《高工智能汽車》獲悉，由于電子后視鏡具備視野大,、盲區(qū)小,、受天氣干擾小等優(yōu)勢，目前包括奧迪,、奔馳,、雷克薩斯、威馬,、通用,、現(xiàn)代等越來越多車企發(fā)布了搭載電子后視鏡的全新車型，未來取代傳統(tǒng)后視鏡將是大勢所趨,。

相關資料顯示,，國家強制性安全標準GB15084有望在今年正式發(fā)布、明年1月1日開始實施,，屆時取消傳統(tǒng)外后視鏡,、裝載CMS的新車型將被允許上市銷售。

這就意味著,，一個全新的CMS前裝市場大門即將開啟,。根據(jù)相關數(shù)據(jù)顯示，全球年度汽車總銷量大約在8000萬輛左右,，CMS法規(guī)的推動將直接催生千億級規(guī)模的新賽道,。

當前，市場上很多零部件供應商在評估傳統(tǒng)的SoC芯片，例如：IVI中控顯示芯片,、DVR記錄儀領域的器件甚至是消費類安防監(jiān)控芯片來實現(xiàn)CMS的設計,。

不過，根據(jù)目前搭載CMS并已經(jīng)量產(chǎn)的幾款車型的效果來看,，傳統(tǒng)的SoC芯片類方案在CMS系統(tǒng)的表現(xiàn)似乎有些 “水土不服”,。

例如，搭載Ficosa電子外后視鏡方案的AUDI e-Tron,，整個畫面普遍感覺偏色,，尤其是在倒車燈、剎車燈的光污染下,，存在暗態(tài)噪點較大,、彌撒和鬼影較多以及流暢度不佳等問題。而全系列標配CMS的網(wǎng)紅Honda e,，也同樣暴露了時延大,、不流暢以及圖像嚴重偏色等問題。

圖片來源：ficosa官網(wǎng)首頁

CMS系統(tǒng)是否應該采用智能座艙方案,？

早期,，絕大部分人對于電子后視鏡（CMS）的認識還停留在倒車后視鏡、流媒體后視鏡（安裝于車內(nèi)駕駛員上方）等影像產(chǎn)品,，認為電子后視鏡（CMS）就是簡單的顯示屏+攝像頭組成的車載應用,。

但是，結(jié)合以往海外成功量產(chǎn)CMS的經(jīng)驗可以明顯看到,，CMS是完全區(qū)別于人們傳統(tǒng)理解的單純攝像頭加顯示器方式的想法的,。受限于各個國家的法規(guī)要求以及多種車型的內(nèi)外飾法規(guī)和實驗標準約束，目前市場上還沒有一套傳統(tǒng)的SoC方案可以滿足各類車型的CMS系統(tǒng)要求,。

與此同時,，由于各國的法規(guī)要求和功能安全級別存在巨大的差異，智能座艙或者自動駕駛域控制器兼容取代CMS,，儼然行不通,。E/E架構(gòu)下的CMS將會是現(xiàn)階段的主流形式。

事實上,，與上文所說的圖像偏色等問題相比,，CMS的整體時延指標更值得關注。背后的原因在于,，人們從傳統(tǒng)玻璃反光鏡中看到的景物是光速的,，但如果采用數(shù)字攝像機系統(tǒng)，整個系統(tǒng)的時延控制將會面臨巨大的挑戰(zhàn),。時延不僅僅會影響到用戶對于“流暢度”的樸素認知,，更重要的是時延還涉及到安全性,。

目前，盡管UN-R46和GB15084規(guī)定了系統(tǒng)時延的下限,，但是在通訊,、半導體、人工智能,、數(shù)據(jù)處理,、自動駕駛等科技領域，低時間延遲都是開發(fā)者為改善用戶體驗而追求的目標,。

1,、“用戶體驗”至上的CMS系統(tǒng)的主客觀指標下的“流暢感”

對于人類視覺來說，視覺暫留特性決定了我們對圖像感知的最佳幀率,，一般來說人類是感覺不到1秒1000幀圖片和60幀圖片之間的差別的,，但幾十毫秒以上的延遲則會讓大部分人感覺不舒服,。

因此,，業(yè)內(nèi)普遍認為60fps可以作為一個最佳幀率，并以此來決定“輸入延遲”的上限,。如果顯示器的幀數(shù)是1fps（即1秒播放一幀畫面）,，就意味著屏幕對于輸入做出的反應時間需要在0-1秒之間。如果剛好在屏幕刷新前輸入,，可能屏幕就會立刻反應,，一旦在刷新之后輸入，則需要等待1秒鐘才能在屏幕上看到動作,，這就造成了輸入延遲,。按照人類圖像感知的最佳幀率60fps來計算，輸入延時的上限為16.667毫秒,。

所謂的“輸入延時”,，指的是被攝物體影像從攝像頭到ISP、圖像處理以及轉(zhuǎn)換成顯示器支持的格式,、最終傳輸?shù)狡聊或?qū)動芯片等一系列過程等待刷新的延遲,。由于這一處理過程極其復雜，導致整個CMS系統(tǒng)無法做到像光學反光鏡那樣的光速呈現(xiàn),。

那么,，CMS系統(tǒng)的時延需要低于多少，駕駛員才感覺不出延遲呢,？有業(yè)內(nèi)人士表示,，每個人的感官不一樣，但理論上來講,，攝像機的圖像傳感器的成像第一像素點能夠剛好對應顯示器的第一個像素點,，整個系統(tǒng)的延遲就可以無限趨近于光速,。

不過，在現(xiàn)實過程中,，CMS根本無法做到點對點的同步,，尤其是基于傳統(tǒng)SoC方案。這背后的原因在于,，傳統(tǒng)SoC每個模塊的上電時序和要求不同,，同時模塊之間的同步需要緩存以及操作系統(tǒng)的介入，從而導致時間同步關系極其復雜且相互依賴,。

因此,，非專用、針對性設計的SoC芯片很難將CMS系統(tǒng)的整體時延控制在80ms以內(nèi),。如果要縮小CMS系統(tǒng)的整體時延,，只有強大并行處理能力以及高度靈活性的FPGA才能滿足要求。

綜上所述,，按照木桶理論,，考慮到液晶的響應時間、整個系統(tǒng)延時上限不要超過40ms為最優(yōu),，這也符合PAL制的影片25fps,，每幀40ms的大眾樸素認知。如果“用戶體驗”才是CMS普及化的一座大山,，那么極低時延就是穿過這座大山的隧道,，越快穿過就越有能力跑到第一。另有消息稱,，法規(guī)的修訂已經(jīng)開始考慮將CMS體驗導致的客訴納入其中,，后續(xù)車廠將對此進行“召回”。

2,、系統(tǒng)穩(wěn)定性和耐久性要求極高,。不同于傳統(tǒng)的汽車后視鏡，電子后視鏡在駕駛員上車后便得一直工作,。一旦電子后視鏡系統(tǒng)出現(xiàn)屏幕凍結(jié),、相機故障的情況，便無法有效顯示盲區(qū)路面的情況,，這對于駕駛者并線決策來說將是災難性的結(jié)果,，這也對整個CMS系統(tǒng)的穩(wěn)定性、耐久性提出了很高的要求,。

3,、CMS產(chǎn)品作為智能網(wǎng)聯(lián)汽車必備的安全件，其場景的復雜性將對ISP信號處理器的硬件統(tǒng)計,、算法處理提出了更高的要求,，例如多彩的車身,、后車燈的照射。其整個色彩色系和AE穩(wěn)定性的處理,，更高性能的HDR（up120db）要求,，LED車燈閃爍抑制等都面臨全新的挑戰(zhàn)，事實上目前很多主流的ISP均不能很好的解決現(xiàn)有的已知問題,，如文章開頭所講,。

同時，CMS的主觀圖像指標客觀化也是一個難點,，圖像質(zhì)量的評估和指標的把控需要依賴昂貴的設備以及專業(yè)的團隊支持,，CMS的圖像調(diào)試不僅僅涉及到ISP的圖像質(zhì)量（IQ），同時還要同步調(diào)整顯示器的顯示質(zhì)量（PQ）,。而目前國內(nèi)同時具備這兩個專業(yè)能力和相關設備的企業(yè)并不多,，就圖像而言，國內(nèi)外目前大多數(shù)還處于依賴調(diào)試工程師經(jīng)驗作為用戶體驗的“天花板”的狀態(tài),。這也是汽車圖像領域目前的核心痛點之一,。

ISP的靈活性在CMS領域極其重要。與傳統(tǒng)ISP或者SoC比起來,，在苛刻的指標需求下,，傳統(tǒng)SoC或者ISP其圖像調(diào)試服務團隊的IQ優(yōu)化能力就是該產(chǎn)品的“上限”了,，而對于基于FPGA的ISP而言,，IQ優(yōu)化僅僅是個開始，ISP硬件流水線和核心算法也可以進行調(diào)整或者重構(gòu),，這一切不僅不影響產(chǎn)品的開發(fā)周期,，反而可以提高核心競爭力。

據(jù)多位業(yè)內(nèi)人士和主機廠相關專家表示,，在法規(guī)標準還在陸續(xù)更新的特定環(huán)境下,，具備極低時延、硬件可升級,、可靈活適配等優(yōu)勢的FPGA方案,，無疑是CMS系統(tǒng)的最佳選擇。快速上車Demo和法規(guī)實施后快速合規(guī)審查,，從而不需要改變原來的設計,，F(xiàn)PGA這個特性無疑是當前CMS企業(yè)最為期待的方案。

現(xiàn)階段,，包括Gentex和梅克朗等已經(jīng)成熟量產(chǎn)的頭部供應商,，其交付的CMS系統(tǒng)均使用了FPGA作為其核心圖像處理單元，這在一定程度上也說明了在這個階段FPGA的靈活性和可靠性是值得信賴的,。

目前CMS系統(tǒng)最佳的芯片方案是什么,？

眾所周知,，電子后視鏡（CMS）產(chǎn)業(yè)還處于發(fā)展的初期階段，不僅法規(guī)標準尚未落地,，CMS系統(tǒng)的硬件和軟件技術也在不斷的升級當中,。

比如，市面上CMS系統(tǒng)使用的液晶屏幕解決方案很容易導致駕駛員產(chǎn)生視覺疲勞,，而攝像頭的清晰度,、視野、光成像能力等也存在一定的問題,，后續(xù)都會專門針對CMS系統(tǒng)進行升級迭代,。

AMD-Xilinx大中華區(qū)汽車業(yè)務發(fā)展經(jīng)理花盛表示，F(xiàn)PGA方案可以最大限度地滿足不同客戶的差異化需求,，即便是屏幕或者攝像機等核心物料的更換,，只需要針對硬件特性直接更新邏輯單元和核心功能即可，從而大幅降低了CMS廠商,、整車廠的開發(fā)周期和成本,，加速了CMS產(chǎn)品的量產(chǎn)上車。

據(jù)了解,，AMD-Xilinx 聯(lián)合其合作伙伴iWaySense共同打造了針對CMS產(chǎn)品專用的核心圖像處理器IP,，針對CMS應用的場景進行了專門的設計，具有優(yōu)秀的圖像質(zhì)量的同時,，還可以實現(xiàn)極低的時延,。此外再結(jié)合圖像調(diào)試伙伴iWayLab的先進圖像實驗室和調(diào)試服務保障能力，以及國內(nèi)本土化團隊,，可以進一步加速主機廠CMS項目的上車和量產(chǎn),。 

花盛表示，基于AMD-Xilinx圖像IP合作伙伴iWaySense提供的iWayCam? CMS系列專用圖像處理IP解決方案,，可以根據(jù)顯示器和圖像傳感器的特性進行深度適配,，使雙方都工作在最佳時序下，從而實現(xiàn)極低時延和保證優(yōu)秀的性能,。

與此同時,，靈活的設計可以支持最新最先進的傳感器和屏幕顯示技術，并且能夠?qū)崿F(xiàn)開啟LED閃爍抑制式下還能保持140db的高動態(tài)范圍的能力,，基于該IP的CMS整機開機上電出圖時間小于1秒,整機可以做Power Down設計,，CMS待機暗電流極低，整機功能安全可以達到ASIL-B,，系統(tǒng)時延在常溫下極限可以做到≤9.6ms（受限于屏幕顯示的瓶頸）,。

 “目前，市場上還沒有針對CMS系統(tǒng)專用的ASSP/ASIC器件架構(gòu),。同時,，CMS技術還在持續(xù)迭代的過程當中,，直接采用現(xiàn)有的ADAS視覺ASIC芯片或者固定的CPU、GPU方案,，Demo也許問題不大,，但是合規(guī)量產(chǎn)恐怕還需要有很長一段路要走。而部分集成電路廠商即便規(guī)劃此類的專用ASSP/ASIC,，在需求尚未收斂的這個階段,，從設計到投片再到認證和量產(chǎn)，周期估計也要3-5年,。所以,，短期內(nèi)沒有比AMD-Xilinx FPGA更適合CMS系統(tǒng)了?！?AMD-Xilinx相關負責人補充表示,。

實際上，從車廠需求端來看,，目前部分車廠會將CMS納入接入到智能座艙域控當中,，還有部分車廠則是接入到駕駛域控當中實現(xiàn)一系列人工智能的功能。這就意味著,，CMS的圖像數(shù)據(jù)要輸送給不同的“域”在未來也是極有可能的,，而這種需求就必須要求芯片方案要具備極大的靈活性以及兼容不同協(xié)議的能力。

AMD-Xilinx的FPGA及SoC器件支持全球90%以上的物理層和協(xié)議層,，這點在5G等要求更高的通訊領域已經(jīng)得到了充分的證明,。同時，AMD-Xilinx 的Zynq MPSoC芯片內(nèi)部的FPGA及IO資源可以支持多路4K@30fps的傳感器接入能力,，可以靈活橋接和適配各種接口,，也可以實現(xiàn)ISP等圖像處理算法。

此外,，Zynq MPSoC系列器件還內(nèi)置了4核Cortex-A53的APU、Mail400 GPU,、雙核R5_RPU和帶有3核冗余的PMU（平臺性能管理單元）,，即使不依賴外圍算力，也完全具有獨立運行AI算法的能力,。

更為重要的是,，使用Zynq MPSoC還可以極大的簡化外圍BOM，減少節(jié)點從而進一步降低成本和提高整個CMS的可靠性,。據(jù)了解,，基于Zynq MPSOC汽車級器件的CMS方案整體可以達到ASIL-B級別的功能安全目標。RPU由雙核Cortex-R5F構(gòu)成,，互鎖下功能安全等級能達到ASIL-C級,。內(nèi)置的PMU(platform measurement unit,，平臺管理單元)具有系統(tǒng)啟動前的初始化以及軟件測試庫執(zhí)行(STL)和系統(tǒng)錯誤處理功能，可以達到ASIL-C級,，并且可以進行精準可靠的電源管理,。

據(jù)統(tǒng)計，AMD-Xilinx車規(guī)器件目前全球發(fā)貨 2.05 億芯片,，L1 MRB 零召回率,，故障率低于 AEC-Q100 12 FIT 的可靠性要求。

《高工智能汽車》了解到,，美國交通部已經(jīng)啟動攝像頭替換外后視鏡的安全性測試評估,，而中國也有望出臺相關標準，允許取消傳統(tǒng)外后視鏡,、裝有CMS的新車型上市銷售,。

在這樣的背景之下，包括高通,、韋爾股份等各大芯片廠商開始爭相發(fā)力CMS這一市場洼地,。不過，在《高工智能汽車》看來,，無論是從極低時延,、靈活性等，還是安全可靠性,、生態(tài)合作等方面來看,，AMD-Xilinx的FPGA方案在當前的CMS市場具備了極大的競爭優(yōu)勢。