行车记录仪的图像处理器 技术分析

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       说到了图像传感器，如果把图像传感器比作是记录仪的眼睛的话，那么记录仪中的DSP则可以认为是记录仪的大脑了。

       行车记录仪的DSP我们通常叫它主控。它的主要作用是将图像传感器送过来的数据进行压缩，然后存到SD卡上，同时还要将录像的内容显示在显示屏上，此外，还要负责处理按键等内容。它是一个集成度比较高的芯片。别小看这个芯片，这个芯片对图像压缩的能力远超一般的家用电脑。

DSP是数字信号处理器的简称，这种芯片可以有很强的计算能力，一般的DSP功能是通过编写的程序实现的，这种DSP功能程序决定，这种DSP的造价较高，灵活性高。而另一种，也就是我们这些记录仪里常用的，因为它的功能已经确定了——将图像压缩，因此这种芯片直接就把程序固化在芯片里边，无法修改，芯片设计的时候也就可以量体裁衣，去掉不相关的东西，芯片的设计规模和难度都会比通用的DSP要简单，因此它的成本会有很明显的优势，由于这种芯片功能固定，因此也称为专用芯片。记录仪里的DSP都是这种专用芯片。

       目前生产这种记录仪芯片的厂家也不多，目前市场上常见的有安霸，卓然，联咏，全志，太欣，凌阳，后来又出了一个AIT。这些厂家的水平都各不相同，产品各有特色，后面我们大概地了解一下这些厂家。声明一下：为了避免不必要的口水战，我对这些厂家的看法仅代表我对这些厂家的认识，并不一定就是厂家实力的绝对排名。

       现在先讲一下DSP在行车记录仪里的功能。图像传感器中送出来的数据量是非常大的，就以目前主流的1080P来说，1080P的图像有1920*1080＝2073600个点组成，每个点有24位色，也就是3个字节，那么每一帧图像就需要2073600*3＝6M个字节，通常帧率是30帧，也就是一秒有30*6M＝180M的数据量。如果这个数据不压缩，就算你32G的卡，也录不到3分钟，每秒180M数据量更是没有哪个卡能吃得消，所以视频图像必须压缩后保存。因此DSP第一个重要的功能就是压缩数据。图像数据的压缩，原理和bmp压成jpg类似，只不过它要求实时压缩，如果每秒30帧，那每秒就要压30张图片，这个运算量是非常巨大的，所以不同的DSP的性能在这里有会分出高下，一般要求每秒能达到30帧以上，比如VGA分辨率的记录仪，它的DSP一秒至少能完成30张VGA图像的压缩，一个720P的，则可以至少可以完成30张720P的压缩，如果你让它压1080P的，它不是不会压，而是一秒内来不及完成30张，有可能只能完成15帧或20帧，有些商家就会把这种也称为1080P，虽说它的画面也是1080P，但还是有点不厚道的。有些DSP可以将720P或者VGA的图像放大并保存，这也就是所谓的插值，这种干脆就是一种欺骗了。

       图像的压缩标准通常有两种，一种称为mjpeg，另一种称为H.264。前者就是将每一帧图片单独进行压缩，然后将这些jpg图片连续保存，播放器只要按顺序将图片一张一张显示出来，就是视频了。而H.264压缩比家先进了不少，我们知道，录像的前一帧和后一帧变化往往得不大的，H.264算法能考虑前一帧与这一帧的关系，它能“借用”前一帧的大部分数据，因此它的文件大小平均下来只有同画质mjpeg文件的1/4或更小。但是H.264标准是收费的，如果想使用这个压缩标准，则需要支付费用，使用了H.264压缩的芯片要比不支持H.264的芯片要贵。

       说到这里，我要提一个参数，那就是码率，也有人称之为码流。这个往简单说就是一秒视频要多少空间。它是按bit为单位的，比如码率为8Mbps意味着这个文件中的1M字节的数据（8Mbit）只存了一秒数的视频。码率跟视频分辨率有关，分辨大的其码率也越大；它也和清晰度有关，同样大小的分辨率，画质越高则码率也就越高，另外就是压缩算法，用mjpeg的就在画质相同的情况下需要数倍于H.264的码率，就算都是使用了H.264压缩的图像，在画质相同的条件下，不同的算法出来的码率也有差别。所以码率大小与画质没有绝对关系。如果画质相同，码率越低越好。如果其他条件一样，码率越高则画质应该越好。

       DSP除了压缩图像数据外，还有一个重要的事，那就是处理视频，让你看到的图像更接近于真实图像。而图像传感器是一种器件，它对光的认识与人眼并不一致。比如，我们我们一般认为可见光波长是390－780nm。大于780的叫做“红外线”，也说是说，这种光线我们看不到了，但实际上图像传感器仍然可以看到这种光线，这部分光线会让拍到的图像和你见到的图像不一致，于是人们搞出来一种滤光片叫红外截止片，把人眼看不到的滤掉。除了这个问题还有颜色，当外界光线不一样时，大脑会自动地把图像进行调整，而图像传感器则不会调整，如果你戴红蓝眼睛看3D，刚戴上时发现景物变色了，但很快你就感觉不到了，因为大脑已经把这个额外的偏色给抹消了，但是图像传感器则没办法把这个偏色给消掉，于是就出现了偏色，怎么来消除这种偏色，这套算法称为“自动白平衡”，在这个算法上，各家的算法都不一样，最后效果也会有点差异。不过谁家都没有能完美解决问题。

       自动白平衡算法只解决了偏色的问题,但还有一个问题，这也比较头大，这就是曝光。由于图像传感器技术水平的限制，要想得到一幅比较满意图片，必须严格控制它进光量，进光量少了，图像发黑，稍暗一点的地方就是黑乎乎的一团，进光多了，整个画面都是白茫茫的一片，因此必须要有一个算法来控制这个进光量，它主要方式是控制快门时间。由于人眼睛的动态范围比较大，图像感传器必须选择一个合适的曝光值，让人感兴趣的部分曝光合适，但人感兴趣的是什么呢？这个问题太难回答了。还是举例说明吧。白天，天空是很明亮的，路上的汽车什么的比起天空就暗一些了，树荫下面的小花小草就更暗了。人眼睛可以同时看清这些内容，但图像传感器没办法同时容纳这么大的对比度，明亮的天空，中等亮度的汽车路面，还有不明亮的小花小草，到底让哪个能清楚显示比较好呢？如果让天空能清晰显示，这时你能看到天上蓝天白云的很漂亮，汽车就有点暗，树荫下就是黑乎乎的一片。如果你让汽车和路面正确显示，那么天空就是白花花的一片，车和路面的亮度正常，路边的小花小草也能看得见。如果你想让树荫下的小草亮度正好，那么天空和车都是白花花的一片。很显然，让汽车和路面正确显示是最好的。关键问题是它不是人，连图像中的东西是什么都不知道，它怎么能知道你更关心的是路面上的东西而不是天空？所以这个和前一个问题一样，目前没有一个完全的答案，只能是看各家的算法，谁更接近人的想法。

       图像压缩，自动白平衡，自动曝光控制，这是这些DSP必备功能。为让自己更胜一筹，很多DSP还有一些附加的功能，比如有的DSP可能会做降噪，这个功能可以在晚上光线不足时对图像进行分析，消除一些噪点，这样它的晚上效果看上去就会好不少。这里只是一个简单的举例，每个厂家在这些方面是各显神通。这也就没办法一一列举了。总之，大家都在朝着更接近人眼，更接近大脑思维这个方向而去努力。

       记录仪上的DSP芯片，除了有完成上述功能的DSP核，还有一个CPU的核，这个CPU的作用主要是控制DSP，将DSP压好的数据写到卡上，响应各种操作命令，有的还要负责采集GPS数据和G－sensor数据。要实现的功能越复杂，则要求这个CPU的性能越好。好了，记录仪的DSP芯片功能框架就讲完了，下面来认识一下这些在记录仪市场后方的芯片厂家们。

       安霸 Ambarella ,安霸是美国的一个公司，2004年才成立。主要从事视频数据处理。在记录仪行业里它是高端解决方案。它的图像看上去比较明朗，清爽，色彩比较淡但很真实，白天的效果很好。目前在记录仪上面常用的是A2S系列的，现在A5S系列的也开始多了，A7听说有人在做，但还没有在市场上见到。A2S和A5S都是1080P30帧的，A5在图像处理上会比A2要强，效果也会比它好。A7可以做到1080P60帧，主要用于运动摄像。安霸的效果很不错，这要归功于它的算法，这些代码目前还是在老美手上，而且基本不对外开放，所以使用安霸的芯片只能使用指定的几款图像传感器。这种做法简化了后期的开发，但不同的方案公司拿到的代码基本一致，做出来的产品同质化严重。另外，由于代码不开放，支持新的图像传感器完全依赖原厂，所以对新型的图像传感器支持就很不给力。这次联咏的逆袭就是一个很明显的例子。

      

       卓然Zoran ,卓然也是一个美国的公司，1983年成立的，实力很也强。在720P的时候火过一段时间，它的图像降噪做得很不错，所以夜间效果感觉不错，画面上基本看不到什么噪点。但1080P的时候就不知道它去哪了。现在也没见它在记录仪上面有大的举动。听说它没有将记录仪作为一个重要市场去关注。

       联咏 Novteck，咏传科技（联咏）是台湾第二大IC设计公司，第一名是MTK，你不要告诉我你不认识MTK，那么山寨手机应该认识吧？这个公司是1997年成立的。它在记录仪行业里，一直走中端路线，价格不算高也不算低，效果不算好也不算差。安霸已经在1080P的市场上风生水起时，它还在那里老牛拉破车地卖它的96220芯片。我以为它马上就要被市场淘汰了，结果沉默了N久的了联咏总算搞出来了一个NT96650了。我第一次见到这个机子时，它的图像效果轻松地将安霸的A2S甩下去好远。我觉得这个芯片的成功也得益于它支持AR0330图像传感器，前面说了，由于安霸代码不开放，使得它无法使用效果很棒的AR0330.让联咏成功逆袭。

       全志 allwin ，全志是国内的一家IC公司，光这点我就觉得它很了不起。不过我对它没什么了解，因为我没有用过它。目前它的主打是F20，能支持双镜头，这也是一个很有卖点的地方，价格也不错。另外它在平板市场和机顶盒那块做得挺好的。

太欣 syntech，太欣也是台湾公司，我刚进入这个行业时接触的就是它，在VGA的时候的确火了一把，但后来720P和1080P之后，它的市场就节节败退，现在已经只能去搞低端市场了。

       凌阳 sunlus,也是国内的一个公司，但它上来就玩低价，在VGA的时代的确抢了不少市场，但由于价格低，周边的器件也比较差，因此故障率一直很高，所以在我的印像中被打上了低价低质的标签。它的机子能玩升级，也就是插值，将VGA升成720，以此去抢部分低价720的市场，这就更加让我对它印象减分。后来它们也做出了1080P的芯片了，但我对这些就不了解了。

       AIT 中文名不知，台湾公司，信息不详，我第一次拿到AIT的机子，感觉效果很不错，晚上的效果比A2S还好一点。而且它有一个很大的优势——高度集成，一个大芯片上集成了主控，内存和flash。将三个芯片变成一个芯片，简化了走线，降低了成本。我本来很看好这个芯片的，结果估计是市场策略的问题，它并没有像我想像的那样一下子爆发开来，更郁闷的是它出来不久，NT96650就出来了。

以上是我对这几个厂家的认识。从目前的效果来看。联咏的96650效果还是不错的，轻松秒杀安霸A2。市场上的A5也没见哪里超越它的，价格除外。所以个人认为NT96650的性价比还是不错的。但市场是变化的，它能笑多久还不得而知。

       今天能讲的就这些，记录仪的几个大部分介绍了。下次就讲讲周边的小东西。如果你能有耐心读到这里，那十分感谢你对我的支持。