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May 10, 2023

新しいエレクトロニクス

L'industria automobilistica globale è attualmente

世界の自動車産業は現在、電気自動車の導入やコネクテッドカーや自動運転車の出現など、大きな変革期を迎えています。

自動車のシステム構成は、分散型アーキテクチャから、メーターや車載インフォテイメント（IVI）、ヘッドアップディスプレイなどの複数のディスプレイを連携させた統合コックピットシステムを採用したドメイン/ゾーン型アーキテクチャへ変化しつつあります。 また、これらの複数のディスプレイを使用すると、新しい車載 ADAS およびインフォテインメント システムの開発に関しては、ISO26262 機能安全規格への準拠とともに画質の向上と高解像度が非常に重要になります。

そのため、車両内のディスプレイの数が増加し、パネルのサイズと解像度が大きくなったことで、車両のコックピットはもはやドライバーに重要な情報を伝える単純なインターフェースではなくなりました。

今日、ディスプレイはあらゆる革新的なインターフェイス設計を備えてますます洗練されており、OEM にとってブランド イメージを最大化するための重要な差別化要因となり得ます。

コックピット内のさまざまなアプリケーションにはさまざまな要件があります。 ただし、ほとんどのアプリケーションに当てはまる共通点が 1 つあります。それは、安全性です。

今日の車両では、クラスター ディスプレイだけでなく、ヘッドアップ ディスプレイやセンター スタック ディスプレイにおいても安全性が重要です。 これらのパネルは、個別の安全目標に応じてアプリケーションに割り当てられる特定の安全コンセプトを実現する必要があります。

たとえば、クラスターディスプレイは、フリーズ検出と署名検証を実現するための専用の安全メカニズムを統合することにより、特定の機能安全要件を満たさなければなりません。

ヘッドアップ ディスプレイではオンザフライ ワーピングが必須の要件ですが、解像度が高いセンター スタック ディスプレイでは、ディスプレイ ストリームの圧縮が必要になる場合があります。

しかし、これらすべてのアプリケーションの中で、ローカルディミングはより一般的な要件になりつつあります。

マルチディスプレイアーキテクチャ

これまでのところ、クラスターディスプレイは安全性の点で主に焦点を当ててきました。 ただし、ほとんどのマルチディスプレイ アーキテクチャではそうではありません。

現在、安全コンセプトはヘッドアップ ディスプレイを含むようにさらに拡張されています。これは、ビデオ コンテンツをディスプレイ コントローラー側で変更する必要があるためです。これは、ワーピング マトリックスに基づいており、各自動車ラインの光学要件に従って決定されます。 これは、ヘッド ユニットで生成できる参照 CRC が廃止されることを意味します。 これは、ローカル ディミング アルゴリズムが適用される場合にも当てはまります。これは、各領域の LED 配光の違いを補償するために RGB ピクセル値を常に操作する必要があるためです。

センタースタックディスプレイも安全関連の用途になりつつあります。 これは、ストリーム表示圧縮が適用された後はビット精度が維持されなくなるため、ここでは単純な CRC チェックを提供できないことを意味します。 ソシオネクストの最新スマート ディスプレイ コントローラーである SC172x シリーズは、コックピット アプリケーションでのこれらの要件を満たす専用の安全機能を提供するために開発されました。

オンザフライワーピングと安全性

通常、HMI コンテンツはヘッド ユニットのグラフィック SoC でレンダリングされます。 安全関連コンテンツに対して参照 CRC も生成でき、動的にディスプレイに送信できる場合、エンドツーエンドのコンテンツ チェックによって非常に堅牢な安全コンセプトを実現できます。

ただし、ビデオ コンテンツがディスプレイ側で変更され、オンザフライでワーピングが実行されると、ワーピング バッファー以降のすべてのビデオ パイプラインは、この従来の安全メカニズムではカバーできなくなります。 解決策の 1 つは、別のワーピング エンジンを使用することです。

この設計では、2 番目のワーピング エンジンを使用して、元の参照 CRC を引き続き使用できるように逆ワーピングを実行したり、新しい参照 CRC 自体を生成したりできます。 ただし、当然のことながら、メモリとロジックが重複するため、最終的にはダイ サイズが大きくなり、コストが高くなります。

最大の課題は、定義されたワープ マトリクスと動的に変化するビデオ入力に従って、フレームごとに基準 CRC を生成することです。

動的参照 CRC を生成し、それを実際のデータと比較すると、メモリが大量に消費されます。 ただし、アクティブ コンテンツは通常、実際の解像度よりも小さいため、ヘッドアップ ディスプレイで利用可能なマージン エリアを利用することにより、静的 CRC を使用することもできます。

このマージン領域は単色 (通常は黒) であるため、ワーピングが適用される前に参照 CRC がこのマージン領域のどこかに埋め込まれている場合、ワーピング後でも静的なままにすることができます。 スマート ディスプレイ コントローラ SC1721 シリーズは、この「ワーピング ウォーターマーク」のコンセプトを実現するための安全機構を提供するために開発されました。

ピクセル補償と安全性

ローカルディミングには 2 つの主要な要素があります。 1 つは LED 制御ブロックで、各ローカル ディミング ゾーンの LED の明るさを計算し、その明るさを PWM 値に変換し、SPI I/F によって外部 LED ドライバーに出力します。 もう 1 つはピクセル補正ブロックで、RGB ピクセル値を操作して、意図しない LED 配光、いわゆるハローを補正します。

CRC 比較などの従来の安全メカニズムを適用した場合、ローカル ディミング ブロックの前にコンテンツ チェックを実行することが考えられます。そうしないと、ピクセル補償の効果を考慮したときにヘッド ユニットが参照 CRC データを作成できなくなるからです。 この場合、当然診断範囲は低くなります。

従来の CRC チェックとは異なり、RGB ピクセル補正の参照データを定義することはできません。 しかし、この変更が意図した方向である場合、つまり、黒がより暗い黒になり、白がより明るい白になる場合、誤動作が必ずしも安全目標違反につながるわけではありません。

この「方向」を確認するには、ピクセル補正前の RGB 統計ユニットを基準として用意し、ピクセル補正後の結果をそれと比較することができます。

実際のコンテンツでの調整が必要になる可能性が最も高いこの相対比較に加えて、ゲイン検出ユニットにより概念をより堅牢にすることができます。 この安全機構は内部のRGBゲインを監視し、通常のゲインを超えている画素数をカウントすることで異常を検出することも可能です。

これら 2 つのブロック (RGB 統計ユニット、ゲイン検出ユニット) に加えて、LED 輝度の障害を検出するための他の安全メカニズムもすべての SC172x シリーズに実装できます。

お客様の安全目標に応じて、ソシオネクストのスマート ディスプレイ コントローラー SC172x シリーズは、これらの安全メカニズムのいくつかの組み合わせを提供できます。

コックピットの用途と安全性

Socionext のスマート ディスプレイ コントローラー SC172x シリーズは、特にオンザフライでのワーピングやローカル ディミングのピクセル補償が必要な次世代のコックピット アプリケーション向けに開発されました。

これらには、同社のグラフィックス パイプラインに組み込まれた最先端のアルゴリズムが搭載されているだけでなく、ISO26262 プロセスに基づいて開発および統合された専用の安全メカニズムも提供されており、グラフィックス パイプラインの開発に関して安全性レベルの向上が保証されています。自動車のコックピットの最新設計。

著者の詳細:山岸信隆氏は、Socionext Europe、自動車事業部テクニカルコーディネーションシニアマネージャーです。