigado considerablemente el tema durante las dos últimas décadas, produciendo patentes que formaron los cimientos del trabajo de Salmimaa y Järvenpää.
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Poniendo a punto los automóviles para la próxima generación de HUD
Aunque los beneficios de los HUD de AR son obvios, las tecnologías heredadas que se utilizan actualmente en los automóviles pueden llegar a ser un impedimento.
Los HUD ordinarios están vinculados a unidades de control con poca potencia de cálculo que carecen de la capacidad de procesar datos de alta velocidad con baja latencia, lo que significa que no pueden seguir el ritmo de los cambios en el entorno de un vehículo que se mueve rápidamente.
Además, estas unidades de control están mal integradas con otros componentes, lo que limita el tipo de contenido que se puede mostrar. La baja velocidad de la conectividad puede provocar una mayor latencia para cualquier información procedente de la nube. Afortunadamente, todas estas deficiencias están siendo abordadas por la industria del automóvil.
La inteligencia artificial podría priorizar el contenido contextual y situacional en los HUD de AR
"Dado que el HUD no es una pantalla táctil y los botones físicos están situados en otro lugar, el control por voz puede ayudar a interactuar con el coche"
Aparte del equipamiento, hay una importante carencia de contenidos que son cruciales para una verdadera experiencia de realidad aumentada y una ausencia de una interfaz de usuario (UI) intuitiva que pueda utilizarse sin apartar la vista de la carretera. Dado que el HUD no es una pantalla táctil y los botones físicos están situados en otro lugar, el control por voz puede ayudar a interactuar con el coche. Este último ya ha empezado a aparecer en algunos modelos, permitiendo el control del navegador y del teléfono móvil, el entretenimiento y la visualización limitada de datos.
La inteligencia artificial (IA) podría desempeñar un papel importante dando prioridad a los contenidos situacionales y contextuales que se adapten a lo que el conductor necesita ver. Podría basarse tanto en reglas predefinidas como en redes neuronales profundas que hayan rastreado el comportamiento medio del conductor o de la persona sentada al volante. La tecnología podría garantizar que el conductor no se vea abrumado por la información, lo que podría repercutir en la seguridad y resultar perjudicial para la toma de decisiones y los tiempos de reacción.
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Qué es lo que vendrá
Si bien los HUD tradicionales han mejorado la experiencia de conducción, la llegada de los HUD de AR implica una profunda transformación. Como un entrelazado perfecto de electrónica, software y óptica, podría convertirse en la pantalla más importante del automóvil. A medida que la conducción autónoma ocupa el centro de la escena, el control del vehículo se concretará más a través de conversación y gestos que con la micro administración de los diferentes botones y diales.
Los HUD de AR pueden ayudar a comprender el ADAS, ya que el sistema asume más tareas relacionadas con el control del vehículo y facilita gradualmente a los conductores el acceso a los coches autónomos.
Autor: Álvaro Villegas, director de Nokia Bell Labs España
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