Automotive-Anwendungen
Funktionale Sicherheit für die Multi-Display-Welt
Fortsetzung des Artikels von Teil 1
Warping on the Fly und funktionale Sicherheit
Prinzipiell gibt es zwei Möglichkeiten, um auch das nachträglich durch Warping on the Fly verzerrte Videobild eines Head-up Displays auf korrekte Anzeige zu überprüfen. Eine Lösung wäre eine weitere separate Warping-Einheit. Diese zweite Warping-Einheit könnte dann entweder ein invertiertes Warping durchführen, um den ursprünglichen Referenz-CRC weiter verwenden zu können, oder einen neuen Referenz-CRC selbst erzeugen. Dies führt jedoch aufgrund doppelten Speicherbedarfs und zusätzlicher Logik zu einer größeren Chipfläche und höheren Kosten.
Die weitaus anspruchsvollere Lösung zur Überprüfung des durch Warping on the Fly verzerrten Videobilds ist die Erzeugung einer Referenz-CRC für jedes Einzelbild, entsprechend einer definierten Warping-Matrix und dem sich dynamisch ändernden Videoinhalt. Der große Nachteil dieser Methode ist, dass die Generierung des dynamischen Referenz-CRC über die gesamte Anzeigefläche und der Vergleich mit dem tatsächlich dargestellten Videobild sehr speicherintensiv ist.
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Es ist jedoch auch möglich, einen Vergleich mit einem statischen Referenz-CRC durchzuführen, indem man den Randbereich der Anzeigefläche eines Head-up Displays nutzt. Dieses Konzept wird als »Warping Watermark« bezeichnet und bietet sich an, weil die aktive Anzeigefläche normalerweise kleiner ist, als die tatsächliche Auflösung hergibt. Da dieser Randbereich zusätzlich einfarbig ist (typischerweise schwarz), kann der Referenz-CRC, wenn er vor dem Warping an einer beliebigen Position in diesem Randbereich eingebettet wird, auch nach dem Warping als statisches Element im Randbereich überprüft und wieder gelöscht werden.
Local Dimming und funktionale Sicherheit
Die zwei Hauptelemente zur Kontrasterhöhung der Anzeige durch Local Dimming ist zum einen der LED-Steuerblock und zum anderen eine Methode, die Pixelkompensation genannt wird. Im LED-Steuerblock wird die Helligkeit der LED in jeder Local-Dimming-Zone berechnet. Dieser Wert wird dann in einen PWM-Wert (Pulse Width Modulation) umgewandelt und über die SPI-Schnittstelle an den externen LED-Treiber ausgegeben. Mit der Pixelkompensation wird der RGB-Pixelwert manipuliert, um eine unbeabsichtigte LED-Lichtverteilung, den sogenannten Halo-Effekt, zu kompensieren.
Wird zur Überprüfung der korrekten Darstellung des Videobildes beispielsweise die bereits vorgestellte zyklische Redundanzprüfung angewendet, ist es erforderlich, die Inhaltsprüfung vor dem Local Dimming durchzuführen. Ansonsten würde die Überprüfung der durch die Head Unit generierten Referenz-CRC immer einen Fehler produzieren, weil das Videobild in jedem Fall durch die Pixelkompensation verändert wird. Anders als bei der herkömmlichen CRC-Prüfung ist es nicht möglich, vorab Referenzdaten für die RGB-Pixel zu definieren. Sollten aber die Änderungen der Pixelkompensation zum gewünschten Ergebnis führen, d. h. Schwarz wird dunkler und Weiß wird heller, führt eine Fehlfunktion nicht unbedingt zu einer Verletzung des Sicherheitsziels.
Um die korrekte Anzeige zu überprüfen, wird eine RGB-Statistics-Einheit vor und eine nach der Pixelkompensation als Referenzen verwendet und miteinander verglichen. Zusätzlich zu diesem relativen Vergleich kann eine Methode namens »Gain Detection« eingesetzt werden, um Anomalien zu erkennen, indem die Anzahl der Pixel gezählt wird, die eine normale Kontrast-Verstärkung überschreiten.
Neben den beiden Einheiten »RGB Statistics« und »Gain Detection« bieten alle Display Controller der SC172x-Serie von Socionext noch weitere Optionen für Sicherheitsmechanismen, um eine fehlerhafte LED-Helligkeit zu erkennen. Je nach Kundenbedarf können verschiedene Kombinationen dieser Sicherheitsmechanismen angeboten werden.
Hochintegrierte Display Controller sorgen für mehr Sicherheit
Die Smart Display Controller der SC172x-Serie von Socionext können mit Funktionen wie Local Dimming und Warping on the Fly alle Anforderungen zur Einhaltung der Sicherheitskonzepte für die nächste Generation von Multi-Display-Cockpit-Anwendungen erfüllen. Neben diesen hochmodernen Algorithmen, die in die Grafik-Pipeline integriert sind, bieten sie weitere spezielle Sicherheitsmechanismen, die alle nach dem ISO-26262-Prozess entwickelt und integriert wurden. Weiterhin bieten die Smart Display Controller der SC172x-Serie von Socionext den Vorteil, dass alle notwendigen Komponenten integriert sind, um eine Remote-Display-Anwendung mit funktionaler Sicherheit mit nur einem Bauteil zu realisieren.
Socionext, Halle B5, Stand 400
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