新一代车载SoC为汽车高清图形显示营造更大创新空间

 随着《变形金刚4》的热映，机器人、汽车题材再次火爆。酷炫拉风的“大黄蜂”在一定程度上体现了人们对于未来汽车的一种想象与憧憬，导演迈克尔·贝更是将大黄蜂称为《变形金刚4》中最后的“宝石”。同样曾以“宝石”命名的富士通半导体公司一系列车用图形显示控制器(GDC)则在为汽车插上现实的“智慧的翅膀”，其最新一代Triton车载SoC系列在360° 3D全景显示和全数字虚拟仪表等高性能应用中闪耀出宝石般的耀人光辉，开创了更大的应用创新想象空间。

从GDC到SoC，汽车图形显示控制领域十年心路历程

在图像显示处理领域，富士通半导体是当之无愧的领先技术厂商，这可从其广受好评的Milbeaut图像处理器(ISP)窥见一斑。而与之有着相同图形显示技术基因的汽车GDC则是全球汽车图形显示控制器领域的领导者，其产品广泛用于中央信息显示、全景环视系统、多媒体娱乐影音系统、导航、虚拟仪表等领域。

图1. 汽车图形显示控制器的主要应用领域。

“从十几年前的汽车图像导航中2D/3D地图的生成，车载DVD导航相关屏的驱动开始，富士通半导体在汽车图像显示控制领域深耕多年，从最早期的单独GDC+主控芯片方案发展到现在的第三代Triton车载SoC芯片方案，富士通半导体在汽车图像显示控制领域积累了大量宝贵的技术经验。”富士通半导体(上海)有限公司市场部高级经理周浩洋表示。

为应对汽车电子对于高性能和低成本的不断需求，富士通半导体将CPU、GPU及汽车总线等集成进一颗IC，于5年前推出了第一款车载图形显示SoC——Jade系列——不仅降低了系统成本，还进一步简化了系统工程师的开发难度。

“Jade系列在全液晶的数字仪表方案中获得了广泛的成功，在5年前，这些方案就成功应用在了捷豹，路虎等高端汽车中。而由于早期的高端汽车在中国还比较少，所以直到去年，Jade方案才在中国刚刚上市的福特蒙迪欧所配备的全数字液晶仪表板上崭露头角。”周浩洋指出。

由于Jade系列的成功应用，富士通半导体继而推出了第二代图形处理SoC——Emerald系列，其采用Cortex A9 CPU，可以支持360°全景百万像素的3D成像系统，同时可以应用于更高分辨率的液晶仪表板。2013年，Emerald系列应用于北美和欧洲的车厂，例如宝马和沃尔沃，这些车预计将在今年量产。

Triton系列——引领车用图形显示控制创新潮流

由于汽车行业的特殊性，芯片——方案——车厂——量产的周期跨度非常久，所以一项新的技术要真正应用于汽车上的周期会相当的长。虽然一颗芯片要成功应用于汽车需要很长的时间进行技术的验证，但是富士通半导体并没有停下技术研发的脚步，从第一代Jade系列车载图形SoC开始到现在的第三代Triton系列，富士通半导体始终引领技术的潮流，走在技术发展创新的前沿。

富士通半导体第3代高性能汽车应用图形SoC-MB86R20系列(Triton)可满足汽车等领域所要求的高可靠性。内置高性能双核CPU/GPU，具有6路视频输入和3路显示输出。图2为 MB86R20系列功能框图。

图2. MB86R20系列功能框图。

MB86R20系列产品具有增强的CPU和GPU处理能力。其CPU采用了2个ARM Cortex-A9，3D图形引擎采用POWERVRTM SGX543，与第二代车载SoC芯片MB86R10系列(Emerald)相比，CPU、GPU的性能分别提高2倍和5倍。此外，该系列还内置了富士通半导体自行开发的二维图形引擎，可实现图像的自适应卷绕(Warping on-the-fly)等功能，由于采取各部分独立工作的模式，因此可获得更高的性能表现。

针对多个视频输入，MB86R20系列具有增强多显示屏输出功能，对应全高清影像的6路输入和3路输出，可将来自摄像头的高清影像和本地高清内容输出到多个高清显示屏。

此外，MB86R20系列所具有的超高性能的绘图功能还特别值得一提，其二维图形处理引擎、三维图形处理引擎和视频捕捉器可同时独立工作，并根据不同的应用和显示内容在8个不同的描绘层上进行最佳的图像处理。例如，仪表显示屏上的指针和车身描绘在不同层分别进行二维/三维处理，可实现超越规定性能指标的高度绘图功能。

图3. MB86R20系列具有超高性能的绘图功能。

“MB86R24(MB86R20系列)预计将在今年10月份量产，Triton的推广相比其前两代Jade和Emerald有所不同，Jade和Emerald主要是在北美和欧洲推广，两者都没有最早在中国推广，而Triton的样片一出来就同步在全球推广，同一时间给在中国的车厂和供应商试用。这是富士通半导体对于中国市场的承诺。”周浩洋特别强调。

MB86R24——用它可以创建一个360°全景百万像素3D成像系统(可以通知驾驶员靠近车辆的物体)，及集成的HMI系统(从汽车内部和外部连接人和数据)。

多屏(Integrated HMI)全液晶仪表系统——新一代车联网入口平台

作为新一代车联网入口平台，“多屏(Integrated HMI)全液晶仪表系统”是连结驾驶者、汽车和周围环境的信息之窗。在日前于上海举办的“2014第二届汽车仪表盘论坛”上，富士通半导体展示了其基于Triton的多屏(Integrated HMI)全液晶仪表系统，如下图4所示。

图4. 富士通半导体3D全虚拟仪表方案。

TFT图形显示仪表采用高分辨率显示屏替代传统的机械仪表指针，具有富士通半导体为车载仪表设计的独立2D引擎(iris)和3D引擎(Ruby)，支持3路显示输出，最大支持1920x720分辨率。

随着对环保驾驶、安全性和舒适性要求的提高，人与汽车以及与外界相关联的信息量也越来越大。并且这些信息正变得越来越复杂多样，如电动汽车的电池、车辆故障诊断、摄像头影像、警告、导航、智能手机连接和云连接等信息。

迄今为止，这些信息是通过中控显示屏、仪表板显示屏和抬头显示器等分别显示和控制的(图5)。但是，为了实时和直观地向驾驶员传达汽车及其周围情况，需要将各种信息汇集到一处，进行集中处理，并根据不同驾驶场景选择最佳形式呈现出来。多屏(Integrated HMI)全液晶仪表系统即可实现这个功能，在促进人、车、环境和谐的同时，使驾驶更加顺畅。

图5. 传统的显示控制(分散型)。

MB86R20系列能够整合来自摄像系统和信息主机系统等各种来源的影像信息，并根据驾驶场景以最佳表现形式显示到中控显示屏、仪表板显示屏和抬头显示器等(图6)。

图6. MB86R20系列实现显示控制(Integrated HMI)。

“由于富士通半导体具备丰富的汽车人机界面开发经验，针对3D全虚拟仪表方案，我们可以帮助客户根据自己具体需求进行个性化创新开发，可以自由集成虚拟仪表、倒车影像、导航等信息。”周浩洋指出。

此外，为便于设计师和技术人员协作，富士通半导体提供用于多屏(Integrated HMI)全液晶仪表系统界面设计(HMI)工具“CGI Studio”。利用该工具可最大限度发挥MB86R20系列的性能，由于设计师和技术人员的协同配合，设计师所绘制的内容通过MB86R20可立即再现出来，以减少产品化过程中的返工。

实现带识别功能的360°全景百万像素3D成像系统

“带识别功能的360°全景百万像素3D成像系统”可用三维的方式并且无遗漏地向驾驶者传递汽车周围的危险情况，能够通过车载屏幕自由的观察整车360°影像，在行驶、倒车时可以获得更详尽的路面信息，这就减少了因为车辆死角造成的事故发生概率，尤其是在人口稠密、路况复杂的大城市，这一功能对于安全驾驶的帮助非常巨大。

富士通半导体采用第二代SoC芯片MB86R10(Emerald)系列的360°全景百万像素3D成像系统方案已投放市场，正在全球范围内推广。而其基于第三代SoC芯片MB86R20系列的方案具有多通道6路全高清数字摄像头输入接口，每路支持200万像素，每秒30帧，搭载世界领先的360°全景拼接算法，具有渐进物体检测功能的ADAS系统。可同时实现从任意角度观察汽车周围情况和并减少视野盲区这两项功能，让驾驶者更加安全、放心。

图7. 带识别功能的360°全景百万像素3D成像系统。

另外，由于可以同时处理来自6个摄像头的影像，因而可进一步拓展适用场景的范围以及提高三维影像表现的自由度。

富士通半导体在世界上首次把渐近物体检测功能(该功能可通知驾驶员附近的人、自行车和其它物体)集成到360°全景3D视频成像系统，可以让驾驶员从任何角度在3D环境下查看整个环境。渐近物体算法是与富士通实验室联合开发的，作为360°全景3D视频成像系统的一部分实施，这尚属世界首演。

提供整套方案，缩短开发周期

富士通半导体还为其SoC提供用途广泛的软件工具包，仅使用比以前更加少的工作量就可以完成高性能系统的一站式开发。例如，被纳入多个模型的显示模块和平台的开发，大大减少了显示器系统的零部件数量，同时还方便重复使用不同车辆模型的产品。其带渐近物体检测功能的360°全景百万像素3D视频成像系统不但兼容为前版技术开发的工具包软件，还具有软件使能渐近物体检测功能。

最重要的，富士通半导体针对中国市场提供整套方案，不只是提供底层的芯片及芯片的驱动，还提供上层的应用软件，包括拼接算法，UI的仪表设计工具等，给客户提供一站式服务。

“业内的友商通常只是提供底层的芯片和驱动，而上层的方案和软件是来自第三方，这样，客户就需要找第三方厂商合作，而富士通半导体提供整套方案，这意味着客户拿到方案，工程师就可以开始设计，不需要找第三方。富士通半导体的方案使得客户能够在最短的时间内，做出满足市场需求的产品，这就为客户赢得了Time to Market，促使产品快速上市。”周浩洋特别强调。