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个人电脑架构整合汽车媒体中心
整车系统连结可携式装置的技术发展

【作者: Brad Starks,Susan Yost】2008年03月25日 星期二

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开放式x86架构满足车用资通讯需求

越来越多的消费者日益渴望能把各种装置连结到汽车上来使用,消费者希望在车上能够下载资讯、享受多媒体娱乐功能、并维持车况高效能。由于iPods、MP3播放器、手机、智慧型手机、可携式游戏机与导航装置、相机、DVD播放机与移动联网装置的使用越来越广泛;与个人电脑PC相容的资讯娱乐(infotainment)系统,可提供高效能、高弹性、高延展性和宽频接取上网等功能,来满足各项应用需求。这些都为整车终端装置制造厂商和汽车制造商带来庞大的商机,这种趋势也促使汽车、多媒体内容、行动应用与装置之间,产生更高的整合度。


因此,汽车不断发展朝向整合多种不同可携式装置的方向前进,汽车要能播放最新的数位影音编码与保护内容、管理各种不同多媒体传输介面、无线通讯连结网路内容与服务、并执行自身汇流排网路为基础的电子应用功能。简言之,车用资讯娱乐系统需能将各种装置应用整合为单一系统。开放式的标准PC相容架构x86架构,便能提供下一代整车资讯娱乐系统所需的效能、弹性、连线上网与延展性。



《图一 Intel计划发展的车用信息娱乐系统STREETDECK 》
《图一 Intel计划发展的车用信息娱乐系统STREETDECK 》数据源:Intel

影音内容编解码的开放关键

多元化数位影音编解码格式

大多数数位影音内容通常都在开始经过便压缩或编码格式后传输,再经由数位音乐或视讯播放器在播放时进行解压缩或解码,以有效节约使用磁碟空间与网路频宽。


目前有数种内容数位编解码的标准演算法,包括MPEG-2、MPEG-4、H.264、WMV与AAC,这些演算法一般运用可安装于录制或播放装置上的特殊编解码软硬体程式。多元的压缩内容、不同的压缩标准、加上数位编解码技术不断进步,对汽车媒体装置业者带来高难度的技术整合挑战。设计工程师所开发的媒体播放器,需具备解码播放高画质影音的效能、能解码多种不同压缩格式的弹性化设计、以及支援成熟科技规格的升级功能。


车用开放式平台符合多媒体潮流

以往整车终端装置制造厂商多采用非x86架构为基础,生产封闭性的独家系统,或选择例如Intel架构为基础的开放式相容平台或标准系统。独家装置使用嵌入式作业系统与嵌入式媒体播放软体,通常只能播放有限的媒体格式,加入新编码解码器(codec)十分困难,消费者可能因为无法在车上播放所有数位内容格式而感到使用不便。


相较之下,几乎所有主流软体解码器都以x86架构为基础。如果资讯娱乐系统采用x86架构,驾驶者可藉由汽车音响,享受可携式音乐播放器上的音乐;后座乘客还能观看从家中数位录影机复制或存档于可携式媒体装置的影片,什可浏览透过无线数据连线串流传输过来的影音内容。同时随着压缩技术的日新月异,系统亦可加入最新的软体编解码器而进一步升级。


车用开放平台的数位版权管理应用

DRM的目的和局限

数位版权管理(Digital Right Management;DRM)系指用来管控与保护数位资料存取权的各种技术,这也包括以特定格式在相对应数位装置上播放的限制。实施DRM的基本机制,是利用特定的加密演算法,把内容予以数位加密。加密档案附有数位标题,说明可播放该内容的终端装置类型与数目限制。若消费者欲播放受DRM保护的内容,装置须经过DRM系统授权,也必须包括相容解密器,才能将内容解密。


DRM的目的是防止内容未经授权而被复制与流通,保护内容创造人和所有人(包括音乐和电影公司)的权益,诸如Apple、SONY或是Microsoft等厂商也可从中受益。这样内容与特定装置的关系日益密切,内容只能在下载的装置本身播放,消费者变成会习惯使用特定装置产品,也会受限于使用单一独家技术。


相容性问题的解决方法

内容制造商、内容供应商与终端装置厂商都在推广自己独家的DRM技术,彼此间相容性非常低,甚至几乎没有相容性可言。若汽车制造商将独家媒体播放器内嵌于车辆中,可能会使消费者感到过于复杂而不便;除了符合该独家媒体DRM技术规格的内容外,消费者将无法在车上下载或播放其他特定规格的多媒体影音内容,且新款DRM技术出现后,独家嵌入式硬体亦显得过时。



《图二 车用数字版权管理(DRM)架构示意图 》
《图二 车用数字版权管理(DRM)架构示意图 》数据源:Intel

例如受Apple电脑DRM技术Fairplay所保护的音乐内容,除了iPod或iPhone、以及少数Motorola的手机外,无法在其他可携式数位音乐播放器上播放,但目前大多数音乐内容却可复制到经过授权的个人电脑平台上播放。同样地,透过Napster所购买的歌曲,也只能在具备Microsoft PlayForSure标志的媒体播放器上播放,但Napster可提供以x86架构为基础的装置上下载。


汽车制造商若要确保汽车能下载与播放普及度更高的DRM加密音乐内容,最好的方法是创造以开放式标准平台为基础的音乐播放器。进而支援目前各种广泛使用的DRM技术。


支援车用行动视讯规格

x86架构同时也在播放数位视讯方面有许多优点。许多DVD影片都采用内容扰乱系统(Content-Scrambling System;CSS)加密,以防止未经授权而拷贝影碟的作法。播放DVD需使用以硬体实施该加密方法的固定功能DVD播放器,或使用以x86架构为基础的平台搭配解密软体,如WinDVD、PowerDVD、MPlayer或VLC等等。


由于内容保护演算法仍在演进发展中,因此目前在车内使用以硬体为基础的内建DVD装置,有落后的风险。随着新颖高效率更安全的DRM技术问世,其所保护的影片将无法与封闭式、独家、旧式的DVD播放器相容。另一方面,如果终端装置制造商能为汽车制造商创造开放式、标准、PC等级的平台,就可顺畅地从媒体或网路下载最新的解密软体,让消费者可继续观赏受到加密保护的视讯内容,并延长嵌入式视讯播放器的实际使用寿命。


提供整合式人机介面保障驾驶安全

虽然开放式资讯娱乐架构,可带给消费者更多元化且量大的数位内容,但若将各类终端装置连结到车上使用,多个萤幕介面却会导致危害驾驶安全的风险,驾驶人一边在高速公路上开车、一面操控可携式媒体播放器的播放清单,对于交通安全的危害更甚以往。


若使用x86架构,终端装置厂商就可制作整合式人机介面(Human Machine Interface;HMI),以汽车的基础架构来管理数位资讯,针对汽车的独特需求环境设计可播放影音内容,并执行多重应用,规划减少分心的方式与驾驶整合互动。在触控萤幕上执行整合的HMI功能,消费者可更快使用或切换相关应用内容。


支援声控语音辨识系统

使用x86架构的汽车资讯娱乐系统,可包括先进的声控指令与控制系统,让驾驶人或乘客浏览播放清单、接听和打电话、或运用声控指令与免用双手或双眼(hands-free/ eyes-free)功能导航。研究人员在语音辨识的相关技术上,正取得革命性的进步。以后即便有雨声或路面噪音等环境干扰,系统不需针对特定驾驶人的语音辨识便可控制应用而运作。


支援智慧型交通道路系统

HMI也将扮演影音「交通警察」的角色,例如可内建人工智慧,自动将收音机「静音」,并利用文字语音转换技术以声控进行路线规划。就像x86架构的软体应用和驱动程式,相关技术正在桌上型电脑运算环境下发展并将在未来上市。透过在车上布建开放式、可升级、以软体为基础的开放平台,汽车制造商和终端装置厂商将可架构新一代人机介面软体,作为多种装置的核心控制点。


汽车整合式资讯娱乐平台的优势

目前市面上有不少提供导航、无线上网、行动电话以及播放多媒体影音内容的行动装置。部分装置提供汽车固定座,使其能与汽车连结。不过与具备完全功能且内嵌于汽车结构的资讯娱乐系统相较,这些行动装置的使用便利性仍然有限。使用汽车整合式资讯娱乐平台的优势,包括能支援多个大型显示器、完全发挥汽车音响品质、可控制单个或多个可携式装置并取得车辆本身的资讯,进而提升整体系统效益。



《图三 开放式车用资通讯娱乐平台软硬件架构示意图 》
《图三 开放式车用资通讯娱乐平台软硬件架构示意图 》数据源:Intel

整车式资讯娱乐系统

可携式装置不易与整车结合

目前可携式装置发展趋势,朝向微型萤幕、小体积、重量轻、能源效率高的目标前进,因此通常无法外接大型显示器。在非汽车环境时使用口袋大小的导航装置,4吋萤幕足可使用。但若是将装置内嵌于车用仪表板上,距离驾驶人眼睛尚有好几英呎远,反而有碍驾驶人读取萤幕上所呈现的资讯;若仪表板本身无法固定可携式装置,该装置的安装位置也会使使驾驶人分心,因此例如在美国某些州与城市,法律限制或禁止在挡风玻璃与仪表板使用吸盘固定可携式装置。


内嵌仪表板之资讯娱乐系统

现在部分汽车的仪表板备有高解析度萤幕,后座也可内建高解析度萤幕。 2 DIN规格的仪表板音响槽可安装至少7吋的854 x 480画素WVGA 萤幕,后座则可安装较大的座椅头枕与拉下式萤幕。


整合式资讯娱乐系统不仅可安装较大的萤幕,也能同时传送内容到多个萤幕上。例如在汽车前座的父母,可将DVD放入仪表板内的播放器,运用前方萤幕控制后座DVD音量与播放内容,同时与前方仪表板的导航介面互动。整合式资讯娱乐系统也能支援导航功能,将导航系统提供的资讯播放在单个或多个后座萤幕上。乘客甚至可借此系统规划到多重目的地的路径或搜寻景点,让驾驶人专注在遵循现有路径的说明内容。可携式导航装置通常没有这种多区控制与多萤幕显示功能。


无线传输技术之演进

可携式装置可以无线或有线的方式连接汽车,有些新型汽车的收音机备有USB接头,可连接MP3播放器与音响主机。 MP3播放器所放出的音乐,可透过汽车音响播放,让车内乘客均可欣赏。新的消费电子连接器技术标准CEA WG 2017,在仪表板预留可安置可携式装置的空间,以便于固定和连结。



《图四 整车Infotainment信息娱乐系统网络及无线传输架构示意图 》
《图四 整车Infotainment信息娱乐系统网络及无线传输架构示意图 》数据源:Intel

Bluetooth和UWB

蓝牙(Bluetooth)与超宽频(UWB)这两种无线技术,对于可携式电子装置连结至​​汽车内建音响主机的传输功能,将可能产生革命性的影响。两者均针对短距离及高速数据传输所设计,目前蓝牙最常应用在汽车上的手机免持听筒。现在许多手机都内建蓝牙功能,未来消费者可利用支援蓝牙的手机拨号与接听通话;许多闸道型蓝牙产品亦支援连接收音机、耳机或MP3播放器。


另一方面,UWB使用超宽无线频宽,可提供比Wi-Fi或第一代蓝牙产品更高的传输速率,其功率也较低,事实上第二代蓝牙将会以某种形式的UWB技术为基础。透过UWB,消费者可操作可携式DVD播放器播放影音视讯内容,并将视讯传送到前座头枕内建的萤幕上。


WiMAX

整合WiMAX和Wi-Fi的用途不限于连接汽车与网路,也可进一步升级无线应用、下载影音内容到资讯娱乐系统的硬碟上。数位家庭将可从家庭娱乐系统上抓取影片,上传到停在车库里的汽车内,以便全家出游时可以观看。如果消费者想要观看其他影片,甚至可在加油时透过数位视讯服务,下载相关多媒体视讯内容。


跨业界整合系统势不可挡

消费者对于随时随地取得数位内容的需求日益高涨,数位化的汽车不再只是一个独立个体角色,未来将朝向具备整合式开放平台的行动装置角色。汽车必须成为更大跨全球基础架构系统下的一个子系统;汽车不仅是另一个消费性装置,更将转变为不断成长的网路世界中的另一个新兴节点。


资讯娱乐系统本身就是一个丰富多元化媒体的​​消费装置,可选择、储存与分享多媒体影音视讯内容,在家庭、办公室与汽车影音娱乐系统上,可执行操作相容性的应用功能。以例如Intel x86架构为基础的高延展性架构系统,可将各种装置的功能与应用整合在单一、简单、整合式的行动系统上。目前Intel正联合多家软硬体开发业者,与全球领导品牌的汽车集团与供应商合作,针对下一代资讯娱乐系统创造开放式标准平台。


(本文作者Brad Starks为Intel英特尔车上资讯娱乐平台架构师;Susan Yost为Intel英特尔车上资讯娱乐市场经理)


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