Концепция автомобильных мультимедийных систем развивается очень быстро. Еще несколько лет назад центральный дисплей диагональю 7 или 9 дюймов считался вполне хорошим решением для многих автомобилей. Затем все более распространенными стали крупные экраны диагональю 10,25 и 12,3 дюйма. Сегодня многие автопроизводители и компании, специализирующиеся на автомобильной электронике, обращают внимание на решения совершенно другого масштаба — широкоформатные дисплейные системы, занимающие практически всю ширину передней панели автомобиля.
Одним из наиболее интересных направлений является четырехэкранная автомобильная мультимедийная система, в которой четыре независимых 12,3-дюймовых дисплея формируют единую протяженную визуальную зону по всей передней панели.
На первый взгляд может показаться, что для создания такой системы достаточно просто объединить четыре экрана. На практике все значительно сложнее.
Дисплейная зона имеет значительную длину, сенсорная поверхность должна выглядеть цельной, интерфейс — работать плавно и комфортно для пользователя, а аппаратная часть должна сохранять стабильность даже при сильном нагреве салона автомобиля.
Исходя из нашего опыта OEM- и ODM-разработки автомобильных мультимедийных систем, одним из наиболее практичных подходов является использование уже существующей двухэкранной архитектуры в качестве основы с последующим расширением ее до четырехэкранной системы.
В этой статье мы рассмотрим принцип работы такой архитектуры, а также основные технические аспекты, которые необходимо учитывать в процессе разработки.
От двух экранов к четырем
Двухэкранные автомобильные мультимедийные системы сегодня представляют собой уже достаточно зрелое техническое решение.
В типичной двухэкранной системе используются два 12,3-дюймовых дисплея, установленных рядом. Один экран может использоваться водителем для навигации и отображения информации об автомобиле, а второй — для мультимедийных функций, управления со стороны пассажира или отображения дополнительной информации и функций автомобиля.
При этом два дисплея могут визуально работать как единая большая область, тогда как аппаратная архитектура остается в рамках хорошо управляемой двухэкранной системы.
Именно поэтому двухэкранная технология является хорошей отправной точкой для разработки более крупной четырехэкранной системы цифрового кокпита.
Основная идея четырехэкранной системы заключается в размещении четырех независимых 12,3-дюймовых дисплеев в один ряд.
В результате получается очень широкая единая визуальная зона.
Однако важно понимать, что все четыре дисплея не подключаются напрямую к одной системной плате.
При современном уровне развития чипсетных платформ одной стандартной системной плате автомобильной мультимедийной системы сложно одновременно управлять четырьмя 12,3-дюймовыми дисплеями высокого разрешения, сохраняя при этом достаточную общую производительность, производительность графики, температурную стабильность и приемлемую стоимость разработки.
Поэтому мы рекомендуем разделить четырехэкранную систему на две независимые двухэкранные подсистемы.
Проще говоря:
12,3″ + 12,3″ = двухэкранная система A
12,3″ + 12,3″ = двухэкранная система B
Затем две двухэкранные системы объединяются в одной конструкции, формируя полноценную четырехэкранную переднюю панель.
Для современного уровня разработки автомобильной электроники такая архитектура значительно практичнее.
Одна четырехэкранная система — две независимые системные платы
Главное аппаратное отличие обычной двухэкранной системы от четырехэкранной заключается в количестве системных плат.
В стандартной двухэкранной системе одна системная плата управляет двумя 12,3-дюймовыми дисплеями.
В четырехэкранной системе используются две независимые системные платы.
Одна системная плата управляет двумя дисплеями со стороны водителя, а вторая — двумя дисплеями со стороны переднего пассажира.
Например:
Системная плата A
• 12,3-дюймовый дисплей со стороны водителя
• Центральный левый 12,3-дюймовый дисплей
• Сенсорное управление со стороны водителя
• Навигация
• Мультимедиа
• Информация об автомобиле
• Управление системой
Системная плата B
• Центральный правый 12,3-дюймовый дисплей
• 12,3-дюймовый дисплей со стороны пассажира
• Сенсорное управление со стороны пассажира
• Развлекательные функции
• Мультимедиа
• Функции для пассажира
• Управление системой
С точки зрения разработки аппаратной части такой подход значительно упрощает реализацию проекта и управление его сложностью.
Вместо разработки полностью новой платформы, способной управлять четырьмя дисплеями с одной системной платы, можно взять за основу зрелую двухэкранную платформу и использовать аналогичную архитектуру для второй пары экранов.
У такого подхода есть еще одно важное преимущество.
Если для конкретной модели автомобиля требуется адаптировать одну сторону системы, соответствующие аппаратные и программные компоненты можно изменить без необходимости полностью перерабатывать всю четырехэкранную платформу.
Для OEM-проектов это позволяет существенно сократить сроки разработки и снизить инженерные риски.
Почему именно четыре 12,3-дюймовых экрана?
Для передней панели такого типа диагональ 12,3 дюйма является очень практичным размером.
12,3-дюймовый дисплей предоставляет достаточно пространства для навигации, информации об автомобиле и мультимедийных приложений и при этом подходит по габаритам для компоновки передней панели многих легковых автомобилей.
Использование четырех отдельных дисплеев также обеспечивает значительно большую гибкость по сравнению с одним сверхшироким дисплейным модулем.
Например, четыре экрана можно распределить следующим образом:
• Дисплей информации для водителя
• Центральный навигационный дисплей
• Развлекательный дисплей для пассажира
• Дисплей информации или управления для пассажира
Конкретное назначение каждого экрана может быть изменено в соответствии с требованиями автопроизводителя.
В автомобиле премиум-класса пассажирский экран, например, может использоваться для просмотра видео и других развлекательных функций.
В коммерческом транспорте приоритетными функциями экранов могут стать навигация, информация об автопарке, мониторинг состояния автомобиля и системы помощи водителю.
В электромобиле дополнительные экранные зоны могут использоваться для отображения данных об энергопотреблении, состоянии аккумулятора и процессе зарядки.
При этом аппаратная платформа может оставаться практически неизменной, а программное обеспечение и пользовательский интерфейс адаптируются под конкретный тип автомобиля и сценарии использования.
Самое важное: как визуально объединить четыре экрана в один
Есть еще одна серьезная задача.
Если просто установить рядом четыре независимых 12,3-дюймовых экрана, визуально они будут восприниматься как четыре отдельных дисплея.
Но наша цель — создать совершенно другое визуальное восприятие.
Цель четырехэкранной системы во всю ширину передней панели — добиться того, чтобы с лицевой стороны она воспринималась как один большой непрерывный дисплей.
Именно поэтому конструкция сенсорной панели играет здесь особенно важную роль.
Вместо четырех полностью независимых сенсорных поверхностей с заметными физическими зазорами можно использовать единую непрерывную сенсорную панель, закрывающую всю лицевую часть системы.
За этой единой сенсорной поверхностью располагаются четыре независимых ЖК-дисплейных модуля.
Таким образом, с лицевой стороны пользователь видит единую протяженную стеклянную сенсорную поверхность.
При этом внутри система по-прежнему состоит из четырех независимых 12,3-дюймовых зон отображения.
Это принципиально важное различие.
Аппаратная часть дисплейной системы сохраняет модульную архитектуру, тогда как лицевая сенсорная поверхность выполнена как единое целое.
Благодаря такому подходу система воспринимается как полноценный интеллектуальный кокпит нового поколения, а не как несколько отдельных экранов, просто установленных рядом.
Почему сенсорная панель выполнена как единая конструкция
Единая сенсорная панель дает сразу несколько преимуществ.
Во-первых, внешний вид становится значительно более цельным и аккуратным.
Отсутствие заметных границ между отдельными сенсорными зонами создает ощущение единого дисплея, проходящего по всей ширине передней панели.
Во-вторых, взаимодействие с системой становится более естественным.
Водитель и пассажир могут взаимодействовать с интерфейсом, не ощущая, что перед ними фактически находятся четыре отдельных устройства.
В-третьих, такая конструкция открывает больше возможностей для разработки пользовательского интерфейса.
Например, интерфейс навигационной карты или отображения информации об автомобиле можно спроектировать так, чтобы визуально он продолжался сразу на нескольких экранных зонах.
При этом сами ЖК-дисплеи под сенсорной поверхностью физически остаются отдельными, поскольку каждый 12,3-дюймовый экран управляется независимо.
Поэтому на этапе разработки необходимо тщательно проработать программную логику и привязку координат сенсорного управления к соответствующим зонам дисплеев.
Именно поэтому четырехэкранную систему следует разрабатывать как единый программно-аппаратный комплекс, а не просто приобретать четыре дисплея и соединять их между собой.
Взаимодействие между двумя двухэкранными системами
Несмотря на то что четыре экрана на аппаратном уровне разделены на две системы, для пользователя это разделение не обязательно должно быть заметным.
Именно здесь особенно важную роль начинает играть программная архитектура.
Внутри каждой двухэкранной системы два 12,3-дюймовых дисплея могут обмениваться данными и взаимодействовать между собой.
Интерфейс может поддерживать сценарии взаимодействия, аналогичные работе с многоэкранной или разделенной рабочей областью.
Например, приложение или отдельный элемент интерфейса можно перемещать с одного экрана на другой.
В зависимости от программной реализации пользователь также может перемещать определенный контент между двумя дисплеями жестом.
Рассмотрим, например, два экрана со стороны водителя.
На левом дисплее может отображаться основная информация для водителя, а на правом — навигация.
Пользователь может взаимодействовать с навигационным интерфейсом и перемещать определенную информацию между двумя экранами.
Такой формат взаимодействия делает систему более современной и технологичной.
Это уже не просто большой дисплей.
Это полноценный многоэкранный интерфейс интеллектуального кокпита.
Для OEM-заказчиков это также дает возможность создать уникальный пользовательский интерфейс, адаптированный под конкретный автомобильный бренд.
Независимые сценарии для водителя и пассажира
Еще одно преимущество четырехэкранной архитектуры заключается в том, что водитель и пассажир могут независимо управлять своими экранными зонами.
Два экрана со стороны водителя можно использовать для:
• Навигации
• Отображения приборной информации
• Информации об автомобиле
• Телефонных звонков
• Музыки
• Приложений и функций, связанных с вождением
В то же время два экрана со стороны пассажира могут использоваться для:
• Просмотра видео
• Развлекательных функций
• Музыки
• Онлайн-приложений
• Управления функциями со стороны пассажира
• Других индивидуально настроенных функций
Такой подход позволяет четко разделить функции, связанные с вождением, и мультимедийные возможности для пассажира.
В семейном автомобиле пассажир может пользоваться развлекательными функциями, не мешая работе навигационного интерфейса водителя.
В автомобилях премиум-класса такая архитектура также позволяет создать более персонализированный цифровой интерфейс отдельно для водителя и переднего пассажира.
Выбор подходящей чипсетной платформы
Процессор — еще один ключевой компонент четырехэкранной системы.
Поскольку речь идет о крупноформатной мультимедийной платформе, процессор должен обеспечивать работу с графикой высокого разрешения, несколькими дисплейными выходами, Android-приложениями, сетевыми функциями и многозадачностью.
Бюджетного чипсета может быть достаточно для обычной автомобильной мультимедийной системы или одного дисплея, однако его возможностей может оказаться недостаточно для крупной четырехэкранной системы цифрового кокпита.
Поэтому для такой системы мы рекомендуем использовать достаточно производительную восьмиядерную платформу.
Одним из возможных решений является восьмиядерная платформа Qualcomm 4390.
Другой вариант — высокопроизводительная восьмиядерная платформа Unisoc 7870.
Окончательный выбор чипсетной платформы должен зависеть от конкретного автомобильного проекта, разрешения дисплеев, требований к программному обеспечению, конфигурации памяти, коммуникационных интерфейсов и целевой стоимости продукта.
Главное — предусмотреть достаточный запас производительности процессора.
Четырехэкранная система должна стабильно работать не только сразу после установки.
Она должна сохранять плавность и стабильность работы после установки множества приложений и при длительной эксплуатации.
Конфигурация оперативной и встроенной памяти
При разработке четырехэкранной OEM-мультимедийной системы необходимо также тщательно продумать объем оперативной и встроенной памяти.
В зависимости от требований заказчика к приложениям практичным решением может стать Android-платформа с увеличенным объемом оперативной памяти.
Например, 8 ГБ оперативной памяти обеспечивают более комфортную работу в многозадачном режиме, особенно когда одновременно используются навигация, Bluetooth, музыка, онлайн-приложения и различные фоновые службы.
Объем встроенной памяти также может быть адаптирован под требования конкретного проекта.
Для базовой автомобильной мультимедийной системы может быть достаточно сравнительно небольшого объема встроенной памяти.
Если система должна поддерживать видеоприложения, офлайн-карты, крупные приложения и специализированные программные пакеты, более подходящим решением станет увеличенный объем встроенной памяти.
Поскольку система разрабатывается для OEM-проектов, конфигурацию оперативной и встроенной памяти можно определить еще на раннем этапе разработки аппаратной платформы, а не рассматривать ее как заранее фиксированную характеристику.
Механическая конструкция: длина четырехэкранной системы может достигать 1,4–1,6 метра
Электроника — лишь одна из задач, которые необходимо решить при разработке такой системы.
На практике механическая конструкция является одним из самых сложных аспектов разработки такого продукта.
В зависимости от конструкции автомобиля общая длина четырехэкранной мультимедийной системы для передней панели может составлять примерно 1,4–1,6 метра.
Это значительно больше, чем размеры обычных автомобильных мультимедийных систем с 9- или 10-дюймовым экраном.
Если использовать обычный пластик в качестве основного конструкционного материала, при воздействии высоких температур могут возникнуть проблемы.
Температура в салоне автомобиля, оставленного на стоянке, может подниматься до очень высоких значений.
При длительном воздействии таких условий длинный пластиковый корпус может расширяться, изгибаться или деформироваться.
Чем длиннее конструкция, тем заметнее может проявляться эта проблема.
Это может повлиять на точность расположения дисплеев, установку сенсорной панели, качество сборки и внешний вид всей системы.
Поэтому мы не рекомендуем использовать обычный пластиковый корпус в качестве основной несущей конструкции для такой протяженной четырехэкранной системы.
Почему мы используем цельную литую металлическую конструкцию
Для такой крупной и протяженной системы передней панели мы рекомендуем использовать цельный корпус из литого металла.
По сравнению с обычным пластиком правильно спроектированная металлическая конструкция обеспечивает значительно более высокую механическую стабильность.
Основные преимущества:
• Более высокая устойчивость к высоким температурам
• Повышенная прочность конструкции
• Меньший риск деформации при длительной эксплуатации
• Более надежная опора для крупногабаритных дисплейных модулей
• Более стабильные точки крепления
• Более высокая общая жесткость конструкции
Металлическая конструкция также позволяет точнее выдерживать взаимное расположение четырех 12,3-дюймовых дисплеев.
Это особенно важно, поскольку даже небольшое отклонение при сборке становится гораздо заметнее, когда четыре крупных дисплея расположены вдоль передней панели длиной 1,4–1,6 метра.
Четырехэкранная система должна выглядеть ровной, аккуратной и визуально цельной.
Поэтому механическая конструкция — это не просто корпус.
Она напрямую влияет на общие характеристики и надежность конечного продукта.
Тепловой расчет также имеет большое значение
Крупная автомобильная мультимедийная система требует тщательно продуманного теплового режима.
Процессор, память, силовые цепи и компоненты дисплеев выделяют тепло во время работы.
При высокой температуре окружающей среды температура внутри самой системы может значительно повышаться.
Металлический корпус не только повышает механическую стабильность конструкции, но и может использоваться как один из элементов общей системы теплоотвода.
Однако одной лишь замены пластика на металл недостаточно.
В процессе OEM-разработки обычно необходимо оценить:
• Температуру процессора
• Температуру системной платы
• Температуру дисплеев
• Температуру компонентов питания
• Температурный режим при длительной непрерывной работе
• Испытания при высоких температурах
• Испытания при низких температурах
• Испытания при циклическом изменении температуры
• Испытания на длительное старение
Конкретная программа испытаний может быть адаптирована в соответствии с техническими требованиями автопроизводителя.
Практичная архитектура для OEM-разработки
Для OEM- или ODM-заказчиков мы рекомендуем рассматривать четырехэкранную систему как единый комплексный проект, состоящий из нескольких взаимосвязанных модулей.
Базовая архитектура может включать:
Четыре 12,3-дюймовых ЖК-дисплея
Единая непрерывная сенсорная панель
Две независимые системные платы для двухэкранных подсистем
Высокопроизводительный восьмиядерный процессор
Автомобильная мультимедийная платформа на базе Android
Интеграция с электронными системами автомобиля и специализированные приложения
Такая архитектура обеспечивает хороший баланс между производительностью, сложностью разработки и возможностью серийного производства.
Кроме того, она позволяет использовать уже отработанные технологии двухэкранных систем.
Вместо разработки всей системы с нуля можно взять за основу существующую двухэкранную платформу, а затем адаптировать и оптимизировать механическую конструкцию, сенсорную панель, программное взаимодействие и общую системную интеграцию.
Программная разработка не менее важна, чем аппаратная часть
Четырехэкранная система может выглядеть впечатляюще, однако качество пользовательского опыта в значительной степени зависит от программного обеспечения.
Система должна корректно работать с несколькими дисплеями и несколькими независимыми зонами взаимодействия.
Пользовательский интерфейс не должен представлять собой обычный интерфейс Android, просто растянутый на четыре экрана.
Вместо этого программное обеспечение следует проектировать с учетом назначения каждой экранной зоны.
Например:
Зона водителя: навигация + информация об автомобиле + функции, связанные с вождением
Центральная зона: основные мультимедийные функции + управление системой
Зона пассажира: развлечения + видео + приложения
В зависимости от требований заказчика определенный контент также можно перемещать между экранами.
Такой подход позволяет создать более гибкий и интеллектуальный интерфейс цифрового кокпита.
Для OEM-заказчиков также можно адаптировать лаунчер, загрузочную анимацию, стиль пользовательского интерфейса, логотип автомобильного бренда, системные функции и расположение приложений.
Цель такой разработки — сделать конечную систему органичной частью автомобиля, а не создавать впечатление дополнительного экрана, установленного в переднюю панель после покупки автомобиля.
Почему в качестве основы используется двухэкранная технология?
Разработка четырехэкранной системы полностью с нуля может потребовать значительных затрат времени и ресурсов.
Использование двухэкранной платформы в качестве основы дает несколько практических преимуществ.
Во-первых, аппаратная архитектура двухэкранных систем уже достаточно хорошо отработана.
Во-вторых, технологии дисплеев и сенсорного управления уже прошли практическую проверку в автомобильных системах.
В-третьих, существующую программную архитектуру можно повторно использовать и расширять.
В-четвертых, команда разработчиков может сосредоточиться на действительно сложных элементах четырехэкранного проекта — протяженном металлическом корпусе, единой сенсорной панели и взаимодействии между несколькими экранами.
Это особенно важно для автомобильных OEM-проектов, где необходимо одновременно учитывать сроки разработки и стабильность будущего серийного производства.
Четырехэкранный кокпит — это не просто больше экранов
Может показаться, что четырехэкранная система — это всего лишь четыре дисплея, установленных рядом.
Однако с инженерной точки зрения такая система значительно сложнее.
Такая система должна объединять:
• Четыре независимых дисплея высокого разрешения
• Единую непрерывную сенсорную поверхность
• Две независимые системные платы
• Высокопроизводительные процессоры
• Программное обеспечение для работы с несколькими экранами
• Привязку координат сенсорного управления
• Обмен данными между экранами
• Механическую стабильность при высоких температурах
• Эффективное управление тепловым режимом
• Интеграцию с электронными системами автомобиля
• Долговременную надежность
Каждый из этих элементов влияет на конечный пользовательский опыт.
Даже при высоком качестве изображения неудобное сенсорное управление не позволит системе восприниматься как продукт высокого класса.
Если программное обеспечение работает отлично, но корпус деформируется под воздействием высокой температуры, это приведет к серьезным проблемам с надежностью продукта.
Если аппаратная платформа обладает высокой производительностью, но программное обеспечение не обеспечивает полноценного взаимодействия между экранами, преимущества четырехэкранной архитектуры теряются.
Именно поэтому мы рекомендуем разрабатывать аппаратную платформу, программное обеспечение и механическую конструкцию как единую систему.
Подходит для новых автомобильных проектов и индивидуальных OEM-решений
Четырехэкранная архитектура может применяться в самых разных автомобильных проектах.
В легковых автомобилях такая система позволяет создать современный интеллектуальный кокпит премиум-класса с дисплейной зоной во всю ширину передней панели.
В SUV и MPV она может обеспечить просторную информационно-развлекательную зону как для водителя, так и для переднего пассажира.
В коммерческом транспорте конфигурацию экранов можно адаптировать для навигации, информации об автопарке, мониторинга состояния автомобиля и отображения данных для водителя.
Размер и разрешение дисплеев, объем оперативной и встроенной памяти, процессор, коммуникационные интерфейсы и программное обеспечение могут быть адаптированы в соответствии с требованиями конкретного проекта.
Для OEM-заказчиков мы также можем разработать индивидуальное механическое и электронное решение с учетом размеров и конструкции передней панели конкретного автомобиля.
Заключение
Разработка автомобильной мультимедийной системы с четырьмя экранами во всю ширину передней панели — это не просто задача по подключению четырех дисплеев.
На сегодняшний день одним из наиболее практичных решений является создание такой системы на базе уже отработанной двухэкранной технологии.
Четыре независимых 12,3-дюймовых дисплея можно расположить в один ряд вдоль передней панели, а единая непрерывная сенсорная поверхность позволит визуально воспринимать их как один интегрированный дисплей.
Поскольку при существующих ограничениях аппаратных платформ одна стандартная системная плата не может эффективно управлять четырьмя крупными дисплеями одновременно, четырехэкранную систему можно разделить на две независимые двухэкранные подсистемы.
Каждая двухэкранная подсистема имеет собственную системную плату, которая управляет двумя 12,3-дюймовыми дисплеями.
Таким образом, водитель и пассажир получают собственные двухэкранные зоны, а программное обеспечение обеспечивает взаимодействие между дисплеями внутри каждой двухэкранной подсистемы.
В качестве аппаратной платформы можно использовать производительные восьмиядерные решения, такие как Qualcomm 4390 или высокопроизводительная Unisoc 7870, способные обеспечить необходимую вычислительную мощность для крупноформатной автомобильной мультимедийной системы.
При этом нельзя недооценивать и значение механической конструкции.
При общей длине системы около 1,4–1,6 метра обычной пластиковой конструкции может быть сложно сохранять стабильную геометрию при воздействии высоких температур. Цельная литая металлическая конструкция является более надежным решением, позволяя сохранять форму корпуса, точное расположение дисплеев и механическую стабильность в течение длительного срока эксплуатации.
Для автомобильных брендов, поставщиков Tier 1, дистрибьюторов и системных интеграторов такая архитектура представляет собой практичный путь от современных двухэкранных решений к следующему поколению интеллектуальных кокпитов с дисплеями во всю ширину передней панели.
Самое важное — рассматривать такой проект как комплексную OEM/ODM-разработку, охватывающую дисплеи, сенсорную панель, системные платы, чипсетную платформу, программное обеспечение, механическую конструкцию, тепловой расчет и интеграцию с электронными системами автомобиля.
При правильно выбранной архитектуре переход от двухэкранного кокпита к полноценной четырехэкранной мультимедийной системе во всю ширину передней панели становится значительно более реалистичным и гораздо проще с точки зрения последующего запуска в серийное производство.
Russian
English
