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100万像素车头灯解析度解决方案 满足道路AR资讯投影应用需求
 

【CTIMES/SmartAuto 編輯部 报导】   2020年11月19日 星期四

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随着车辆技术进步,每个头灯可提供12个像素以上之後,自适应式智慧头灯(Adaptive Driving Beam;ADB)技术等新车灯应用也开始普及。而今,汽车制造商能运用DLP技术设计新型汽车,将每个头灯的像素数提升至130万个。

德州仪器DLP车用外部照明组产品行销工程师Brandon Seiser、Trevor Dowd指出,更高的解析度有助精确控制移动与步进距离
德州仪器DLP车用外部照明组产品行销工程师Brandon Seiser、Trevor Dowd指出,更高的解析度有助精确控制移动与步进距离

汽车制造商需要大量像素,才能打造最隹ADB、实现资讯投影与车道线辨识功能。德州仪器DLP车用外部照明组产品行销工程师Brandon Seiser、Trevor Dowd指出,其实现今能满足三种应用的科技并不多。其中一种是德州仪器的DLP技术。

德州仪器的DLP技术目前已开发出对角尺寸0.55英寸的数位微型反射镜元件(Digital micromirror device;DMD),能打造新一代进阶头灯系统。与第一代符合汽车标准的DMD相比(DLP3030-Q1晶片组),DLP5531-Q1晶片组的主动区面积增加了两倍。在一定的光源通量密度下(illuminator source flux density),较大面积提供的流明数是DLP3030-Q1晶片组的三倍;使用传统LED光源时,可达峰值照度(peak illuminance)也成长为三倍。

此外,该晶片组的工作温度最高可达105。C。耐高温操作的晶片,加上较大的镜头,有助扩大头灯的可视范围(FOV)。

尽管大多数头灯应用,例如智慧型手机、电视和汽车等,像素通常越高越好,但130万像素不会太多吗?

针对需要100万以上像素的应用,德州仪器表示,虽然乍看之下,这麽高的解析度似??没有必要,但其实这非常符合所需。

Brandon Seiser、Trevor Dowd以道路扩增实境(AR)资讯投影的应用举例说明。他们表示,要将号志或路标等图像投影在墙面或车库门等垂直表面上,只要每像素0.1。或0.05。的低解析度其实就能做到。但是,如果目标不是在墙上投射图像,而是将资讯投影在前方路面上,好像直接「印」在马路上,如此汽车制造商便能设计出一套视觉通讯系统,协助通知驾驶前方弯道,并提升车辆与行人之间的沟通。

要将号志投影在路面上,一个必要条件是限制投影在路面的号志长度,合理范围约为2至3公尺,否则会减损AR效果。缩减号志长度有助缩小号志垂直高度的夹角,进而减少用来投射号志的成像元件(imager)扫描线数量。

举例来说,成像元件的最大视场角(FOV)达7。以上时,与全FOV相比,感测元件用於号志投射的部分其实很小。若是距离车灯仅10公尺、高2公尺的号志,最後投影出的号志高度夹角只有0.6。。

Brandon Seiser、Trevor Dowd进一步解释,如果总垂直FOV为7。,图像高度夹角如前述为0.6。,则图像投射只能使用8至10%的可用垂直像素线(vertical pixel line);如果号志距离车身更远,或者全FOV值增加,则情况会更吃紧;如果图像投影到离车辆20公尺远的地方,则2公尺高的图像夹角只有约 0.16。,只能使用2%的可用垂直像素线。

上述例子显示解析度为每像素0.013。时,投影效果非常好,0.05。时则效果不隹。如果解析度只有0.05,一套2万像素的系统必须投影出更高的号志,在纵向路面上延伸数公尺,但这麽一来便不符合AR画质要求。

Brandon Seiser、Trevor Dowd表示,在10公尺的操作距离下,以上例子展现100万以上像素的解决方案有其实用价值,因此130万像素绝对不会是大材小用。

此外,如果渲染与成像解析度比下游投影光学的线对解像力(line pair resolving capability)高,将带来某些优势。线对解像力通常以投影光学的调变转换函数(Modulation transfer function ;MTF)表示。

如果系统中的光学MTF解析度比成像元件的像素限制低,则光学元件会决定最小可分辨特徵尺寸(minimum achievable feature size),但物件位置调整解析度(以及最小显示尺寸的宽/高步进距离)仍取决於成像元件解析度。

德州仪器指出,成像解析度会影响移动物件与调整尺寸的流畅度。成像与渲染解低度较低会导致不自然的动作,而不一致的步进距离会造成画面颤动。这种颤动现象与投影镜头MTF有限造成的光学模糊并无关联。

Brandon Seiser与Trevor Dowd总结,如果系统使用DLP5531-Q1的0.55英寸DMD晶片组,在1152x576模式(原生解析度一半)下操作,且具有7.5。的全垂直FOV时,最终的垂直解析度为每像素0.013。;如果垂直FOV高出7.5。许多,便适合使用DMD的1152x1152操作模式(原生解析度),将有效垂直线解析度提升为两倍,并维持性能水准。

他们最後补充,即使在整个传统远光灯FOV加上号志区都使用DMD,0.55英寸的DMD也具有投影路上AR资讯的高解析度。

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