無論是新動力系統(tǒng)，車載信息娛樂系統(tǒng),，還是自動駕駛汽車,，汽車技術(shù)都在以前所未有的速度迅猛發(fā)展。新的顛覆性技術(shù)和行業(yè)參與者正在向傳統(tǒng)的汽車概念發(fā)起挑戰(zhàn),。明天的駕駛體驗(yàn)將與今天大不相同,。
目前在某些地區(qū)已經(jīng)出現(xiàn)了自動駕駛汽車，預(yù)計(jì)到2030年,，路面上四分之一的汽車將在一定程度上實(shí)現(xiàn)自動駕駛,。未來的駕駛艙會有什么樣的變化？汽車和駕駛員是怎么溝通的,？駕駛員從駕駛責(zé)任中解脫出來,，會給駕駛艙和信息娛樂系統(tǒng)的設(shè)計(jì)帶來怎樣的影響？
潛在的挑戰(zhàn)
在2025年左右,，汽車將實(shí)現(xiàn)完全的自動化,，與今天的汽車相比會有很大的不同,。它將在旅途中為乘客提供各種各樣的功能：它可以成為辦公室、起居室,、休息場所和娛樂中心,。汽車的設(shè)計(jì)將徹底顛覆當(dāng)前的形式，沒有方向盤和面向汽車內(nèi)部的座椅,。駕駛員無需看到汽車擋風(fēng)玻璃外發(fā)生的一切事情,。車窗會減少或消失，汽車將提供更多的私人空間,。盡管實(shí)現(xiàn)這些尚需時日,，但一些主要趨勢已經(jīng)可以看到。
未來的汽車將裝備大量的屏幕,，這將對功能強(qiáng)大,、功效高的GPU的需求大大增加，這些GPU可以處理海量像素,，并支持增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（AR）,、手勢控制和先進(jìn)的人機(jī)接口（HMI）。
有人建議,，在下一代汽車中應(yīng)當(dāng)配備10個屏幕,，提供高達(dá)72K的組合分辨率（通過多個4K分辨率屏幕）。這包括當(dāng)前已經(jīng)開始部署在高端汽車中的平視顯示器（HUD）,。平視顯示器通常投影到擋風(fēng)玻璃上或具有無限深度的特定屏幕上,，因此駕駛員無需像查看現(xiàn)在的傳統(tǒng)儀表板那樣重新調(diào)整視線,，就可以在平視視野中看到信息,。這些平視顯示器將會變得更加豐富和復(fù)雜，基于擋風(fēng)玻璃的分屏平視顯示器分為乘客和駕駛員的部分,，只有坐在駕駛員或乘客座位上的人才能看到其所對應(yīng)的顯示器,。這一技術(shù)的核心是GPU技術(shù)，它不僅將圖像展示到儀表板的屏幕上,，而且還將它們展示在平視顯示器上,。
比如，注視跟蹤這類的技術(shù)將與有駕駛員的汽車中的HUD結(jié)合,，以將駕駛的相關(guān)信息顯示在駕駛員視線的中心,。凝視方向也可以用來判斷駕駛員的注意力是否在道路上。如果駕駛員注意力不集中,，通過GPU上的算法可以進(jìn)行計(jì)算并發(fā)出警示,。
人機(jī)接口的重要性
隨著自動駕駛從Level 1進(jìn)展到Level 5，在控制需要傳遞給駕駛員的Level 2和Level 3中,，HMI將變得越來越重要,。此外，當(dāng)汽車代替駕駛員采取動作時，需要給駕駛員發(fā)出通知,，這樣他們才不會被突如其來的操作嚇到,。
今天，人們與儀表板的互動在很大程度上是基于視覺的,。而未來,，語音交互、音頻響應(yīng),、振動警報(bào),、手勢控制和預(yù)計(jì)的視覺警告將越來越多地被應(yīng)用到平視顯示器上。
在幫助用戶適應(yīng)自動駕駛汽車的新體驗(yàn)時,，新的HMI將發(fā)揮重要的社會作用,。在過渡期間，人們將不得不學(xué)會相信無人駕駛車輛,。乘客應(yīng)該隨時了解車內(nèi)發(fā)生的情況：為什么選擇這條車道,，周圍有哪些車，哪條路很堵,，路線是怎么計(jì)算的,。包含了圖像和音頻元素的精心設(shè)計(jì)的HMI將成為接受自動駕駛汽車的基礎(chǔ)。人機(jī)界面應(yīng)該通過自然的方式來顯示汽車的決策過程,，讓乘客感覺更安全,，更舒適。例如,，汽車增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（AR）可以使用具有全息膜的組合玻璃,，就像一個透鏡，只反射特定波長,。人們將透過擋風(fēng)玻璃前面的組合玻璃看到投影視頻或交互界面,。
當(dāng)然，挑戰(zhàn)也會不斷出現(xiàn),。例如,，人們必須改掉過去先觀察后視鏡再進(jìn)行操作的基本駕駛習(xí)慣。而且研發(fā)人員還必須向人們證明HMI的新特點(diǎn)提供的體驗(yàn)比現(xiàn)在更好,、更精確,。
AR會給汽車帶來哪些改變？
下一個十年AR將會給汽車帶來什么,？ AR是一種將虛擬世界對象放置在現(xiàn)實(shí)世界中的技術(shù),，通過圖標(biāo)、對象,、信息等強(qiáng)化正在查看的內(nèi)容,。
有些公司已經(jīng)將前屏用作AR HUD（抬頭顯示技術(shù)）的投影,。目前市場上有一些較小的不顯眼的版本，但未來的版本有可能是包羅萬象的,。 AR視圖在擋風(fēng)玻璃上被分解成簡化的駕駛員視圖（僅向駕駛員提供關(guān)鍵信息,，減少分心）。在乘客側(cè),，可以顯示更豐富的內(nèi)容,，例如餐館的位置、商店,、最近的停車場和其他關(guān)注的信息,。 AR HUD另外一個優(yōu)點(diǎn)是可以通過車載攝像頭以及投影到注視中心的關(guān)鍵駕駛信息來推斷注視方向，以允許預(yù)期的頭部移動量,。
GPU為ADAS提供計(jì)算
隨著邁向完全自主駕駛（Level 5）,，車內(nèi)需要更多的駕駛輔助功能，包括緊急自動剎車,、車道偏離警告,、行人檢測、駕駛員提醒,、盲點(diǎn)檢測,、十字路口輔助等等。
先進(jìn)的GPU是并行處理單元,，可用于重復(fù)算法,，如在ADAS的許多功能中使用的算法。 GPU的并行性和乘法／累加結(jié)構(gòu)是實(shí)現(xiàn)卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（CNN）完美解決方案,。
CNN算法已經(jīng)存在了30多年了,，直到最近它們才為服務(wù)器群處理提供保護(hù)。然而,，隨著SoC處理技術(shù)的進(jìn)步,、CNN算法效率的提高和GPU的進(jìn)步，現(xiàn)在可以開始在網(wǎng)絡(luò)邊緣而不僅僅是在云端實(shí)現(xiàn),。
對于ADAS功能來說，任何需要某種程度的圖像處理的功能,，比如提取道路標(biāo)志信息,，都非常適合使用CNN來提高整體性能。與標(biāo)準(zhǔn)的高端CPU相比,，嵌入式高端PowerVR GPU提供的性能高20倍,，而功耗更低。
最終,，CNN在硬件方面將會加速,，因?yàn)樗鼈兊墓δ芤呀?jīng)被很好地理解,，甚至已經(jīng)是標(biāo)準(zhǔn)化的。然而,，在完全優(yōu)化的解決方案出現(xiàn)之前,，GPU計(jì)算可以支持新型神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和其他加速技術(shù)的原型化和部署。
為了提高安全性,，硬件虛擬化可以被應(yīng)用到汽車的各種應(yīng)用程序和服務(wù)中,。PowerVR GPU是硬件虛擬化的，所以沒有兩個操作系統(tǒng) ／應(yīng)用程序組合可以使用相同的內(nèi)存空間,。這個核具有兩級MMU（內(nèi)存管理單元）,，以確保絕對符合這一基本要求。如果出現(xiàn)下載惡意軟件的情況,，只有該容器（在安全管理程序上運(yùn)行的操作系統(tǒng) ／應(yīng)用程序）會崩潰,。其他系統(tǒng)都不會受到影響，例如信息娛樂系統(tǒng)可能會崩潰,，而在GPU上運(yùn)行的ADAS系統(tǒng)和群集／ HUD部分不會受到影響,。
展望未來
Imagination認(rèn)為，必須提前看好自主駕駛市場的發(fā)展方向,，并提前四到五年交付硅IP,。那么2018年設(shè)計(jì)的汽車將會在2023年出現(xiàn)在市場上。而在2021年上市的汽車,，現(xiàn)在基本上已經(jīng)完成了硅片這個層面的設(shè)計(jì)了,。所以Robotaxis今天使用的就是來自Intel，NVIDIA,，Bosch,，Renesas，TI等公司的芯片產(chǎn)品,。
人類正在進(jìn)入最激動人心的汽車設(shè)計(jì)革命時期,。駕駛艙設(shè)計(jì)的變化是最關(guān)鍵的，隨著向越來越高的自動駕駛水平邁進(jìn),，這些革命終將實(shí)現(xiàn),。為了在可接受的功耗范圍內(nèi)提供所需的豐富功能和ADAS，HMI及其各種組件會特別依賴于未來的高性能／低功耗GPU的處理能力,。
Imagination Technologies擁有為全球五大汽車芯片供應(yīng)商提供高端GPU的悠久歷史,，而這些廠商為全球知名汽車品牌提供基于PowerVR的解決方案。Imagination Technologies將充分利用這一競爭優(yōu)勢來實(shí)現(xiàn)自動駕駛的未來,。