最適合車用多顯示器綜合HMI系統(tǒng)的開發(fā)平臺(tái)

近年來(lái)，為了實(shí)現(xiàn)汽車的安全性和舒適性，操作更簡(jiǎn)單、更容易理解的HMI備受青睞。為了讓駕駛者獲得各種各樣的信息，儀表板系統(tǒng)的顯示屏也不再只是中央集成模式，而越來(lái)越多地采用了儀表盤、頭頂顯示等多種顯示模式。

為實(shí)現(xiàn)多顯示器控制和無(wú)縫影像合成，要滿足多輸入輸出功能的要求，隨意展現(xiàn)獲取的導(dǎo)航信息、攝像機(jī)影像、DVD影像等數(shù)據(jù)根據(jù)中央控制臺(tái)和儀表盤等輸出對(duì)象的尺寸。此外，輸出對(duì)象還可設(shè)置為后座娛樂系統(tǒng)和液晶式車內(nèi)鏡等。這些新趨勢(shì)當(dāng)然就需要有合適的技術(shù)和開發(fā)平臺(tái)來(lái)配合。

下面是本刊記者專門介紹富士通半導(dǎo)體為客戶推薦了一款最適合于HMI開發(fā)的車載圖形片上系統(tǒng)（SoC）—MB86R11芯片。

優(yōu)化的開發(fā)環(huán)境

HMI可使汽車的操控性變得更為簡(jiǎn)單易懂。富士通半導(dǎo)體的開發(fā)平臺(tái)由車載圖形片上系統(tǒng)和授權(quán)工具構(gòu)成，最適合于HMI系統(tǒng)的開發(fā)（圖1）。

多顯示器控制可簡(jiǎn)單無(wú)縫地合成影像，并能夠生成兼顧真實(shí)性和實(shí)時(shí)性的影像。此外，富士通半導(dǎo)體提供能夠使設(shè)計(jì)師和嵌入式軟件開發(fā)人員協(xié)調(diào)工作的開發(fā)環(huán)境，從而減少創(chuàng)意性開發(fā)和軟件開發(fā)的工作量。

MB86R11是針對(duì)多顯示器/多路數(shù)據(jù)輸入系統(tǒng)的高性能車載圖形SoC。其3D、2D人機(jī)界面軟件開發(fā)平臺(tái)能夠使用戶接口設(shè)計(jì)師和應(yīng)用開發(fā)工程師協(xié)同工作。其獨(dú)立繪圖功能在展現(xiàn)高度層次感和質(zhì)感HMI的同時(shí)，還能以60fps速度顯示車速等車輛信息，實(shí)現(xiàn)影像合成并兼顧真實(shí)性與實(shí)時(shí)性。

該SoC芯片可使用開發(fā)工具CGI Studio提供面向HMI設(shè)計(jì)師和嵌入式系統(tǒng)開發(fā)人員的開發(fā)環(huán)境，以消除創(chuàng)意性開發(fā)過程中的返工，強(qiáng)化設(shè)計(jì)師和嵌入式開發(fā)人員在聯(lián)合設(shè)計(jì)工作中的配合。由于該開發(fā)平臺(tái)可自動(dòng)生成源代碼，還能在個(gè)人電腦上進(jìn)行性能驗(yàn)證，因此可提高軟件的開發(fā)效率。這為展現(xiàn)創(chuàng)意性、軟件開發(fā)以及減少調(diào)試工作量提供了機(jī)會(huì)。

圖1，優(yōu)化的開發(fā)環(huán)境。

高效的設(shè)計(jì)開發(fā)

在實(shí)現(xiàn)多個(gè)顯示器的綜合控制時(shí)，工程師無(wú)需考慮水平和垂直同步信號(hào)的硬件控制，可利用攝像機(jī)功能（抽象化）實(shí)現(xiàn)對(duì)多個(gè)顯示器的控制。顯示器之間可實(shí)現(xiàn)2D/3D對(duì)象的無(wú)縫顯示，從而實(shí)現(xiàn)儀表盤和中控臺(tái)的顯示器設(shè)計(jì)與動(dòng)作和諧統(tǒng)一。

另外，由于設(shè)計(jì)工具制成的通用3D/2D數(shù)據(jù)兼容性較高，因而數(shù)據(jù)可順暢讀入。此外，讀入的2D/3D數(shù)據(jù)圖像尺寸和位置等也可編輯。多個(gè)場(chǎng)景和動(dòng)畫設(shè)計(jì)可同時(shí)進(jìn)行，還可進(jìn)行時(shí)間線動(dòng)畫的制作，因而可縮短設(shè)計(jì)與開發(fā)的周期。這樣就使設(shè)計(jì)工作更加高效化。

為了減少調(diào)試和調(diào)整的工作量，MB86R11可在個(gè)人電腦上運(yùn)行其嵌入環(huán)境和應(yīng)用程序，并完成模擬和性能驗(yàn)證。在特定區(qū)間的處理時(shí)間段，通過計(jì)算CPU負(fù)荷率和幀傳輸率可及時(shí)發(fā)現(xiàn)瓶頸并進(jìn)行調(diào)整，從而提高處理效率。

MB86R11功能豐富

MB86R11功能非常多。其內(nèi)置四個(gè)視頻輸入端口可以同時(shí)處理各種不同的視頻圖像。輸入端口支持高達(dá)1280×720像素的分辨率、縮放功能、運(yùn)動(dòng)適應(yīng)型隔行掃描/逐行掃描格式轉(zhuǎn)換功能，從而生成噪聲最小的圖像。其中一個(gè)視頻輸入端口可處理高達(dá)1920×1080像素的隔行掃描視頻輸入，支持輸入數(shù)字電視圖像。

內(nèi)置三個(gè)輸出顯示控制器，其中兩個(gè)可復(fù)用并各自輸出兩個(gè)顯示屏，共計(jì)支持多達(dá)五個(gè)顯示輸出。通過八級(jí)顯示和層間混色功能，覆蓋在背景地圖上的圖像的輪廓會(huì)模糊，使圖像融入到周圍背景中。此外，即使在不同的分辨率和顏色屬性的條件下，抖動(dòng)功能和伽馬校正功能也可使圖像高質(zhì)量地顯示出來(lái)。內(nèi)置可編程著色器可以精確地渲染光線反射和陰影，使圖像的質(zhì)感細(xì)膩且更加逼真。內(nèi)置專用視頻處理引擎可進(jìn)行邊緣增強(qiáng)、色彩校正和背光的調(diào)整，并可提高夜間拍攝視頻的對(duì)比度，以獲得更高品質(zhì)的視頻圖像。另外，背光亮度會(huì)自動(dòng)根據(jù)視頻流數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)整，從而降低系統(tǒng)功耗。

在多顯示器綜合HMI系統(tǒng)中，MB86R11可對(duì)2個(gè)顯示器（分辨率800×600和1024×768)進(jìn)行控制，并進(jìn)行2D、3D數(shù)據(jù)的描繪與顯示。圖2是多個(gè)顯示器綜合HMI系統(tǒng)評(píng)估板硬件構(gòu)成圖。

圖3，利用CGI Studio可實(shí)現(xiàn)不同分辨率顯示器輸出的同步控制以及2D對(duì)象的無(wú)縫切換。

利用MB86R11的可編程陰影處理功能可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)光源處理和陰影處理，從而實(shí)現(xiàn)有質(zhì)感的圖像顯示，下圖4（1）。此外，利用2D功能，無(wú)需CPU的參與即可進(jìn)行動(dòng)畫顯示，下圖4（2）。

圖5，為利用MB86R11的獨(dú)立2D、3D繪圖功能可兼顧儀表盤的實(shí)時(shí)性和中控臺(tái)的真實(shí)性進(jìn)行影像合成。

總之，應(yīng)用CGI Studio的多顯示器系統(tǒng)可同時(shí)進(jìn)行儀表盤畫面（2D）和控制臺(tái)畫面（3D）等多個(gè)場(chǎng)景的設(shè)計(jì)和動(dòng)畫設(shè)計(jì)，在Bitmap動(dòng)畫設(shè)計(jì)中源代碼還可自動(dòng)生成，從而縮短開發(fā)周期。此外，生成的影像在MB86R11的嵌入環(huán)境中使用之前，可先在電腦上通過2D/3D綜合模擬進(jìn)行動(dòng)作確認(rèn)和性能分析，因此可縮短調(diào)試周期。