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汽車電子外后視鏡CMS新國標GB15084-2022將于2023年7月1日正式實施。新標準《機動車輛間接視野裝置性能和安裝要求》是在2022年12月29日正式發(fā)布的，屆時新國標將全部替代2013年發(fā)布的舊標準。新標準一大亮點便是規(guī)定了不僅可以安裝電子外后視鏡，還可以取代傳統(tǒng)的光學(xué)后視鏡。

上圖為吉利路特斯配套開發(fā)的電子外后視鏡，產(chǎn)品包括了流媒體后視鏡、電子外后視鏡，其中流媒體外后視鏡采用了1280*720分辨率LCD屏，支持15檔亮度調(diào)節(jié)，攝像頭部分采用斥水材質(zhì)，還可加熱融化積雪，以及盲區(qū)監(jiān)測、開門預(yù)警、后方橫穿輔助等功能。

實際日本和歐洲早就允許電子外后視鏡系統(tǒng)代替玻璃視鏡。歐洲法規(guī)方面主要有UN ECE R46-2016《關(guān)于間接視野裝置及安裝間接視野裝置車輛認證的統(tǒng)一規(guī)定》和ISO 16505-2019《攝像頭監(jiān)視系統(tǒng)的人體工程學(xué)和性能方面的要求和試驗程序》。美國NHTSA在2014年允許使用CMS，但不能完全取代傳統(tǒng)玻璃反射鏡。商用車方面特別開了綠燈，2019年1月起，可以試用5年，用CMS取代傳統(tǒng)的玻璃反射鏡。SAE正在制定的J3155標準則允許乘用車也用CMS取代傳統(tǒng)的玻璃反射鏡。

不過歐美和日本并沒有大規(guī)模流行電子外后視鏡，原因很簡單，想做好電子外后視鏡太難了，成本也太高了，因此除了本田旗下首款純電動微型車本田e標配CMS外，其他如奧迪已經(jīng)量產(chǎn)的e-tron純電動SUV提供的類似功能的選裝（1250歐元，折合人民幣約9500元）以及雷克薩斯選裝（1900美元）。奔馳2019年6月推出的新一代頂級卡車Actors則是全球第一款標配CMS的卡車，CMS系統(tǒng)由博世提供。頂級跑車阿斯頓·馬丁則采用了Gentex的CMS系統(tǒng)，與眾不同的是其屏幕與電子外后視鏡合二為一，沒有單獨屏幕。大眾非常冷門車型，柴油混動近乎概念車的XL1也標配CMS，這款車在2013年上市，2019年復(fù)出，特別增加CMS。

奧迪e-tron上的CMS由西班牙Ficosa供應(yīng)，據(jù)說歷時十年動用近百人才研發(fā)成功，F(xiàn)icosa在2015年被松下收購了49%的股份，2017年再被收購20%的股份，松下已經(jīng)控股該公司。用戶圖形界面則是由中科創(chuàng)達旗下的Rightware公司提供的Kanzi軟件做支持。

已經(jīng)上市的CMS缺點很明顯，首先是噪點和偏色，夜晚塞車時大量的紅色尾車燈會讓顯示屏整個染紅，噪點很大。再有就是LCD屏色彩不正，色調(diào)偏冷。其次是不夠流暢，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。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?a class="article-link" target="_blank" href="/baike/1573482.html">驅(qū)動芯片等一系列過程等待刷新的延遲。而目前的CMS系統(tǒng)好的能做到大約50毫秒，差的近100毫秒。

要做一款好的電子外后視鏡，難度和成本都很高。筆者設(shè)計了一款理想的電子外后視鏡。先是圖像傳感器的選擇，必須選擇高動態(tài)范圍的圖像傳感器，至少140dB，這樣才能避免夜間的噪點，同時進出隧道時也能避免致盲。再有像素也要有200萬像素，否則也容易有噪點。幀率也要是60fps。像素也不能太高，CMS顯示屏的尺寸通常是7英寸或8英寸，像素太高也顯示不出來優(yōu)點，對處理器負擔也有點重。豪威的OX03C10是首選，還有索尼的IMX490，不過IMX490有540萬像素。

接下來選擇顯示屏，目前車載液晶顯示屏最高為60Hz，也就是說至少有16.7毫秒延遲。這也是為什么游戲筆記本電腦屏幕不斷提高的原因，目前游戲筆記本電腦屏幕最高有165Hz的。

奧迪很奢侈地訂制了三星7英寸OLED顯示屏，分辨率1280*1080。OLED顯示屏響應(yīng)時間最高不低于2毫秒，大部分都是微秒級的，OLED的另一個好處是色彩比較正，OLED屏最差也能達到105%NTSC色域，而車載LCD屏一般是45-75%的NTSC色域。OLED的功耗也略低，同時也稍微薄一點。

CMS顯示屏最佳選擇是OLED。目前量產(chǎn)的最小尺寸的OLED車載屏只有和輝光電的M800FBM1.A.

圖片來源：和輝光電

確定了顯示屏和圖像傳感器后就是圖像處理了。

德州儀器的CMS系統(tǒng)框架圖

圖片來源：德州儀器

德州儀器的CMS系統(tǒng)框架圖，這里選擇解串行，如果不怕軟件太復(fù)雜，還可以選擇以太網(wǎng)連接，在攝像頭上加入以太網(wǎng)物理層芯片，或許還需要加一個以太網(wǎng)交換機芯片。

不計成本的話，圖像處理的最佳選擇是Xilinx的XAZU4EV，這與其說是一個FPGA，不如說是SoC。它是針對車載環(huán)境設(shè)計的視頻處理芯片。

XAZU4EV簡介如上表，內(nèi)含4核Cortex-A53，雙核Cortex-R5實時核心，特別內(nèi)嵌H.264/H.265視頻編解碼單元，也有車規(guī)級標準封裝的SFVC784封裝。FPGA可以自行定義接口，避免增加外圍視頻轉(zhuǎn)換芯片，也減少了延時。據(jù)稱基于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，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）。

XAZU4EV一切都好，就是太貴，差不多要400美元，CMS的精密注塑外殼開模（能抵擋高壓水槍的沖擊）、加解串行8顆芯片（視頻輸出還需要4顆加解串行芯片）、加上車規(guī)級攝像模組、昂貴的連接器和線纜、兩個OLED顯示屏，整套CMS估計BOM成本要650美元，這個價格顯然太高了。

次優(yōu)選擇采用Nextchip的NVP2650D做主芯片，BOM成本估計可以降低到200美元左右。

NVP2650的內(nèi)部框架圖

圖片來源：Nextchip

上圖是NVP2650的內(nèi)部框架圖，Nextchip的NVP2650D圖像信號處理器（ISP）將兩個NVP2650 ISP內(nèi)核集成在一個封裝中，可同時處理兩個OX03C10傳感器捕捉的圖像，并使用單個ISP以60幀/秒的幀率提供雙重完整LFM圖像輸出。此外，NVP2650D提供10/12位壓縮RAW輸出和24位未壓縮HDR 輸出，以進一步提高明暗對比強烈的場景的圖像質(zhì)量。NVP2650D缺點是兩路1920*1080分辨率下只能30fps，因此需要用兩顆NVP2650D?？紤]到將來需要OTA，恐怕還得再加一片以太網(wǎng)物理層芯片與NV2650D的PCIe連接。

這樣的成本還是有點高。如果采用混合后視鏡，就是玻璃后視鏡加電子外后視鏡，那就可以降低標準，不用OLED顯示屏，采用1280*800的LCD屏，也不采用昂貴的高動態(tài)圖像傳感器，像素低至130萬像素，BOM成本可以大大降低到150美元乃至更低。

瑞薩的AHD示意圖

圖片來源：瑞薩

瑞薩的AHD示意圖，只做電子外后視鏡，中間的V3H可以不要。所謂AHD就是模擬高清，NVP2650D也支持AHD。新型RAA279971 AHL編碼器和RAA279972解碼器使用調(diào)制模擬信號傳輸視頻，傳輸速率僅為以數(shù)字方式傳輸高清信號所需傳輸速率的1/10。較低的傳輸速率意味著可以使用非屏蔽雙絞線（UTP）電纜和標準低成本連接器，也可使用現(xiàn)有的傳統(tǒng)模擬視頻電纜和連接器。RAA279972可以直接輸出BT.565格式的合成視頻信號，TW8846/8847都可直接接收。這樣省了4顆加解串行芯片。