Migliorare le prestazioni video in auto

CAR-INFOTAINMENT –

L’utilizzo di dispositivi SerDes permette di collegare telecamere e display ad alta risoluzione ottimizzati al fine di ottenere prestazioni elevate a costi contenuti.

Il video sta rivoluzionando l'industria automobilistica in diversi modi. Gli schermi piatti ad alta risoluzione offrono un'esperienza a bordo più personalizzata e connessa. Al tempo stesso, le telecamere dei sistemi avanzati di assistenza alla guida assicurano ai guidatori una conoscenza/consapevolezza della situazione nettamente superiore. L'obiettivo è realizzare auto più sicure e intuitive. È interessante notare come sia le esigenze di sicurezza del settore sia le richieste dei consumatori stiano favorendo la diffusione di telecamere e display nei veicoli di fascia bassa come nel top di gamma. Nasce così l'esigenza di trasmettere a bordo delle auto filmati con una risoluzione sempre più alta a costi contenuti.

Schermi HD per infotainment

L'uso di schermi ad alta definizione per informazione e intrattenimento sulle auto moderne sta aumentando ed emergono le prime richieste di altissima definizione (ultra HD), sulla spinta degli schermi "retina" di ultima generazione per smartphone e tablet. I clienti si aspettano che le auto offrano la stessa intuitività e alta risoluzione dei dispositivi mobili, costringendo le case automobilistiche a fornire questo tipo di funzionalità in tutti i modelli della gamma. I requisiti fondamentali per i display di nuova generazione sulle auto sono: alta risoluzione; eccellente qualità delle immagini; controllo multitouch sensibile (per applicazioni touch); costo ridotto.Il deserializzatore trasporta video ad alta risoluzione non compresso, audio IS2 multicanale e un bus di comando I2C bidirezionale a bassa latenza su un unico cavo. Offre un'interfaccia diretta (Rgb Cmos oppure OpenLdi Lvds) verso il modulo display, eliminando la necessità di logica di controllo o “glue logic”. La bassa latenza del bus di comando I2C consente la comunicazione con gesti multitocco fra lo schermo touch e la centralina dell'auto. Per trasmettere grandi quantità di dati su cavi lunghi, è necessario compensare la dispersione del cavo con un'equalizzazione sotto forma di preenfasi del trasmettitore o equalizzazione del ricevitore. Tradizionalmente, le case automobilistiche pre-programmano l'equalizzazione di ciascun collegamento in base al tipo e alla lunghezza del cavo. Questo approccio limita la flessibilità in produzione e non consente di compensare il degrado lungo cavo nel tempo. I nuovi deserializzatori, come i modelli DS90UH926Q e DS90UH928Q di Texas Instruments, utilizzano un equalizzatore adattativo che compensa automaticamente la dispersione del cavo a ogni ciclo di accensione, in base alla tipologia, alla lunghezza e all'età del cavo. Inoltre, l'equalizzatore del deserializzatore può essere letto tramite I2C a entrambe le estremità del collegamento, offrendo quindi una funzionalità diagnostica molto preziosa. Altre caratteristiche uniche sono funzioni di miglioramento delle immagini come il controllo del dithering e del bilanciamento dei bianchi. L'algoritmo integrato di dithering Hi-FRC riduce il “banding” dei colori nei display a 18 bit; in questo modo uno schermo a colori a 18 bit si avvicina alla qualità di un più costoso display a 24 bit, assicurando alle case automobilistiche risparmi significativi sul costo dei sistemi. La funzione di bilanciamento dei bianchi compensa le differenze della dominante di colore negli schermi Lcd dovute alle inevitabili differenze di produzione fra uno schermo e l'altro. I costruttori calibrano i display per un bilanciamento ottimale del bianco, perché i consumatori percepiscono le differenze cromatiche fra i diversi schermi a bordo di un'auto come indice di qualità scadente. Il DS90UH926Q/8Q memorizza i dati di regolazione ed effettua la conversione per il bilanciamento dei bianchi direttamente sullo schermo, sgravando il processore e risparmiando energia e componenti esterni di regolazione della gamma. In questo modo si agevolano la modularità della produzione e la regolazione del colore in tempo reale, per mantenere il guidatore vigile e compensare il degrado dei colori dovuto all'invecchiamento del display.
Se sul collegamento vengono trasmessi film in HD, servirà un sistema di protezione Hdcp (High-bandwidth Digital Content Protection) per impedire che i contenuti vengano copiati. Il DS90UH925/6/7/8 FPD-Link III SerDes integra la funzionalità Hdcp nell'hardware per semplificare la protezione dei contenuti rispetto ai sistemi software. Il sistema host semplicemente interroga il serializzatore che restituisce le chiavi ai deserializzatori a esso collegati, anche nelle topologie ad albero multi-salto con più display. Dopo che l'host ha verificato la validità delle chiavi, viene autorizzata la trasmissione dei dati. Il chipset SerDes “mischia” i dati utilizzando la chiave e verifica continuamente il collegamento. Per le applicazioni che non richiedono Hdcp, come il display informativo centrale e il cruscotto della strumentazione, sono disponibili versioni SerDes senza Hdcp con compatibilita' pin-to-pin. Le soluzioni SerDes non sono limitate al controllo dei tradizionali schermi Lcd piatti. Una nuova tecnologia di proiezione DLP e head-up display (HUD) sta trasformando i cruscotti curvi, le console centrali e i parabrezza in schermi, riducendo drasticamente il rischio di distrazione del conducente e introducendo finalmente la realtà aumentata ad alta definizione nella guida. Per queste applicazioni, il video di alta qualità e la bassa latenza dei chipset SerDes sono importanti per la sicurezza e l'esperienza dell'utente.

Applicazioni di telecamere Adas

Le telecamere, utilizzate in passato solo per il parcheggio assistito, vengono ora utilizzate per fornire una vista a 360 gradi attorno all'auto, per i sistemi di riconoscimento della segnaletica stradale , per i sistemi di avvertimento di cambio corsia e per altri impieghi. Le direttive di sicurezza Euro Ncap e Nhtsa e le richieste dei consumatori favoriscono la proliferazione di telecamere sui veicoli di fascia alta e bassa. Sia per la percezione del guidatore sia per la visione artificiale, una risoluzione e una gamma dinamica elevate sono essenziali per un'interpretazione affidabile delle informazioni video. A tale scopo, le case automobilistiche sono impegnate per aumentare la risoluzione e la qualità dei video, riducendo nel contempo i costi e le dimensioni delle telecamere. I requisiti critici per le applicazioni con telecamere Adas sono quindi: alta risoluzione e alta gamma dinamica; bassa latenza (ritardo trasmissione video); ingombro ridotto del modulo telecamera; consumo di energia e dispersione di calore ridotti; costo ridotto. La Fig. 2 mostra una soluzione di trasmissione con telecamera a bassa latenza per dati video grezzi non compressi, che assicura una qualità elevata dell'immagine e una rapida risposta del sistema per applicazioni critiche di sicurezza. Il video megapixel, il bus di comando I2C bidirezionale, gli I/O generici e l'alimentazione vengono forniti con il chipset DS90UB913AQ/914AQ attraverso un unico cavo. Il cavo coassiale utilizzato in questo esempio è sottile, leggero ed economico. Il serializzatore si interfaccia direttamente con il sensore della telecamera senza il bisogno di un microcontrollore o di logica, risparmiando spazio, costo ed energia. Tutta la configurazione e il controllo possono essere effettuati da remoto su cavo coassiale attraverso la connessione virtuale I2C dalla centralina elettronica. La sincronizzazione multicamera viene realizzata con un semplice segnale di sincronizzazione dei fotogrammi, utilizzando un pin Gpio di comunicazione dal deserializzatore al serializzatore. Si ottiene così un progetto efficiente a basso costo. Come nell'esempio precedente, l'equalizzatore adattativo si autoregola in base alla lunghezza del cavo e ad altri effetti di dispersione. Grazie a questa funzionalità, il sistema si adatta in maniera flessibile a diversi modelli di auto e configurazioni, oltre al degrado del cavo dovuto a invecchiamento e piegamenti ripetuti.
L'alimentazione viene fornita da un normale alimentatore Cc/Cc attraverso un semplice interruttore, che può dare/togliere corrente alle telecamere e proteggere da condizioni di guasto come sovracorrente/corto e tensione inversa. Il cavo coassiale trasporta corrente e terra, eliminando la necessità di cablaggi extra e di una messa a terra. Video grezzo, dati di controllo, alimentazione e terra vengono trasmessi attraverso l'unico connettore del cavo coassiale; non servono altri connettori, riducendo così le dimensioni e il costo del modulo telecamera. Il cavo unico e la telecamera compatta agevolano l'installazione delle telecamere nelle zone periferiche del veicolo, ad esempio sugli specchietti retrovisori laterali o sui paraurti, dove potrebbe non essere disponibile un allacciamento elettrico o spazio sufficiente per il passaggio di altri cavi. La qualità superiore dell'immagine e la bassa latenza sono importanti per gli algoritmi di visione artificiale Adas per la sicurezza. La soluzione SerDes trasmette video senza compressione, preservando la qualità dell'immagine e la gamma dinamica fornite dai sensori delle telecamere megapixel. Vengono così eliminati gli artefatti della compressione, che potrebbero vanificare gli algoritmi di riconoscimento degli oggetti. L'assenza di elaborazione per la compressione limita il surriscaldamento del modulo telecamera, riducendo il rumore termico del sensore e consentendo la realizzazione di moduli più piccoli. Inoltre, la latenza deterministica ultra-bassa del SerDes migliora i tempi di reazione complessivi del sistema e del guidatore, aumentando di conseguenza la sicurezza.

Pubblica i tuoi commenti