汽車(chē)信息大爆炸，下一代儀表顯示設(shè)計(jì)方案

車(chē)聯(lián)網(wǎng)、ADAS等技術(shù)的逐步推進(jìn)讓不少工程師驚呼，車(chē)載信息大爆炸時(shí)代即將到來(lái)。隨著車(chē)內(nèi)各類(lèi)電子系統(tǒng)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)信息量不斷攀升，為下一代汽車(chē)設(shè)計(jì)更智能的HMI系統(tǒng)的需求也更為迫切。下一代儀表顯示系統(tǒng)將擔(dān)負(fù)起連結(jié)駕駛員、車(chē)內(nèi)控制與車(chē)外環(huán)境的重任。汽車(chē)儀表顯示系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案不斷演進(jìn)，更強(qiáng)儀表圖形能力、更多信息顯示內(nèi)容、更具個(gè)性化顯示，期待著更強(qiáng)大的車(chē)載SoC芯片及設(shè)計(jì)方案的出現(xiàn)。日前，富士通半導(dǎo)體推出其第三代車(chē)載圖形應(yīng)用SoC芯片Triton(MB86R20)系列，希望能滿足下一代汽車(chē)儀表顯示平臺(tái)的設(shè)計(jì)需求。

更強(qiáng)運(yùn)算與圖形能力

從GDC到SoC，富士通在汽車(chē)圖形顯示控制深耕多年，產(chǎn)品廣泛用于中控顯示、多媒體影音娛樂(lè)系統(tǒng)、導(dǎo)航、虛擬儀表等領(lǐng)域。富士通半導(dǎo)體(上海)有限公司市場(chǎng)部高級(jí)經(jīng)理周浩洋表示，“此次推出第三代SoC芯片具有增強(qiáng)的CPU和GPU處理能力，其性能完全能滿足驅(qū)動(dòng)多屏、高分辨率(1920x720)、全液晶儀表以及360°3D全景顯示的需求。” Triton的CPU采用了2個(gè)ARM Cortex-A9，3D圖形引擎采用POWERVRTM SGX543(圖1)，與第二代車(chē)載SoC芯片Emerald相比，其CPU、GPU的性能分別提高2倍和5倍。同時(shí)還從第二代的四路輸入配置升級(jí)到了全高清影像的6路輸入和3路輸出，可將來(lái)自攝像頭的高清影像和本地高清內(nèi)容輸出到多個(gè)高清顯示屏。其所支持的百萬(wàn)像素影像可以更清晰的顯示出車(chē)身周?chē)闆r，減少駕駛視野盲區(qū)。

除3D圖形引擎外，該系列還內(nèi)置了富士通自行開(kāi)發(fā)的二維圖形引擎，可實(shí)現(xiàn)圖像的自適應(yīng)卷繞(Warping on-the-fly)等功能,該功能可用于Head-up顯示的彎曲校正，由于采取各部分獨(dú)立工作的模式，因此可獲得更高的性能表現(xiàn)。其二維圖形處理引擎、三維圖形處理引擎和視頻捕捉器可同時(shí)獨(dú)立工作，并根據(jù)不同的應(yīng)用和顯示內(nèi)容在8個(gè)不同的描繪層上進(jìn)行最佳的圖像處理。例如，儀表顯示屏上的指針和車(chē)身描繪在不同層分別進(jìn)行二維/三維處理，可實(shí)現(xiàn)超越規(guī)定性能指標(biāo)的高度繪圖功能(圖2)。目前，Triton已在全球同步上市。按車(chē)廠通常設(shè)計(jì)的時(shí)間跨度，基于Triton的儀表顯示產(chǎn)品有望在2016年面世。

圖1. Triton系列功能框圖。

圖2. Triton系列具有超高性能的繪圖功能。

基于Triton的多屏、全景方案

在提供Triton芯片的同時(shí)，富士通還提供兩個(gè)基于Triton的儀表顯示應(yīng)用方案： 360°全景百萬(wàn)像素3D成像系統(tǒng)以及多屏(Integrated HMI)全液晶儀表系統(tǒng)。

有別于其它全景系統(tǒng)，基于Triton的360°全景百萬(wàn)像素3D成像系統(tǒng)帶有識(shí)別功能，可用于通知駕駛員靠近車(chē)輛的物體，并在屏幕上予以警示(圖3)。據(jù)周浩洋介紹，“漸近物體算法是與富士通實(shí)驗(yàn)室聯(lián)合開(kāi)發(fā)的，可以在全景系統(tǒng)上實(shí)現(xiàn)ADAS?？蓞f(xié)助全景顯示，無(wú)遺漏地向駕駛者傳遞汽車(chē)周?chē)奈ｋU(xiǎn)情況，減少了因車(chē)輛死角造成的事故發(fā)生概率，尤其是在人口稠密、路況復(fù)雜的大城市，這一功能對(duì)于安全駕駛的幫助非常巨大。另外，由于可以同時(shí)處理來(lái)自6個(gè)攝像頭的影像，因而可進(jìn)一步拓展適用場(chǎng)景的范圍以及提高三維影像表現(xiàn)的自由度。”該全景方案支持多通道6路全高清數(shù)字?jǐn)z像頭輸入接口，每路支持200萬(wàn)像素，每秒30幀，并搭載世界領(lǐng)先的360°全景拼接算法。“基于該方案，廠商可以結(jié)合自己的需要開(kāi)發(fā)不同的靠近預(yù)警功能，如語(yǔ)音提醒等，下一步我們也在考慮為該方案加上距離傳感器，來(lái)感知曲面點(diǎn)上接近物的距離，為夜視等弱視環(huán)境提供一個(gè)更加明確的距離警示。”周浩洋表示。

圖3. 帶識(shí)別功能的360°全景百萬(wàn)像素3D成像系統(tǒng)。漸進(jìn)物體在紅框中顯示。

另一方案，多屏(Integrated HMI)全虛擬儀表系統(tǒng)，則適用于整合車(chē)內(nèi)多個(gè)顯示平臺(tái)，集中顯示汽車(chē)內(nèi)部和外部數(shù)據(jù)。該多屏顯示系統(tǒng)依托Triton高性能運(yùn)算能力及獨(dú)立2D引擎(iris)和3D引擎(Imagination)，可支持3路顯示輸出，最大支持1920x720分辨率。“人、車(chē)與外界連結(jié)的信息量迅速增加，并且這些信息正變得越來(lái)越復(fù)雜，如電動(dòng)汽車(chē)的電池、車(chē)輛故障診斷、攝像頭影像、警告、導(dǎo)航、智能手機(jī)連接和云連接等。以往，這些信息是通過(guò)中控顯示屏、儀表板顯示屏和抬頭顯示器等分別顯示和控制，屬于分散型控制。但為了實(shí)時(shí)和直觀地向駕駛員傳達(dá)汽車(chē)及其周?chē)闆r，需要將各種信息匯集到一處，進(jìn)行集中處理，并根據(jù)不同駕駛場(chǎng)景選擇最佳形式呈現(xiàn)出來(lái)。多屏全液晶儀表系統(tǒng)即可實(shí)現(xiàn)這個(gè)功能，可促進(jìn)人、車(chē)間的人機(jī)交互體驗(yàn)更直觀、順暢。” 周浩洋表示。

圖4. MB86R20系列實(shí)現(xiàn)顯示控制(Integrated HMI)。

提供完整方案，也提供差異化支持

富士通半導(dǎo)體針對(duì)中國(guó)市場(chǎng)將提供整套方案，不僅提供底層的芯片及芯片的驅(qū)動(dòng)，還提供上層的應(yīng)用軟件，包括拼接算法，UI的儀表設(shè)計(jì)工具，參考設(shè)計(jì)等，給客戶提供一站式服務(wù)。“業(yè)內(nèi)的友商通常只是提供底層的芯片和驅(qū)動(dòng)，而上層的方案和軟件是來(lái)自第三方，而富士通半導(dǎo)體提供整套方案，這意味著客戶拿到方案，工程師就可以開(kāi)始設(shè)計(jì)，為客戶贏得Time to Market。”周浩洋強(qiáng)調(diào)。

為幫助車(chē)廠實(shí)現(xiàn)差異化，富士通半導(dǎo)體還為其SoC提供用途廣泛的軟件工具包。例如，為便于設(shè)計(jì)師和技術(shù)人員協(xié)作，富士通半導(dǎo)體提供用于多屏全液晶儀表系統(tǒng)界面設(shè)計(jì)(HMI)工具“CGI Studio”。利用該工具可最大限度發(fā)揮Triton系列的性能，設(shè)計(jì)師所繪制的內(nèi)容通過(guò)Triton可立即呈現(xiàn)出來(lái)，利于設(shè)計(jì)師和技術(shù)人員的協(xié)同配合，以減少產(chǎn)品化過(guò)程中的返工。“由于富士通半導(dǎo)體具備豐富的汽車(chē)人機(jī)界面開(kāi)發(fā)經(jīng)驗(yàn)，針對(duì)像3D全虛擬儀表方案，我們可以幫助廠商根據(jù)自己具體需求進(jìn)行個(gè)性化創(chuàng)新開(kāi)發(fā)，可以自由集成虛擬儀表、倒車(chē)影像、導(dǎo)航等信息。”周浩洋指出，“同時(shí)，近年來(lái)車(chē)廠特別注重對(duì)HMI界面的個(gè)性化設(shè)計(jì)，如UI設(shè)計(jì)、菜單設(shè)計(jì)等，甚至車(chē)廠有趨勢(shì)希望能更頻繁的更新HMI界面，為客戶提供新鮮感和差異化服務(wù)，使用CGI Studio則可大大減少開(kāi)發(fā)成本，包括時(shí)間成本。”