自动驾驶摄像头，它如何称王？
- 来源：盖世汽车
- 2023/2/16 8:55:38
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“汽车市场是唯一的例外”。
模拟芯片巨头TI早前发布一季度业绩预告时明确表示，几乎所有市场都出现了需求疲软的迹象，只有汽车市场除外。无独有偶，数字芯片如CMOS图像传感器(CIS)领域，也在上演着类似故事。
国内包括韦尔、思特威等CIS头部公司都预告2022年度业绩，净利同比将大幅下滑。
根据IC Insights发布的报告，受消费电子需求锐减、高通胀以及俄乌冲突导致的能源成本飙升等多因素影响，2022年全球CIS市场销售额预计将出现13年来的首次下跌，总出货量同比下滑11%至61亿颗。
不过事物总有两面性。好的方面是，汽车ADAS和高阶自动驾驶功能持续渗透，有望成为继手机后CIS又一个新的着陆点。上述公司也强调称，汽车CIS属于高ASP、高增速细分赛道，未来将持续贡献增量。
CIS与自动驾驶的“共生”
如果将摄像头比做汽车的眼睛，CIS便是视网膜一般的存在，捕捉图像信息，将光信号转化为(电信号)数字信号，决定成像的最终质量。一颗摄像头搭配一颗CIS，后者大约占到摄像头模组价值量的50%。
从市面上主流的电动车型来看，主打智能驾驶的新车所配备的摄像头数量至少5颗起跳，即涵盖前视、环视和后视。一般可以实现前车碰撞预警(FCW)、轨道偏移预警(LDW)、变道辅助预警(LCW)和泊车辅助等功能。
Yole早些时候的报告指出，L1～L2级自动驾驶功能仅需前后两颗摄像头即可，L2+级则需要引入ADAS前视感知摄像头，加上4颗环视，共计需要5颗摄像头。目前，一些L2+级自动驾驶功能乘用车还会内置一颗用于驾驶员监控(DMS)的摄像头。
而摄像头的上车速度，实际要比预期快。例如，特斯拉Model 3搭载9颗高清摄像头；蔚来ET7有11颗高清摄像头，包括7颗800万像素ADAS摄像头、4颗300万像素环视摄像头；
小鹏P7 XPILOT 3.0版本配备了13颗摄像头，9颗高感知摄像头里有4颗ADAS摄像头，另外还有4颗环视摄像头；去年上市的G9 则有12颗摄像头，其中前视双目摄像头均为800万像素，4颗侧视摄像头290万像素；
至于理想L9的硬件方案，则是7颗ADAS感知摄像头里，分别有6颗800万像素和1颗200万像素的环视摄像头；极氪001的15颗摄像头中，有7颗800万像素摄像头。而除了这些中高端车型，甚至10万级车型如Aion Y 、哪吒U·智等也都纷纷上了5颗摄像头的规格。
单车摄像头配置远超本级 ADAS所需的摄像头数量，一定程度上可以为后续OTA升级留出更多的冗余。
就像在自然界中，生物之间有一种紧密互利的依存关系，名为“共生”。CIS和自动驾驶之间大抵如此。更“AI”的汽车，看得更清楚的“眼睛”，无一不对车载CIS提出更高要求。正因如此，对更多且更佳的自动驾驶功能的追求，让摄像头走上了一条“堆量”的路。
只是现阶段，行业尚没有交出一份令人满意的自动驾驶答卷，CIS仍有许多“疑难杂症”待解决。
800万像素：“新”“旧”的分水岭
要说CIS最直接、最大的痛点，毋庸置疑当属分辨率问题。
车端CIS主要分成三大类：影像类，如后视和360度环视；感知类，如前视和侧视；舱内In-cabin应用，如DMS、OMS(乘客监控系统)、DVR(行车记录仪)等。其中，前视摄像头作为ADAS功能实现的主摄像头，对技术要求更高一些。包括探测距离更远，感知图像更加精细准确。
过去，前视摄像头一般是1.2MP像素左右。直到近年来，行业积极开发并部署8MP像素摄像头。从公开资料看，8MP像素摄像头的识别距离大约是1.2MP摄像头的3倍，最远探测距离可达250米，甚至更远。
通常视场角(FOV)固定的情况下，随着摄像头分辨率提高，图像清晰度提升，最远探测距离也将随之扩大。相应地，分辨率越高，探测距离固定，视场角可以越大。换句话说，视野更好，对车道识别、车辆和行人检测等效果更佳，汽车安全性也大大提升，
CIS的技术发展一直在向人眼看齐，后者对静止图像中心部分的分辨率约为5.76亿像素，而对移动图像的分辨率约是8MP像素。因此行业普遍认为8MP像素是自动驾驶的一个关键分水岭。然而，抛开采购成本的差异不谈，8MP像素摄像头“上车”既要面对功耗和发热问题，又要克服算力的潜在瓶颈。
“对于汽车自动驾驶系统而言，如果车载芯片功耗较高，就会导致系统发热量增加，从而给车辆行驶会带来隐患。”思特威方面表示，“8MP像素摄像头一方面对模组的散热、镜头的规格等提出了更高要求，另一方面也要看产线的模组生产是否具备相配套的技术能力。”
相比于1MP～2MP像素摄像头，8MP像素摄像头有着更高的功率，产生的热量远超前者。而这里面，CIS是主要发热源。
CIS发展早期，业内厂商通过将图像信号处理器(ISP)内置其中，实现节约空间和降低功耗的双重目的。但眼下，行业开始尝试低功耗电路设计，或是将ISP从CIS中移除，包括但不限于将ISP直接集成到自动驾驶主控SoC中，以限制摄像头的热量产生。
不仅如此，随着CIS分辨率不断提高，车端8MP像素摄像头数量增加，自动驾驶计算平台处理数据的难度也会增大，加上要处理雷达所采集的数据，芯片算力需求进一步提升。
寻求更多“破局”的CIS
2021年，智能手机摄像头正式突破1亿像素。行业预测，未来几年，车载摄像头也将由800万像素向1200万像素和1600万像素过渡升级。同时舱内摄像头将升至500万像素和 800万像素。
区别于手机摄像头可以独立使用，车载ADAS/AD摄像头几乎是同时工作，来确保足够的冗余性。比如侧视摄像头，主要用于盲点监测(BSD)，对可探测距离没有过高要求，因而分辨率普遍低于前视摄像头。如果要升级到更高分辨率，前提一定是具备让人无法拒绝的成本优势。
除了分辨率，决定一款CIS成像性能的还关乎高动态范围(HDR)、微光性能和LED 灯闪烁抑制(LFM)等技术参数。
以HDR为例，汽车行驶环境复杂多变，车载摄像头需要应对进出隧道、地下车库等光线剧烈变化的场景。要想使目标物体在黑暗情况下清晰可见，需要放大来自微弱光线的信号，同时尽可能剔除非光信号，也就是噪点。反之，要想在强光下看得清楚，就需要接收大量的强光并加以区分。
另外，由于前视、环视、侧视、后视摄像头的作用有所区别，所需CIS的规格不尽相同，这给360度拼接算法处理带来不小挑战。据思特威指出，其中主要的挑战在于，不同方向摄像头在重叠的区域亮度或是颜色等可能会不一致，导致拼接后过渡区图像质量变差。
因此HDR是衡量ADAS摄像头成像效果的重要指标。搭载高动态范围CIS的ADAS摄像头能够适应不同角度摄像头由于受光面不同而产生的光线差异，保障不同光照条件下的明暗细节呈现效果。
基于以上行驶安全的要求，汽车CIS芯片对HDR的要求通常在120dB～140dB，远高于手机。如思特威2022年推出的两款车规级图像传感器产品SC320AT与SC850AT，其HDR分别能实现120dB和140dB。
事实上，传感器规格、数量堆砌的背后，配套的测试和算法需求同样不可忽视。此外，行业探索方向还包括，在更小的传感器体积之上实现更低功耗，既能提升性能，又能保证美观。汽车何时能够消除头上的犄角，也是消费者所关心的。
总而言之，车载CIS仍是一份“在答”的试卷，它关乎ADAS，也决定着自动驾驶技术能否更上一层楼。
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