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ARM首款为ADAS开发的ISP芯片,将怎样解决汽车的图像处理问题?

导读: 去年被软银 310 亿美元收购的 ARM——这家移动界芯片的「武林盟主」,正尝试进入一个新兴领域。

去年被软银 310 亿美元收购的 ARM——这家移动界芯片的「武林盟主」,正尝试进入一个新兴领域。

ARM首款为ADAS开发的ISP芯片,将怎样解决汽车的图像处理问题?

95% 以上的智能手机都搭载了 ARM 架构的芯片,而这还不够。ARM 在上月底又宣布在图像信号处理领域(ISP)取得重大突破,推出首款完全自研的针对汽车领域的 ISP:Mali-C71。

ARM首款为ADAS开发的ISP芯片,将怎样解决汽车的图像处理问题?

虽然市场上有大量的 ISP 供应商,这是一个不断增长、也是竞争非常激烈的市场。但 Mali-C71 有一个显著的特点:ARM 想利用这款芯片激进地攻占高端市场。

2016 年, ARM 收购成像技术开发商 Apical,后者专门从事 ISP 和计算机视觉技术开发——这是两个快速增长的市场,又能与 ARM 既有产品线很好地融合在一起。随着 ARM 新近成立的成像部门(new imaging division),这使得 Apical 以前的产品路线图成为现实。

Mali-C71 是 ARM 首款专为高级驾驶辅助系统(ADAS)设计的 ISP,也是 ARM Mali Camera 系列的第一款产品。

ADAS 是一个「有利可图」的市场。据市场研究公司 Strategy Analytics 公司的数据,未来几年,中型车(如大众高尔夫)将至少配置 3 个摄像头;而到 2023 年,绝大部分市售高端汽车将装有至多 12 个摄像头。

ARM 的期望——实际上也是行业大部分公司的期望:汽车将拥有越来越多的处理器,汽车电子化程度将越来越高。虽然自动驾驶汽车是最终目标,但现实情况是,大规模量产的自动驾驶汽车离消费者还有相当长的时间。因此,ARM 更加直接关注处理器的设计,以此提高 Level 1 和 Level 2 级别辅助驾驶的某些功能。ARM 希望在汽车上搭载摄像头的数量成倍增长,ARM 的目的很明确:成为处理这些摄像头数据的供应商或为这些供应商提供 IP。

ARM首款为ADAS开发的ISP芯片,将怎样解决汽车的图像处理问题?

从功能的角度看,Mali-C71 是一款高性能的 ISP:能够提供高达 24 档(24 stops)的超宽动态范围(UWDR)——在某些情况下,所提供的细节甚至超出了人眼所能辨识的范围。这意味着在如 ADAS(高级驾驶辅助系统)中能更容易区分日光中的阴影。

Mali-C71 像素吞吐量高达 1.2GPixels/秒,即每秒钟 12 亿像素。最多可同时支持四个不同的摄像头,每个摄像头最高可达 4K 分辨率。如果想要在汽车上放置超过四个摄像头,厂商可以选择设置多个 ISP 来协同工作。

ARM首款为ADAS开发的ISP芯片,将怎样解决汽车的图像处理问题?

ARM首款为ADAS开发的ISP芯片,将怎样解决汽车的图像处理问题?

*为了在光线充足的情况下探测物体,摄像头必须具备足够的动态范围来对所获取的情景中的所有元素进行辨识

动态范围和可靠性特性是 ARM 专注的两个重点。前者对 ADAS 应用非常有用,后者在行驶过程中对物体识别至关重要,Mali-C71 的最终目标是有效和恰当地处理成像数据。

最好的单反相机只能达到大约 15 档的动态范围,而 Mali-C71 则可以通过多次曝光来处理相当于 24 档相机的动态范围,对采集的数据进行去噪与合成,从而得到一幅超宽动态范围的图像,并将它发送到显示设备或计算机视觉引擎。

汽车需要在黑暗以及日光下「看」得清晰——由于行业中许多人的最终目标是做全视觉(无激光雷达/雷达)自动驾驶--C71 需要支持足够的档位去捕捉这些动态范围。

ARM首款为ADAS开发的ISP芯片,将怎样解决汽车的图像处理问题?

将智能手机或者消费级视频摄像机中所使用的标准摄像技术整合到汽车内是不可行的,因为这一类复杂摄像技术必须能够在极端条件下对图像进行快速的处理和分析,并且符合严苛的汽车安全标准的设计要求。

据雷锋网了解,ARM Mali-C71 正是为了应对这样的挑战应运而生,在其设计过程中完全考虑到了 ADAS 片上系统(SoC)的需求,包括根据极端的照明和气候条件作出调整。

当摄像头被用作 ADAS 的输入时——例如,作为行人保护或者驾驶员疲劳检测系统的一部分时——它需要满足最严苛的可靠性和功能性安全标准。

ARM 表示,Mali-C71 的设计满足包括 ISO26262、ASIL D、IEC 61508 和 SIL3 在内的功能性安全标准,并将提供针对这些标准的安全包。该图像信号处理器有超过 300 个专用故障探测电路,能够提供低延滞和先进的错误检测。

此外,ARM 提供用于控制图像信号处理器、传感器、自动白平衡以及自动曝光的所有参考软件,并计划开发完整的、ASIL 合规的汽车软件。

ARM首款为ADAS开发的ISP芯片,将怎样解决汽车的图像处理问题?

尽管 ARM 还没透露具体的合作伙伴,但他们已表示 Mali-C71 的首个合作伙伴已经开始打造硅晶样品。Mali-C71 最终的客户是汽车厂商。不过,即使芯片设计师采用了它,可能要等几年之后才会出现在量产车型中。

从硬件上看,大多数汽车厂家认为目前的汽车电子硬件使用周期要比消费类电子产品周期长很多,比如手机是 2 到 3 年,而汽车是 5 到 8 年。从使用环境看,汽车处于动态使用,手机的使用则偏静态。汽车要保证生命安全,而手机在面临极寒或者极热产生的不正常状态下不涉及生命安全。

这些理由足以吓退汽车厂家的变革,当然,这背后还有更多的供应链利益关系与博弈。这也意味着通过 ADAS ISP 进入汽车领域的 ARM,必须做好长期「打仗」的准备。


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