電動車儀表板背後的秘密

作者 : Jamie Broome,Imagination Technologies 汽車業務及產品管理主管

從數位燃油表到LCD里程計數器,各種顯示方式陸續出現在汽車中。如今,基於數位顯示的儀表板已經成為汽車標配,不僅帶來更先進且更優異的體驗,同時為汽車製造商帶來諸多利益…

「大排量V8」(Big Block V8)的轟隆聲、高性能汽油引擎刺耳的爆裂聲,向來都是讓駕駛人的心跳隨著油門同時加速的刺激快感。但對於電動車(EV)來說,由於少了了引擎,這個「噪音」也跟著消失了。不過,汽車製造商總是有其他辦法能製造出讓駕駛人為之振奮的車輛,並協助其於激烈競爭中脫穎而出。

大部份的人一坐進電動車的駕駛座,首先會注意到的就是大尺寸螢幕,例如,特斯拉(Tesla)的Model S車款中廣受讚譽的17吋中控台顯示器。從那時起,汽車製造商便開始在其車輛的各個區塊中增添螢幕。這些螢幕能夠分享更多的資訊,並且為電動車帶來真正的未來感。然而,並非所有的顯示器都有足夠的影格率(frame rate)或持續流暢地播放,甚至還需要有更多的技術進展,才能使其達到出色的顯示功能。

近年來,從數位燃油表到LCD里程計數器,各種顯示方式陸續出現在汽車中。時至今日,基於數位顯示的儀表板已經成為汽車的標準配備,不僅帶來更先進且更優異的體驗,同時也為汽車製造商帶來了諸多利益。機械儀表板在安裝前需要製造裝配和嚴格的測試,這會產生巨額的成本,而數位儀表板則免除了這一大筆支出,同時從許多方面提升了駕駛體驗。

大部份的人一坐進電動車的駕駛座,首先會注意到的就是大尺寸螢幕。

顯示器的核心在於安全

電動車受制於電池,而驅動數位儀表板的所有顯示功能,實際上佔用了很大一部份電力,因此,我們如何使得顯示更加高效?其關鍵就在於驅動它們的硬體建構模組,以及超高效嵌入式系統單晶片(SoC)的設計方法。同樣需要克服的挑戰是,在嵌入式環境下,如何保證顯示不至於發生故障,甚至在顯示器系統故障時也能夠正確因應?

解決此問題的一個方法是「分塊區域保護」(Tile Region Protection;TRP)技術。它將車輛中的顯示功能區分為繪圖處理單元(GPU)可以看到的物件,並且將之標記為安全攸關的資訊,之後,再把與這些物件關聯的顯示標記到確定區域。

現在,GPU認為這些區域對安全性至關重要,將單獨檢查這些顯示內容,以確保符合ISO 26262之類的功能安全標準。透過這種方法,即使其它顯示區域發生故障,也不會影響安全攸關資訊。

TRP還意味著關鍵的安全資訊可以標記在汽車的其他位置資訊,例如,在倒車時,後視攝影機拍攝的畫面可被呈現在車子顯示器的任何位置,並被標記為安全攸關資訊。它還可落實於用戶介面(UI)顯示中變動頻率較高的其它元素,如里程表的指針或排檔位置選擇等。TRP系統的另一個優點是其呈現的效率,只需檢查顯示器的一小部份呈現,即可忽略不計對於終端使用者整體顯示速率的影響。

然而,並非所有的內容都可以透過顯示器進行控制,隨著車輛中的人工智慧(AI)和神經網路加速器(Neural Network Accelerators;NNA)進步,語音控制和手勢控制可以取代儀表板的一些實體元件。

保持神經網路和顯示螢幕之間的協同工作,這對所有功能間的安全至關重要。

最高品質,最小影響

實現優異的數位儀表板顯示,並使其能流暢運行是一項雙重挑戰。首先,我們需要提高驅動這些顯示器的GPU性能,使其能夠在同樣的功率預算下獲得更強的運算能力。其次,透過使用法線貼圖(Normal Mapping)、Alpha貼圖(Alpha Mapping)和多重取樣抗鋸齒(Multi-sample Anti-aliasing;MSAA)等技術,可減少需要在三維(3D)空間呈現的多邊形數量,並且可擷取一些小細節,如表面和材質,而無需高解析度紋理或大量多邊形計數。

這兩種方法都意味著GPU每秒可以渲染更多的影格,使得儀表板上呈現更平滑的指標移動,或是獲得更生動、動態的駕駛體驗。這也會對資訊娛樂系統產生巨大影響,當專輯封面跳轉或在高階模型中呈現預期的優質UI時,如果影格率降低可能會讓終端使用者厭煩,進而影響使用者體驗。

未來電動車的顯示器

在汽車應用中,對於使用者體驗、資訊娛樂以及最重要的安全性方面,顯示器及其呈現的資訊變得越來越重要。隨著顯示技術變得越來越高效,驅動它的晶片效率也將隨之更高,因而必須在不耗損功耗的情況下,獲得最佳的顯示體驗。

本文同步刊登於EDN Taiwan 2021年4月號雜誌

加入LINE@,最新消息一手掌握!

發表評論