HUD(Head Up Display)，全称为平视显示器，平视显示器(HUD)作为一种民用飞机航行新技术, 在提高民航运输安全、提高航班正点率、降低运营成本等方面能够发挥重要作用, 目前正在民航运输领域得到大力推广应用。平视的意思是指飞行员不需要低头就能够看到他需要的重要资讯。HUD是利用光学反射的原理，将重要的飞行相关资讯投射在一片玻璃上面。最早出现在军用飞机上，降低飞行员需要低头查看仪表的频率，避免注意力中断以及丧失对状态意识(Situation Awareness）的掌握。因为HUD的方便性以及能够提高飞行安全，民航机也纷纷跟进安装。后经改进，也出现在一些高档的车辆上。

简介

部分汽车业者也以类似的装置作为行销的手段吸引顾客，不过使用上并不广泛。但是已经有一些汽车业者，研发出了一种能兼容TPMS(胎压胎温监测)，并能与汽车OBD插口连接的多用型HUD，简称OBD+HUD+TPMS，目的是让那些车上没有原装HUD的车主也可以享受到HUD的科技进步。

虽然HUD目前广泛的使用在各类军用飞机上，但是并非任何位于座舱前方的装置都是HUD，有些只是单纯的光学瞄准器而已。

原理

HUD是利用光学反射的原理，将重要的飞行相关资讯投射在一片玻璃上面。这片玻璃位於座舱前端，高度大致与飞行员的眼睛成水平，投射的文字和影像调整在焦距无限远的距离上面，飞行员透过HUD往前方看的时候，能够轻易的将外界的景象与HUD显示的资料融合在一起。HUD设计的用意是让飞行员不需要低头查看仪表的显示与资料，始终保持抬头的姿态，降低低头与抬头之间忽略外界环境的快速变化以及眼睛焦距需要不断调整产生的延迟与不适。

HUD投射的资料主要与飞行安全有重要关系，譬如飞行高度，飞行速度，航向，垂直速率变化，飞机倾斜角度等等。使用于战斗环境时，还会加上目标资料，武器与发射相关资料，预估命中点等等。这些显示的资料能够根据不同状况而变换。

历史

HUD的前身是使用在战斗机上的光学瞄准器，这种瞄准器利用光学反射原理，将环状的瞄准圈光网投射在装置在座舱前端的一片玻璃或者是座舱罩上面，投射的影像对于肉眼的焦距是定在无限远的距离上面，当飞行员瞄准目标的时候不会妨碍到眼睛的运作，维持清晰的显示。这种瞄准器最早出现是在第一次世界大战期间，到了第二次世界大战的时候开始被广泛利用。

HUD诞生的最重要关键是电脑处理转换之後，将需要的资料传递给HUD的显示单元，再将影像投射到前方的玻璃上。第一架使用HUD的飞机是美国海军的A-5舰载机。

民用航空是在1975年由法国达梭飞机公司首先使用在Mercure飞机上面。1970年代晚期美国麦克唐纳·道格拉斯飞机公司在生产的MD-80系列飞机上开始采用HUD。

HUD的使用到了1970年代中期以后开始普遍化，除了美国本身以外，其他国家也陆续购买或者是研发相关的系统。然而这时候有一个新的衍生问题出现：由于HUD需要占用驾驶舱前方的空间，而这个空间又和座舱罩的设计有很大的关联，即使许多战斗机已经使用光学瞄准器，体积较大的HUD可能无法顺利安装在需要的位置上，导致日後座舱罩在设计上必须考虑预留HUD需要的空间。

HUD将传统指针仪表提供的资料改以文字或者是数字表现，成为下一波军用机仪表显示改良：玻璃驾驶舱的起点。

基本构架

HUD的基本架构包含两个部分：资料处理与影像显示。

资料处理单元是将飞机上各系统的资料整合处理之后，根据选择的模式转换成预先设定的符号，图形或者是以文字或者是数字的型态输出。有些产品将讯号处理与影像输出分成两个装置，不过大致上都是类似的工作方式。

影像显示装置就是安装在座舱前方，位於飞行员与座舱罩之间的空间上。影像显示装置接收来自资料处理装置的资讯，投射在玻璃上面。显示装置并且附有控制面板，能够调解或者是改变输出的影像。未来发展

新一代的HUD在影像显示方面的改良包括采用全像摄影（Holographic）显示方式，扩大显示影像的范围，尤其是增加水平上的视野角度，减少支架的厚度对於视野的限制与影响，增强不同光度与外在环境下的显示调整，强化影像的清晰度，与其他光学影像输出的配合，譬如说能够将红外线影像摄影机产生的飞机前方影像直接投射到HUD上，与其他的资料融合显示，配合夜视镜的使用以及采用彩色影像显示资料。

在资料处理单元上的改良包括提高处理的速率和效率，增加与其他新航空电子或者是感侧装置的资料接收能力，强化图形处理与产生功能等方面。

衍生产品

HUD是将影像投射在座舱前方的固定装置上，当飞行员转动头部的时候，这些影像就会暂时离开他的视野范围。因此有人建议将影像直接透射在附加於飞行员的头盔前方，随时与飞行员的视野范围重合。

美国是最早研究头盔显示器的国家之一，代号为VTAS的头盔瞄准具曾在1960年代於F-4战斗机上进行短暂试验，但是并未进入量产，只有使用在攻击直升机的武器瞄准上。苏联是第一个正式在战斗机上采用头盔瞄准器的国家，譬如米格-29使用头盔瞄准器，搭配R73（北约编号AA-11）空对空飞弹使用。

不过头盔瞄准器只是光学瞄准器的衍生产品，无论是在显示的资料量以及功能上都必须与HUD密切配合，譬如苏联的头盔瞄准器只是作为R73飞弹的射击指挥为主，不提供其他飞行所需要的资料。更进一步的功能强化版被称为头盔显示器（Helmet Display），他将HUD与其他相关功能整合之後，直接投射在飞行员头盔前方。以美国刚刚服役的联合头盔显示系统（Joint Helmet Mounted Cueing System，JHMCS）可以取代HUD的显示功能，并且能够协助行员投射各种对空与对地武器，不局限于特定的飞弹系统，当飞行员的视野与机上现有的HUD重叠的时候，JHMCS的影像会自动消失以免产生混淆。

车辆应用

作用

驾驶员不必低头，就可以看到车辆信息，如车速、油耗、导航等都会显示在前挡风玻璃的小块区域内。从而避免分散对前方道路的注意力。

驾驶员不必在观察观察远方的道路和近处的仪表之间调节眼睛，可避免眼睛疲劳。

误区

HUD显示的信息可能会不清晰，尤其是在在前方有强光照射的情况下。

HUD抬头显示不是不可以关闭的，有些车辆的HUD抬头信息显示还可以移动显示位置。

HUD抬头显示并非由挡风玻璃产生，而是前风挡玻璃上会用一块全息半镜映射信息，实际发射点是由仪表台上的发射点投影到玻璃上的。

产品

Garmin HUD是一款车载的heads-up-display（平视显示器），车主将其放置在前面板上，而它能通过蓝牙无线连接到你的手机 ，并将一系列的导航信息投射到你的挡风玻璃。Garmin HUD支持的输入信息源包括iOS、Android和WP 8设备。

安装HUD之后，用户在驾驶时只要扫一眼挡风玻璃上的投射信息来查看导航。HUD显示的信息会包括转向箭头、距下一个弯的距离、时速、预计达到时间和当前限速。采用转向箭头而非详细地图的好处是让信息更为直观来减少司机的注意分散。HUD的亮度会适应环境光线变化自动调节。

另外HUD也会提前提示前方的摄像区域——也就是电子狗功能。Garmin HUD的价格为129.99美金。

游戏术语

HUD，抬头显视设备。这是一个从军事领域起源的技术，可以把一些重要的战术信息显示在正常观察方向的视野范围内，而同时又不会影响对于环境的注意，也不用总是转移视线去专门观察仪表板上的那些指针和数据。游戏借鉴了这个概念，把游戏相关的信息以类似HUD的方式显示在游戏画面上，让玩家可以随时了解那些最重要最直接相关的内容。当然玩家要获得游戏信息可以有别的方式，比如菜单。菜单有着专门的界面，可以容纳更大的信息量，但却不能和游戏画面同时出现。调出菜单意味着中断游戏流程，HUD则在提供必要的信息的同时完全避免了这个问题。

FFX的菜单和行动状态下和战斗状态下的HUD，菜单提供了大量的信息，然而对于处在自由行动状态下的玩家而言，这些信息都不是立刻需要的。HUD只提供了最重要最基本的内容：当前场景的地图。切换到战斗状态下之后，HUD所提供的信息转变为那些只和战斗相关的部分。

记得最早的游戏pong在设计的时候就没有HUD的。对于这样一个简单的游戏而言，唯一对玩家有意义需要及时掌握的就是双方的比分，而最早版本的pong没有这个功能，玩家需要自己去记录比分。游戏设计者很快意识到了这个问题，HUD很快就被整合到了后来的游戏之中，并随着游戏的进化一起演变，完善。这篇文章中，我会用一些收集到的例子，来整理一下游戏HUD的类型和进化过程，聊聊HUD对于游戏性本身的意义。

HUD设计

综述

前面说了，虽然都是为了给玩家提供游戏相关的信息，菜单的目的是大而全，HUD的目的则是少而精。不同类型的游戏玩起来的重点不一样，HUD在提供的信息方面也有很大的差别。我们不妨按照游戏的类别，来看看各种游戏的HUD设计的模式和重点。

角色扮演类游戏

取决于游戏是否会在行动场景和战斗场景之间切换，角色扮演游戏的HUD设计会有所不同，关于行动的那一部分内容，比如地图和方向指示之类的信息可能会被单独分列出来。但总体上角色扮演游戏的HUD信息量基本是一致的：玩家的生命，魔法，行动力，状态（或者其它因游戏而异的内容）等等的数值，玩家可以“一键”接触到的物品魔法等等东西，如果物品和魔法的内容很复杂，那么一般都会把全面调节的功能交给菜单来完成。比如预设快捷键和菜单光标位置记忆功能就是这样的目的，把菜单中全面而细微的调节能力中，挑选出一些最重要的，放到HUD上来，共玩家选择使用。

格斗游戏

无论格斗游戏系统本身怎么进化，从2D变到3D，格斗游戏的HUD总是保持着自己一贯的特色。格斗游戏的HUD大多分成两个部分：第一，对战斗数据的统计，第二，对战斗中精彩场面的描述。前者就是那些显眼的血槽，还包括时间，局数计分。后者则是对于连击之类的精彩动作的积分等等信息。其中血槽这个东西是游戏HUD设计上一个很有讨论价值的东西，下面我们在HUD的进化过程和进化方向这两个内容上都会再提到它。

体育游戏

体育类游戏在设计HUD的问题上有着天然的两个参考坐标系：电视转播画面和球队的战术分析图。游戏的HUD结合了这两者，即体现出了电视转播画面的现场感，也做出了战术分析图那样的清晰感，让玩家尽可能的在有身临其境的感觉的同时也对比赛局面有着清晰的了解。实际上体育类游戏的HUD设计作的是如此的好，以至于最近以来，很多体育项目的电视转播画面开始学习这类游戏的HUD设计，往画面上添加一些即时的比赛信息和战术分析。比如我在看橄榄球比赛的时候就明显有这样的感觉，电视直播画面上会有一些线条和指示，把每次攻守的策略和进展都明确的表示出来，对于水平有限的我而言，去体育场看的时候，当然气氛那是不能比的，但对于比赛本身的了解却要差了一个档次。

驾驶模拟类游戏

这类游戏所要模仿的对象就是HUD这个概念的来源的地方，所以驾驶模拟类游戏HUD设计的原则也就变得非常简单而直接：尽可能的去重现模拟对象的原始HUD就可以了。当然根据游戏模拟真实的程度不同，再现真实HUD设计的程度也有所区别。HUD的设计始终存在一个如何抽取最重要的信息提示玩家的问题，过于仿真的游戏HUD设计将大量的信息不加选择的堆在玩家面前。对于游戏本身“模拟”这个概念而言，是好事，但对于像通过这些游戏来体验现实生活中不可能接触到的东西这个目的而言，高度的仿真模拟往往会成为上手的障碍。游戏毕竟是游戏，游戏的HUD如何在仿真模拟和抽象表现上把握平衡，是这类游戏的一个突出问题。

动作射击类游戏

射击类游戏的HUD通常都包括了玩家的状态，玩家的武器状态，地图，以及目标指示这四个方面。第三人称的射击游戏或者团队策略类射击游戏在HUD设计上和传统的第一人称射击游戏区别也不是很大，重点同样在这些要素上。HUD的引入给所有的射击类游戏，无论游戏本身的背景设定是在什么样的时代，都带来了一定的科幻未来的要素。真实的战斗中，对于战场情况的把握从来都是很大的挑战，不断进步的单兵信息化装备正是力求解决这些问题。射击类游戏通过HUD的引入超前的解决了这个问题。就目前而言，感觉做的最好的射击类游戏HUD恰恰就是一些未来题材的射击游戏，等下在HUD进化中我们会看到例子。

策略类游戏

最为复杂的一类游戏HUD，事实上在这类游戏里面HUD和菜单往往难以截然区分。因为玩家几乎每时每刻都需要确实的掌握整个游戏空间里大量单位的行动。HUD是简化了的菜单，但在很多的策略类游戏上，简化只是一个美好的愿望，游戏本身的复杂程度和玩家的“上帝”视角导致了这类游戏必然随时都有大量的信息反馈和大量的命令等待输入。策略类游戏的HUD如此的复杂，以至于在控制器键位相对较少的游戏主机上，这类游戏的流行程度始终达不到PC上同类游戏的流行度。游戏本身机制导致的复杂HUD设计应该是这类游戏受众群体局限性产生的原因之一。

其它类型的游戏，比如平台游戏，益智游戏等等在HUD设计上感觉并没有什么特别的地方。它们的HUD只要能清晰的交代出游戏人物（如果有的话）的状态和游戏的进展程度（得分之类的信息）就可以了。

进化过程

综述

HUD的设计随着游戏的进步，也一直在不断的演变，进化。上面在整理各种游戏类型的HUD的时候，我们留下了两个例子，一个是格斗游戏的血槽，一个是动作射击游戏的HUD。现在我们就从这两个例子延伸开去，看看HUD设计思路的进化。

血槽

血槽是一个聪明的，然而也是不得已而为之的设计。格斗会对人造成累计性的伤害，随着伤害的加重，人的行动能力会下降，这会导致两个后果：战斗能力下降，以及到了一定程度后彻底丧失战斗能力宣告失败。前者是一个量变的过程，后者则是一个质变的程度。血槽只模拟了后者，而完全忽略了前者。当然我并不是要去否定血槽这种设计，游戏毕竟是游戏，格斗游戏因为血槽的引入在脱离了真实的同时也得到了自己的独特的游戏性。但有些格斗类游戏对于真实性有着格外的爱好，比如拳击游戏，摔跤游戏，尤其是当这些游戏和真实的人物，赛事联系起来之后，玩家更希望游戏从机制上变得更加现实一些，伤害能够在肢体细节上体现出来，血槽这种HUD设计显然无法达成这个目的了。而即使在其他纯粹的格斗游戏中，也有着伤害细化的潜力，或许，一种全新的格斗游戏就会从此诞生。

于是以FN3为代表的一些新格斗类游戏终于将血槽这个东西抛弃，把HUD融入游戏画面本身，通过游戏人物动作，表情，伤害等等细节的描绘，来取代原来一个抽象的血槽的作用。游戏的临场感和玩家的投入感立刻得到了很好的提升。同样，现在的一些动作射击游戏也在逐步的取消血槽的设计，取而代之的是只在受伤达到一定程度之后，才用特殊的HUD信息，比如血红的屏幕，来提醒玩家自己已经处在相当危险的境地了。血槽为代表的HUD在这些例子中，都在进化过程中被削弱了。

削减要素

削弱HUD要素有两个主要的原因：第一，玩家对于游戏信息的需求是有限的。从菜单简化到HUD体现了这一点，然而即使是经过大大简化的HUD，即使它显示的信息都是很重要的，但依然可能是只有在一定情况下才是重要的。比如还是上面提到的血槽，很多时候在动作射击游戏里，玩家不会因为一点点地受伤就急着去躲避或者吃药，伤害在累加到一定程度之前，对于玩家而言就是个多余信息。既然这样，何不干脆取消线性变化着的血槽，转而只在受伤达到一定程度之后才告诉玩家呢？几乎是有人物的游戏就必然会有HP，MP这样的数据，总会有这样的信息显示在HUD上。然而，并不是在游戏的每一个地点游戏的每一分钟，玩家都处在战斗状态。很多时候玩家需要安静下来，解密。冒险游戏，平台动作游戏在这方面表现的就很明显，于是越来越多的游戏开始把HUD设计成只在一定情况下出现，降低本来就很少的HUD对于游戏画面篇幅的占用，比如在战神里面。

削弱HUD的第二个目的在于增加游戏的真实程度。有些游戏的HUD存在是必然的，有现实依据的，比如角色扮演游戏就是系统设计的必然，而赛车游戏的HUD是现实的反映。而有些的HUD存在则是完全的为了游戏服务，比如在二战题材的射击游戏里出现信息丰富的HUD，从技术上来说这是不可能的，不真实的（出现在GRAW里面就没有问题）。在玩家扮演一个拳击手参加拳击比赛的时候靠HUD上的血槽来了解对方的身体状态也是不真实的。如果游戏设计上想在真实这个方面走得更远，就必须把HUD所表现的抽象的信息放回游戏画面本身里面去，让玩家和真实生活中的人物一样，通过对游戏事件和画面细节的观察来提取所需要的信息。

进化方向

游戏HUD设计的进化依然在继续，朝着更加真实更少的干扰游戏画面的方向前进。随着技术的进步和设备的更新，HUD设计在至少下面这两个方面有着取得新的突破的可能。

第一，将HUD要素从视觉往听觉转移。音乐和音效往往就是以前游戏听觉内容的全部，这些信息虽然能很好的反应游戏气氛，但对于玩家获取有用的游戏提示而言却总是用处不大。一些欧美角色扮演游戏在这方面开始注意，通过NPC的对话内容来提示玩家的行动方向。这种HUD要素从视觉往听觉的转移同样是为了让游戏的信息提示方式更加的真实，更好地让玩家能够沉迷于一个生动的游戏世界当中。

第二，双屏。主机的多屏幕显示能力和NDS的双屏显示都提供了这样的可能性。多屏幕的HUD彻底区分了HUD信息和游戏画面内容，但又可以同时出现，基本处在同一视野范围内（所以和菜单还是不一样的）。这样的分屏显示的HUD在信息量上可以变得更加丰富。当然怎么利用这样的分屏显示的HUD是一个挑战，过多的无用信息会让这个创意变成纯粹的机能炫耀而毫无意义。

带来意义

设计思路

HUD变化在提高游戏竞技性娱乐性方面的意义

无论是HUD的弱化，还是HUD的强化，都可以用来达成一个共同的目的：让玩家有更多的时间来阅读游戏对手更多的行动细节，比如FN3强调的对于对手身体状况的观察，显然比只看血条要来的有意思的多。比如GRAW的Cross Cam对于战场的观察，显然也比只看小地图上几个不同颜色的小点的移动来的形象。弱化的HUD把自身融入了游戏图像表现中去，强化的HUD把游戏的图像表现部分的包含了进来，这样的融合和包含也导致了HUD吸取了游戏图像表现内容的一部分功能：通过HUD预测游戏对手行动方向。

格斗游戏的爱好者都会理解这一点，对手每发起一个攻击动作，都会有一定的准备时间。从对手按下按键开始，游戏人物作出出拳或者出脚的动作，然后再到拳脚击中你，需要一段时间。这一段时间的存在就给你提供了预读和准备机会，可以考虑是躲闪，还是防守，还是反制。这一切可能性都是建立在你可以，而且有足够的时间去预读和判断的基础上的。

理论介绍

这种预读行为被游戏开发者称作“石头-剪子-布”游戏机制下的“攻击信号”。为了更好的解释HUD可以用来预测游戏对手行动方向这个功能的意义，我们先来大体了解一下这个“石头-剪子-布”游戏机制的内容。

这是一个针对竞技游戏设计而提出的概念，当然任何游戏都可以最低限度的看成玩家和AI之间的竞技，RPG也是一样，你控制游戏人物和游戏AI控制的怪物们竞技。根据这个理论，一个成功的游戏系统设计，必然会给每一个攻击方式一个相应克制方式，就好像大家平时都玩过的石头尖子布这种最简单的游戏，三种“攻击方式”相互牵制，没有任何一个是无敌的。

这个理论认为，在这样一个单纯的“石头-剪子-布”系统下，由于你不能判断对手的出招方式，每一个攻击方式也都没有绝对的胜算，于是，最简单的生存策略就是：随机的，快速的出招。体现在格斗游戏上，当一个游戏新手还没有学会判读对手出招方式的时候，他往往会一通乱按，毫无章法的战斗。这样的对手并不一定就意味着很弱，因为即使你是高手也无法猜透他的下一步的行动。

然后这位新手会慢慢的学会开始阅读对手的动作甚至是心理，在对手出招的那一刻：也就是攻击的信号已经发出而攻击的效果尚未达成的时候，判断出对手下面的攻击方式，从而得出相应的防御方式。在理想的状况下，任何的攻击都是有信号的（虽然这个信号的长短可能会不同），也就意味着如果信号和攻击有着完美的一对一关系，那么主动攻击一方就会永远的处于下风，因为他所有的攻击都会被拆解，而这个时候他将是非常危险的。

于是我们看到新手从拆机台进步到和对手对峙，双方谁也不轻易出招，都在等着对方先犯错误。如果我们把注意力转移到即时战略游戏，可以看到一个更明显的这样的例子：中等水平的玩家对战的时候很有可能会两个人都窝在家里造了很多东西，但就是不大举进攻。因为进攻意味着自己的发展方向的暴露，而在平衡性好的即时战略游戏里，任何的发展策略都可以找到对应的克制策略，于是先暴露自己的发展方向就等于告诉了对手克制自己的方法。

当然要是游戏设计停止在这一层次，那么游戏就没有意思了，“石头-剪子-布”系统的最后一个要点，就是要把攻击信号和攻击本身分离开来，也就是通常所说的要“做假动作”。这样一来，对手就必须通过一段时间的游戏，来慢慢把握对手的攻击模式，攻击信号可以意味着某几种可能性，但不能被确定的阅读成某一个攻击方式，这样在选择对应方式上，也就既有了客观标准可以依靠，避免了随机快速的攻击行为；也必须加入主观的判断成分，避免了“完美均衡”导致的先出手必然劣势的尴尬。

（以上说法请参见：Victor Chelaru：Rock Paper Scissors – A Method for Competitive Game Play Design。理论本身还有很多细节，这里只是把相关的部分总结出来，有兴趣的可以去看看。）

设计实现

回到HUD设计上来，前面说到HUD通过自己的强化和弱化吸收或者并入了一部分游戏画面表现的内容，从而获得了游戏画面表现的功能，于是HUD可以用来作为预测游戏对手行动方向的指标了。这样的HUD相比纯粹抽象的HUD或者单纯的游戏画面都有优势。首先，它提供了“石头-剪子-布”系统中所要求的攻击和信号分离，传统的抽象的HUD系统做不到这一点。你看到自己血槽下降了，那就是被击中了，没有什么再去判断的余地，你看到统计上显示你的人口剧烈下降，那么战斗十有八九已经结束了，至少大局已定。

其次，它提供了良好的给信号充分表现的时间和空间。完全依赖于游戏画面将会让玩家在大量的信息面前失去方向，不知道如何提取有用的信息，HUD可以把攻击的信号部分“放大”，突出的表现出来。可以看这样一个例子，抽象的数字HUD可以告诉你你被导弹击中，损失了30%的装甲，一个完全依赖画面的游戏系统可以让你看到远处导弹来袭的全过程和细节，只不过需要上帝保佑你能从满天战火中用自己的肉眼提取出这个导弹的信息，意识到它的存在，而一个标示了导弹来袭路线和剩余距离的报警系统则可以让你有足够的时间去思考，去作出规避动作，游戏的乐趣由此产生。

FN3的格斗动作设计就充分的体现出这一点，游戏的HUD整合到游戏画面动作当中，提醒你注意到对手的细节，从而有足够的时间去思考，做出判断，决定对策。GRAW的Cross-cam把一定距离上的敌人的行动展现在你的眼前，同样是为玩家赢得了预读攻击信号的时间，同时也给敌人提供了设置“假动作”陷阱的可能，从而提高了游戏的竞技性和娱乐性。