​电动汽车数字仪表盘背后的秘密

大块头V8的轰鸣声、高性能汽油发动机刺耳的炸街声,从来都是司机脉搏加速的刺激物。对于电动汽车来说,发动机没有了,噪音也消失了,但汽车制造商还有其他办法制造出令人兴奋的车辆,并助其在激烈竞争中脱颖而出。

当进入电动汽车驾驶座时,大多数人首先会注意到大幅的屏幕。例如,特斯拉S车型上广受赞誉的17英寸中控台显示。从那时起,汽车制造商一直在其车辆的各个区域添加显示屏。这些屏能够分享更多的信息,并且为电动汽车带来真正的未来感。然而,并非所有显示都有足够的帧率并且平滑流畅运行,仍需大量的工作以实现出色的显示。

近年来,从数字燃油表到LCD里程计数器,各种显示方式陆续出现在汽车中。今天,数字渲染仪表盘成为了汽车的标配,不仅提供了更先进更优异的体验,也为汽车制造商带来了巨大好处。机械仪表盘在安装前需要制造装配和严格的测试,这会产生巨大的成本,而数字仪表盘则免除了这笔巨额支出,同时还多方面提升了驾驶体验。


显示的核心在于安全

电动汽车受制于电池,而驱动数字仪表盘的所有显示实际上占用了很大部分电力,是以我们如何使显示更加高效?其关键在于驱动它们的硬件构建模块,以及超高效嵌入式SoC(SoCs)的设计方法。同样需要应对的挑战是,在嵌入式环境下,如何保证显示不发生故障,甚至在发生故障时能够正确应对。

解决此问题的一个方法是"分块区域保护 (TRP)"技术。它将车辆中的显示分解为 GPU 可以看到的那些对象,并标记为关键安全信息。它把与这些对象关联的显示标记到确定区域。

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现在,GPU 认为这些区域对安全性至关重要,将单独检查这些显示内容,确保符合ISO 26262 之类的功能安全标准。使用这种方法,即使其它显示区域发生故障,也不会影响关键安全信息。

TRP 还意味着关键安全信息可以标记汽车的其他位置信息。例如,在倒车时,后视摄像头拍摄的画面可被渲染并标记为关键安全信息。它还用于 UI 显示中变动频次较高的其它元素,如里程表的指针或齿轮选择。TRP的另一个优点是渲染效率,只需检查小部分显示渲染,对终端用户整体显示帧率的影响可以忽略不计。

然而,并非所有内容都可以通过显示进行控制,随着车辆中AI 和神经网络加速器(NNA)的进步,语音控制和手势控制可以取代仪表盘的一些物理组件。

保持神经网络和显示屏之间的协同工作对所有功能间的安全非常重要。

最高品质,最小影响

实现优异的数字仪表盘显示,并运行顺畅,是一项双重挑战。首先,我们需要提高驱动显示的GPU 性能,以使它们能够在同样的功率预算下获得更强的算力。其次,通过使用法线贴图(Normal Mapping)、Alpha 贴图(Alpha Mapping)和抗锯齿 (MSAA) 等技术,可以减少三维空间需要渲染的多边形数量,并且可以捕获一些小细节,如曲面和材质,而无需高分辨率纹理或大量多边形计数。

这两种方法意味着图形处理单元 (GPU) 每秒可以渲染更多的帧数,使得仪表盘上呈现更平滑的指针移动,或是获得更生动、动态的驾驶体验。这也会对信息娱乐系统产生巨大影响,当专辑封面跳转或渲染高级模型中预期的漂亮 UI时,如果帧率下降可能会令终端用户厌烦,影响用户体验。

未来电动汽车的显示

在汽车中,对于用户体验、信息娱乐以及最重要的安全性方面,显示和渲染信息变得越来越重要。随着显示技术变得越来越高效,驱动它的芯片效率也将更高,以在不耗损功耗的情况下,获得极佳的显示体验。

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