前一段时间回家了一下,老家那边真是秋高气爽,都不想回来上班了继续说记录仪吧,上次说到了图像传感器,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。