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【行车记录仪的秘密三】图像处理器
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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,
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