打電動別再爆氣了！維持內心的平衡才是致勝關鍵

本文與 威力暘電子 合作，泛科學企劃執行。

想像一下，當你每天啟動汽車時，啟動的不再只是一台車，而是一百台電腦同步運作。但如果這些「電腦」突然集體當機，後果會有多嚴重？方向盤可能瞬間失靈，安全氣囊無法啟動，整台車就像失控的高科技廢鐵。這樣的「系統崩潰」風險並非誇張劇情，而是真實存在於你我日常的駕駛過程中。

今天，我們將深入探討汽車電子系統「逆天改運」的科學奧秘。究竟，汽車的「大腦」—電子控制單元（ECU），是如何從單一功能，暴增至上百個獨立系統？而全球頂尖的工程師們，又為何正傾盡全力，試圖將這些複雜的系統「砍掉重練」、整合優化？

第一顆「汽車大腦」的誕生

時間回到 1980 年代，當時的汽車工程師們面臨一項重要任務：如何把汽油引擎的每一滴燃油都壓榨出最大動力？「省油即省錢」是放諸四海皆準的道理。他們發現，關鍵其實潛藏在一個微小到幾乎難以察覺的瞬間：火星塞的點火時機，也就是「點火正時」。

如果能把點火的精準度控制在「兩毫秒」以內，這大約是你眨眼時間的百分之一到千分之一！引擎效率就能提升整整一成！這不僅意味著車子開起來更順暢，還能直接省下一成的油耗。那麼，要如何跨過這道門檻？答案就是：「電腦」的加入！

工程師們引入了「微控制器」（Microcontroller），你可以把它想像成一顆專注於特定任務的迷你電腦晶片。它能即時讀取引擎轉速、進氣壓力、油門深度、甚至異常爆震等各種感測器的訊號。透過內建的演算法，在千分之一秒、甚至微秒等級的時間內，精準計算出最佳的點火角度，並立刻執行。

從此，引擎的性能表現大躍進，油耗也更漂亮。這正是汽車電子控制單元（ECU）的始祖—專門負責點火的「引擎控制單元」（Engine Control Unit）。

ECU 的失控暴增與甜蜜的負荷

第一顆 ECU 的成功，在 1980 年代後期點燃了工程師們的想像：「這 ECU 這麼好用，其他地方是不是也能用？」於是，ECU 的應用範圍不再僅限於點火，燃油噴射量、怠速穩定性、變速箱換檔平順度、ABS 防鎖死煞車，甚至安全氣囊的引爆時機……各種功能都交給專屬的 ECU 負責 。

然而，問題來了：這麼多「小電腦」，它們之間該如何有效溝通？

為了解決這個問題，1986 年，德國的博世（Bosch）公司推出了一項劃時代的發明：控制器區域網路（CAN Bus）。你可以將它想像成一條專為 ECU 打造的「神經網路」。各個 ECU 只需連接到這條共用的線路上，就能將訊息「廣播」給其他單元。

更重要的是，CAN Bus 還具備「優先通行」機制。例如，煞車指令或安全氣囊引爆訊號這類攸關人命的重要訊息，絕對能搶先通過，避免因資訊堵塞而延誤。儘管 CAN Bus 解決了 ECU 之間的溝通問題，但每顆 ECU 依然需要獨立的電源線、接地線，並連接各種感測器和致動器。結果就是，一輛汽車的電線總長度可能達到 2 到 4 公里，總重量更高達 50 到 60 公斤，等同於憑空多載了一位乘客的重量。

另一方面，大量的 ECU 與錯綜複雜的線路，也讓「電子故障」開始頻繁登上汽車召回原因的榜首。更別提這些密密麻麻的線束，簡直是設計師和維修技師的惡夢。要檢修這些電子故障，無疑讓人一個頭兩個大。

汽車電子革命：從「百腦亂舞」到集中治理

到了2010年代，汽車電子架構迎來一場大改革，「分區架構（Zonal Architecture）」搭配「中央高效能運算（HPC）」逐漸成為主流。簡單來說，這就像在車內建立「地方政府＋中央政府」的管理系統。

可以想像，整輛車被劃分為幾個大型區域，像是車頭、車尾、車身兩側與駕駛艙，就像數個「大都會」。每個區域控制單元（ZCU）就像「市政府」，負責收集該區所有的感測器訊號、初步處理與整合，並直接驅動該區的馬達、燈光等致動器。區域先自理，就不必大小事都等中央拍板。

而「中央政府」則由車用高效能運算平台（HPC）擔任，統籌負責更複雜的運算任務，例如先進駕駛輔助系統（ADAS）所需的環境感知、物體辨識，或是車載娛樂系統、導航功能，甚至是未來自動駕駛的決策，通通交由車輛正中央的這顆「超級大腦」執行。

乘著這波汽車電子架構的轉型浪潮中， 2008 年成立的台灣本土企業威力暘電子，便精準地切入了這個趨勢，致力於開發整合 ECU 與區域控制器（Domain Controller）功能的模組化平台。他們專精於開發電子排檔、多功能方向盤等各式汽車電子控制模組。為了確保各部件之間的溝通順暢，威力暘提供的解決方案，就像是將好幾個「分區管理員」的職責，甚至一部分「超級大腦」的功能，都整合到一個更強大的硬體平台上。

這些模組不僅擁有強大的晶片運算能力，可同時支援 ADAS 與車載娛樂，還能兼容多種通訊協定，大幅簡化車內網路架構。如此一來，車廠在追求輕量化和高效率的同時，也能顧及穩定性與安全性。

萬無一失的「汽車大腦」：威力暘的四大策略

然而，「做出來」與「做好」之間，還是有差別。要如何確保這顆集結所有功能的「汽車大腦」不出錯？具體來說，威力暘電子憑藉以下四大策略，築起其產品的可靠性與安全性：

1. AUTOSAR ： 導入開放且標準化的汽車軟體架構 AUTOSAR。分為應用層、運行環境層（RTE）和基礎軟體層（BSW）。就像在玩「樂高積木」，ECU 開發者能靈活組合模組，專注在核心功能開發，從根本上提升軟體的穩定性和可靠性。
   
2. V-Model 開發流程：這是一種強調嚴謹、能在早期發現錯誤的軟體開發流程。就像打勾 V 字形般，左側從上而下逐步執行，右側則由下而上層層檢驗，確保每個階段的安全要求都確實落實。
   
3. 基於模型的設計 MBD（Model-Based Design）： 威力暘的工程師們會利用 MatLab®/Simulink® 等工具，把整個 ECU 要控制的系統(如煞車)，用數學模型搭建起來，然後在虛擬環境中進行大量的模擬和測試。這等於在實體 ECU 誕生前，就能在「數位雙生」世界中反覆演練、預先排除設計缺陷，，並驗證安全機制是否有效。
   
4. Automotive SPICE (ASPICE) ： ASPICE 是國際公認的汽車軟體「品質管理系統」，它不直接評估最終 ECU 產品本身的安全性，而是深入檢視團隊在軟體開發的「整個過程」，也就是「方法論」和「管理紀律」是否夠成熟、夠系統化，並只根據數據來評估品質。

既然 ECU 掌管了整輛車的運作，其能否正常運作，自然被視為最優先項目。為此，威力暘嚴格遵循汽車業中一本堪稱「安全聖經」的國際標準：ISO 26262。這套國際標準可視為一本針對汽車電子電氣系統（特別是 ECU）的「超嚴格品管手冊」和「開發流程指南」，從概念、設計、測試到生產和報廢，都詳細規範了每個安全要求和驗證方法，唯一目標就是把任何潛在風險降到最低

有了上述這四項策略，威力暘確保其產品從設計、生產到交付都符合嚴苛的安全標準，才能通過 ISO 26262 的嚴格檢驗。

然而，ECU 的演進並未就此停下腳步。當ECU 的數量開始精簡，「大腦」變得更集中、更強大後，汽車產業又迎來了新一波革命：「軟體定義汽車」（Software-Defined Vehicle, SDV）。

軟體定義汽車 SDV：你的愛車也能「升級」！

未來的汽車，會越來越像你手中的智慧型手機。過去，車輛功能在出廠時幾乎就「定終身」，想升級？多半只能換車。但在軟體定義汽車（SDV）時代，汽車將搖身一變成為具備強大運算能力與高速網路連線的「行動伺服器」，能夠「二次覺醒」、不斷升級。透過 OTA（Over-the-Air）技術，車廠能像推送 App 更新一樣，遠端傳送新功能、性能優化或安全修補包到你的車上。

不過，這種美好願景也將帶來全新的挑戰：資安風險。當汽車連上網路，就等於向駭客敞開潛在的攻擊入口。如果車上的 ECU 或雲端伺服器被駭，輕則個資外洩，重則車輛被遠端鎖定或惡意操控。為了打造安全的 SDV，業界必須遵循像 ISO 21434 這樣的車用資安標準。

威力暘電子運用前面提到的四大核心策略，確保自家產品能符合從 ISO 26262 到 ISO 21434 的國際認證。從品質管理、軟體開發流程，到安全認證，這些努力，讓威力暘的模組擁有最高的網路與功能安全。他們的產品不僅展現「台灣智造」的彈性與創新，也擁有與國際大廠比肩的「車規級可靠度」。憑藉這些實力，威力暘已成功打進日本 YAMAHA、Toyota，以及歐美 ZF、Autoliv 等全球一線供應鏈，更成為 DENSO 在台灣少數核准的控制模組夥伴，以商用車熱系統專案成功打入日系核心供應鏈，並自 2025 年起與 DENSO 共同展開平台化量產，驗證其流程與品質。

毫無疑問，未來車輛將有更多運作交由電腦與 AI 判斷，交由電腦判斷，比交由人類駕駛還要安全的那一天，離我們不遠了。而人類的角色，將從操作者轉為監督者，負責在故障或斷網時擔任最後的保險。透過科技讓車子更聰明、更安全，人類甘願當一個「最弱兵器」，其實也不錯！

電競顯示器五花八門，但你了解廠商主打 1ms 反應時間的意思嗎？ 而 2022 年推出的 VESA ClearMR 認證，是如何重新定義動態畫面的模糊比例，又有什麼測試重點呢？

本文轉載自宜特小學堂〈VESA 最新推出 ClearMR 認證 重新定義電競螢幕動態顯示規格〉，如果您對半導體產業新知有興趣，歡迎按下右邊的追蹤，就不會錯過宜特科技的最新文章！

近十年全球電競產業可謂炙手可熱，吸引了大量的關注和投資。根據數據分析公司 Newzoo 的報告顯示，2022 年全球電競市場規模就已突破了 10 億美元的大關。而該公司也預測，到了 2025 年全球每 11 個人中，就有1人將成為電競賽事的觀眾，凸顯了電競產業的快速增長和受眾擴大，將帶來更多商機和成長潛力。

而遊戲勝負的關鍵，除了依靠選手本身的反應力，設備優劣也是不可或缺的條件之一，尤其電競中極度仰賴的「畫面」的反應時間，輸贏往往就取決在短短幾毫秒的動態表現。當消費者在挑選顯示器時，會看到許多廠商都標榜「1ms 反應時間」，但是細看規格會發現，有些標示 1ms GtG，有些標示 1ms MPRT，由於業界對於影像動態模糊的顯示規格不一，讓消費者在購買時很容易產生混淆。

有鑒於此，2022年，視訊電子標準協會（Video Electronics Standards Association，簡稱VESA）針對螢幕在動態顯示時的表現進行標準化，提出 ClearMR （Clear Motion Ratio Compliance Test Specification）認證，清楚地界定「螢幕在顯示快速移動影像時，清晰和模糊畫素的比例」，這是注重顯示器動態表現的電競選手與玩家們會關注的焦點。

那麼，兩種主流規格 GtG 和 MPRT 到底差在哪裡？ClearMR 又是怎麼定義動態畫面的模糊比例？它與市面上已有的其他規格有何不同？本文章將先介紹目前主流的兩種規格—MPRT 和 GtG，再進一步介紹最新 VESA ClearMR 測試規範的重點。

一、 GTG（灰階對灰階反應時間），僅針對灰階，無法定義畫面的模糊

LCD 液晶顯示器（Liquid-Crystal Display）就像拼圖一樣，是由大量像素點拼湊成一個完整的畫面，每個像素點中 RGB 三原色比例，決定了呈現的顏色。例如，紅色的比例越高就越紅，藍色比例提高、紅色下降則會變紫，如果想展現出亮紅或暗紅的差異，則是根據電壓大小來改變亮度。

我們可以想像當白光通過紅色的亮度越高，就會顯示出亮紅色，反之光源越暗，就會呈現出暗紅色。如果畫面只有最暗跟最亮就會變得很極端，所以現在的顯示器，就是透過從最暗到最亮共有256個灰階的變化，呈現出各種精緻的色彩。

前面講了那麼多，我們終於要講到正題的 GtG（Gray to Gray，灰階對灰階的反應時間），一般 LCD 液晶顯示器所標示的反應時間，是指液晶全開/全關所需的時間，但因液晶螢幕呈現的內容，其實就是不同灰階之間的轉換跟變化。最亮和最暗兩者中間的層次愈多，就愈能夠呈現出愈細膩的畫面。當轉換的時間越長畫面就容易產生殘影，相反的，轉換時間越短畫面就越乾淨，遊戲體驗也就越好。

然而，GtG 的數值只是針對不同灰階之間的反應時間，各家廠商的測試標準與定義也有些不同，GtG 也無法去定義畫面的模糊。那，什麼又是 MPRT 呢？

二、 用 MPRT（動態畫面反應時間）處理畫面殘影，卻導致螢幕變暗

由於 LCD 液晶顯示器的特性與人眼視覺暫留的關係，影像在移動時，使用者會看到殘影或拖影的畫面模糊現象，我們以下圖來舉例，當畫面從綠色切到藍色，中間的過度色在人眼的辨識上就會產生殘影，進而造成模糊。

為了解決此問題，於是透過開關螢幕的背光或是插入黑畫面，以縮減每幀畫面的顯示時間，來降低視覺暫留，讓畫面快速移動時較為清晰，暫且解決模糊問題，這個技術就被稱為 ULMB（Ultra Low Motion Blur，超低運動模糊技術）。在剛才舉例中，我們讓綠色切到藍色中間變成了黑畫面，快速的切換可以讓畫面更為清晰。而在 ClearMR 問世前，業界最常用 MPRT（Motion Picture Response Time，動態畫面反應時間）的數值來表示從 A 畫面切到 B 畫面的反應速度。

但是，透過 ULMB 去達到降低 MPRT 的反應時間，也就意味著頻繁的開關背光或是插入黑畫面，會造成螢幕亮度降低，也可能讓使用者看到螢幕閃爍的情形，並且會發生過衝（Overshoot）和下衝（Undershoot）等現象，最糟甚至會導致訊號失真，對圖像品質造成影響或是面板壽命變短。

訊號測試小知識

過衝（Overshoot）：是指信號在從一個值轉變到另一個值時，瞬時值超過了最終（穩態）值，並產生在電源電平之上的額外電壓效應。這意味著信號在轉換過程中超過了預期的目標值。

下衝（Undershoot）：則是指信號在從一個值轉變到另一個值時，瞬時值低於最終值，並產生在參考地電平之下的額外電壓效應。這意味著信號在轉換過程中低於了預期的目標值。

過衝和下衝都是電子訊號處理中不利的現象，常常發生在訊號轉換、開關操作或電路切換的過程中。它們可能導致訊號失真、噪音增加，甚至對電子元件和電路造成損壞。而在顯示器上，嚴重的過衝與下衝，會導致面板的壽命變短，畫面過於銳利，而導致失真。

三、 全新推出的 ClearMR，精準定義畫面模糊的標準

講完了 GtG 與 MPRT ，我們終於要來介紹，最新定義畫面模糊的標準規範，它就是 VESA 在去年發布的 ClearMR（Clear Motion Ratio）。

VESA 於2022年7月，正式發布一致性測試規範（ClearMR CTS）V1.0，總共定義了7種不同級距（ClearMR 3000 至 ClearMR 9000），該年底更往上延伸至11個級距，加入了 ClearMR 10000 至 ClearMR 13000。級距的數字，代表著清晰影像與模糊影像的性能比，例如30：1＝ClearMR 3000，70：1＝ClearMR 7000，90：1＝ClearMR 9000。數字愈高，表示該產品在動態上的表現愈清晰。

(一) 不同級距下，清楚顯現出動態模糊的差異

ClearMR 可針對螢幕的動態模糊定義與分級，讓顯示器動態模糊有了更清楚的定義可依循，不但取代了現有僅基於時間的模糊指標（如前述提及的MPRT、GtG），針對畫面模糊的狀況，提供更完整且公平的比較基礎。

從下圖可看出在不同級距下，待測螢幕顯示的動態輪胎的模糊表現。Still image代表靜止畫面，我們比較從 ClearMR 3000 到 ClearMR 9000，可以明顯比較出模糊差異，等級越高則影像越清晰。

（二）那 ClearMR 的數值是如何測量？

ClearMR 是利用可每秒拍攝10000張以上相片的高速攝影機，拍攝待測螢幕中，由左至右移動的亮光區塊（VESA協會提供的範例程式所產生），會區分為 Leading（領導）與 Trailing（尾隨）。

再透過拍攝的圖片，產生所謂模糊的輪廓，再來計算其相對應的 CMR 值（Clear Motion Ratio）。我們可以從下圖看到結果，黃框中的 CMR 值是4782，就可以對應級距圖得到待測螢幕的ClearMR級距落在 ClearMR 5000的範圍內，即為螢幕的性能表現。

唯有通過測試認證的產品，才有資格使用 VESA ClearMR 的 LOGO ，此規範也在推出後的第一時間，獲得多家顯示器大廠如三星、HP、LG 響應並支持，目前獲得認證的產品都有名列在 VESA 的官方網站上。或許 ClearMR 還無法完全取代，現今主流的 GtG 或 MPRT 的「反應時間概念」，但對於市面上百家爭鳴、不斷強打的 1ms 的顯示器來說，它可以為消費者提供更直觀的評選指標。

宜特訊號測試實驗室也在今年獲得 VESA 授權成為 ClearMR 認證中心，具備所有 ClearMR 認證測試設備、測試環境（包含暗房）與技術能力，可以提供動態清晰率（Clear Motion Rate，CMR）、變異係數（Coefficient of Variation，CV）、過載（Overload）、亮度退化（Luminance Degradation）、背光掃描（Backlight Strobing）測試，可協助多家顯示器、筆電、電競品牌與代工廠進行 VESA ClearMR 測試，助其產品符合規範，取得認證標章。

本文出自 www.istgroup.com