Więcej wyświetlaczy w autach to wyzwanie

Dzięki szybkiemu postępowi technologicznemu napędzającemu innowacje przemysł samochodowy rozwija się obecnie w niespotykanym tempie. W rezultacie nowoczesne, naszpikowane elektroniką pojazdy zapewniają kierowcom i pasażerom większy komfort i poprawiają bezpieczeństwa jazdy.

Jednym z bardziej perspektywicznych trendów w technologii motoryzacyjnej są aktualnie auta autonomiczne, w których do identyfikacji przeszkód na trasie wykorzystywane będą systemy wizyjne wspomagane sztuczną inteligencją. O potencjale tego rozwiązania świadczy to, że większość liczących się w tej branży producentów już pracuje nad swoimi wersjami aut samojezdnych. Choć na razie obawy o bezpieczeństwo sprawiają, że wielu podchodzi do idei samochodów autonomicznych z rezerwą, docelowo korzyści, jakie zapewnią, z pewnością przysporzą im użytkowników, gdy tylko staną się dostępne na większą skalę. Najważniejsze z nich to zmniejszenie liczby wypadków spowodowanych nieuwagą lub przemęczeniem kierowców, upłynnienie ruchu ulicznego i poprawa komfortu jazdy.

Jednym z ważniejszych trendów w branży motoryzacyjnej są także pojazdy elektryczne. Wyczerpywanie się zasobów paliw kopalnych oraz szkody dla środowiska spowodowane ich spalaniem sprawiają, że zastąpienie nimi aut spalinowych staje się koniecznością – już w 2030 roku według prognoz samochody z napędem elektrycznym stanowić będą globalnie ponad jedną trzecią całej sprzedaży nowych aut.

Czym jest trend screenification?

Kolejnym trendem w branży samochodowej jest wbudowana łączność. Jej zastosowania to m.in. pokładowe systemy informacyjno-rozrywkowe oraz użytkowe, umożliwiające zdalne sterowanie wyposażeniem aut, transmisja danych diagnostycznych, które pozwolą na wczesne wykrywanie oznak zbliżającej się awarii auta i powiadamianie służb ratunkowych w razie wypadku. Dzięki komunikacji z infrastrukturą drogową będzie można z kolei zautomatyzować opłaty za paliwo i pobieranie opłat drogowych oraz nawiązywać łączność z sygnalizacją świetlną, którą na tej podstawie, z wykorzystaniem technik sztucznej inteligencji, będzie można przeprogramować, aby szybciej reagowała w przypadku dużego natężenia ruchu. Wbudowana łączność pozwoli również na wprowadzenie nowych modeli biznesowych opartych na współdzieleniu aut jako alternatywy dla posiadania własnego pojazdu.

Upowszechnia się też koncepcja aut software-defined. Terminem tym określa się odejście od statycznych architektur pojazdów opartych na komponentach elektromechanicznych na rzecz tych, których architektura będzie definiowana przez oprogramowanie, a nie sprzęt.

Na ostatnich targach CES 2023 wspomniano też, oprócz już wymienionych, o nowym trendzie określanym jako screenification. Oznacza on, że w autach nie tylko przybywać będzie ekranów, ale że będą one coraz większe.

W autach przybywa większych ekranów

Pierwszym producentem, który wzbudził zainteresowanie kierowców i konkurencji wyświetlaczami samochodowymi większymi od dotychczas standardowych była Tesla, która w 2012 wbudowała 17-calowy ekran LCD w Modelu S. Następny moment przełomowy to wprowadzenie przez Apple i Google Alphabet aplikacji CarPlay oraz Android Auto, umożliwiających strumieniowe przesyłanie muzyki, map oraz danych z innych aplikacji i ich wyświetlanie na centralnym wyświetlaczu na desce rozdzielczej. To zachęciło kolejnych producentów aut do wbudowywania w nie ekranów.

Stopniowo również zwiększano ich rozmiary, uzasadniając to tym, że potrzebne jest miejsce, aby prezentować kierowcom informacje w sposób nierozpraszający ich uwagi. Im większy wyświetlacz, w tym mniejszym stopniu korzystanie z niego dekoncentruje, gdyż kierowca nie musi się aż tak skupiać na wyszukiwaniu potrzebnych funkcji i ich przełączaniu, jak w przypadku małego ekranu. Od tej pory trend ten cały czas się utrzymuje, zaś ostatnie targi CES dowiodły, jak daleko w tym zakresie producenci aut są skłonni się posunąć.

Screenification w praktyce

Przykładowo najnowszy model Volkswagena w grupie samochodów elektrycznych, ID.7, ma 38-centymetrowy ekran i podświetlane dotykowe suwaki. Peugeot Inception wyposażono z kolei w system sterowania Hypersquare. Jest to interfejs HMI (Human-Machine Interface), zastępujący tradycyjną kierownicę i wyświetlający informacje na ekranie przypominającym tablet. Piktogramy poszczególnych opcji, jak klimatyzacja, głośność czy funkcje systemu wspomagania kierowcy, są na nim dostępne w dwóch panelach bocznych umieszczonych wewnątrz okrągłych wgłębień. Dzięki temu kierowca ma do nich dostęp bez konieczności wypuszczania z rąk elementów sterowania pojazdem.

Continental na tegorocznych targach CES zaprezentował ultraszeroki interfejs In2visible HMI, z ekranem o szerokości ponad metra, wyposażonym w zintegrowany dotykowy panel sterowania. Możliwe jest opcjonalne przyciemnianie jego poszczególnych obszarów, żeby oszczędzać energię, poprawiać czytelność oraz ograniczać rozproszenie uwagi kierowcy. Również samochód elektryczny marki Afeela, która powstała jako wynik współpracy Sony i Hondy, wyposażono w panoramiczny ekran. Dodatkowo na fotelach z przodu auta zamontowano wyświetlacze, z których będą mogli korzystać pasażerowie na tylnych siedzeniach.

Popularyzują się również ekrany przezierne. Przykładowo BMW, zamiast wypełniać przestrzeń w samochodzie ekranami, swój model zaprezentowany na CES 2023 wyposażyło w wyświetlacz HUD (Head-Up Display) z funkcją obsługi rzeczywistości rozszerzonej, który rozciąga się na całą szerokość przedniej szyby. O tym, ile miejsca zajmują wyświetlane na nim informacje, decyduje kierowca, przełączając się między pięcioma poziomami, od pasku u dołu szyby po jej całkowite pokrycie.

Więcej wyświetlaczy, więcej wyzwań

Niektórzy przewidują, że już wkrótce w samochodach może być zainstalowanych łącznie minimum dziesięć do nawet piętnastu wyświetlaczy, w tym przynajmniej cztery do użytku kierowcy (deska rozdzielcza, panel informacyjno-rozrywkowy, nawigacja, centrum wiadomości, ekran przezierny z obsługą rzeczywistości rozszerzonej), jeden do dyspozycji pasażera na przednim siedzeniu, trzy w lusterkach (wstecznym i bocznych) i po jednym zamontowanym na fotelach przednich do użytku pasażerów zajmujących tylne siedzenia.

Rosnąca liczba coraz większych ekranów o różnych kształtach i coraz większej rozdzielczości staje się prawdziwym wyzwaniem dla ich projektantów, zwłaszcza że od wyświetlaczy w samochodach wymaga się obsługi kilku różnych sposobów interakcji: dotykowo, bezdotykowo (hover), głosowo, płynności i niezawodności działania, również w trudnych warunkach (w przypadku wystąpienia kondensacji, kiedy kierowca jest w rękawiczkach, w obecności zaburzeń elektromagnetycznych, których źródłem są pozostałe urządzenia w kabinie pojazdu, przy nasłonecznieniu, które pogarsza widoczność). Równocześnie nie mogą zużywać wiele energii i powinny być atrakcyjne wizualnie. Problemem jest również liczba kabli – wiązki przewodów wewnątrz samochodów to trzeci najdroższy, jak też i trzeci najcięższy element ich wyposażenia. Najlepiej byłoby także, aby wiele ekranów było obsługiwanych przez jeden sterownik.

Kluczową decyzją jest ponadto wybór standardu transmisji danych wideo i topologii połączenia kontrolerów, wyświetlaczy i kamer. Jeżeli dany system implementuje funkcje bezpieczeństwa, w tym zakresie obowiązują normy w zakresie opóźnień czy redundancji – certyfikat bezpieczeństwa muszą uzyskać na przykład wyświetlacze w lusterkach.

Kolejną kwestią wymagającą rozważenia jest dopuszczalny poziom kompresji strumienia danych przesyłanych do wyświetlacza. W elektronice użytkowej idzie się czasem pod tym względem na kompromis, zazwyczaj bowiem utrata kilku pikseli lub nieco bledszy obraz nie zostaną zauważone. W przypadku ekranów w samochodach nie zawsze można sobie jednak na to pozwolić, ponieważ gorsza jakość może mieć wpływ na interpretację tego, co kierowca widzi na przykład na desce rozdzielczej czy w lusterku. To z kolei może zagrozić bezpieczeństwu jego i innych użytkowników dróg. Z drugiej strony w przypadku wyświetlaczy dostarczających tylko rozrywki większa kompresja obrazu jest dopuszczalna bez tego typu konsekwencji. Dlatego ostatecznie wybór optymalnego poziomu kompresji wymaga kompromisu między takimi parametrami jak przepustowość sieci pokładowej i pobór mocy a niezawodnością zadziałania funkcji bezpieczeństwa.

Monika Jaworowska
źródło zdjęć: Continental