曆經百年，汽車玻璃後視鏡已經發生了翻天覆地的變化，從最早的梳妝用，到後來的安全行車必備，再到如今的高度智能化電子化。電子後視鏡（CMS）的出現，讓後視鏡再創輝煌。
《高工智能汽車》獲悉，由于電子後視鏡具備視野大、盲區小、受天氣幹擾小等優勢，目前包括奧迪、奔馳、雷克薩斯、威馬、通用、現代等越來越多車企釋出了搭載電子後視鏡的全新車型，未來取代傳統後視鏡将是大勢所趨。
相關資料顯示，國家強制性安全标準GB15084有望在今年正式釋出、明年1月1日開始實施，屆時取消傳統外後視鏡、裝載CMS的新車型将被允許上市銷售。
這就意味着，一個全新的CMS前裝市場大門即将開啟。根據相關資料顯示，全球年度汽車總銷量大約在8000萬輛左右，CMS法規的推動将直接催生千億級規模的新賽道。
目前，市場上很多零部件供應商在評估傳統的SoC晶片，例如：IVI中控顯示晶片、DVR記錄儀領域的器件甚至是消費類安防監控晶片來實作CMS的設計。
不過，根據目前搭載CMS并已經量産的幾款車型的效果來看，傳統的SoC晶片類方案在CMS系統的表現似乎有些 “水土不服”。
例如，搭載Ficosa電子外後視鏡方案的AUDI e-Tron，整個畫面普遍感覺偏色，尤其是在倒車燈、刹車燈的光污染下，存在暗态噪點較大、彌撒和鬼影較多以及流暢度不佳等問題。而全系列标配CMS的網紅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。
圖檔來源：ficosa官網首頁
圖像來源：國外視訊網站
CMS系統是否應該采用智能座艙方案？
早期，絕大部分人對于電子後視鏡（CMS）的認識還停留在倒車後視鏡、流媒體後視鏡（安裝于車内駕駛員上方）等影像産品，認為電子後視鏡（CMS）就是簡單的顯示屏+攝像頭組成的車載應用。
但是，結合以往海外成功量産CMS的經驗可以明顯看到，CMS是完全差別于人們傳統了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要求以及多種車型的内外飾法規和實驗标準限制，目前市場上還沒有一套傳統的SoC方案可以滿足各類車型的CMS系統要求。
與此同時，由于各國的法規要求和功能安全級别存在巨大的差異，智能座艙或者自動駕駛域控制器相容取代CMS，俨然行不通。E/E架構下的CMS将會是現階段的主流形式。
事實上，與上文所說的圖像偏色等問題相比，CMS的整體時延名額更值得關注。背後的原因在于，人們從傳統玻璃反光鏡中看到的景物是光速的，但如果采用數字錄影機系統，整個系統的時延控制将會面臨巨大的挑戰。時延不僅僅會影響到使用者對于“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規定了系統時延的下限，但是在通訊、半導體、人工智能、資料處理、自動駕駛等科技領域，低時間延遲都是開發者為改善使用者體驗而追求的目标。
1、“使用者體驗”至上的CMS系統的主客觀名額下的“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覺的最佳幀率，一般來說人類是感覺不到1秒1000幀圖檔和60幀圖檔之間的差别的，但幾十毫秒以上的延遲則會讓大部分人感覺不舒服。
是以，業内普遍認為60fps可以作為一個最佳幀率，并以此來決定“輸入延遲”的上限。如果顯示器的幀數是1fps（即1秒播放一幀畫面），就意味着螢幕對于輸入做出的反應時間需要在0-1秒之間。如果剛好在螢幕重新整理前輸入，可能螢幕就會立刻反應，一旦在重新整理之後輸入，則需要等待1秒鐘才能在螢幕上看到動作，這就造成了輸入延遲。按照人類圖像感覺的最佳幀率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、圖像處理以及轉換成顯示器支援的格式、最終傳輸到螢幕驅動晶片等一系列過程等待重新整理的延遲。由于這一處理過程極其複雜，導緻整個CMS系統無法做到像光學反光鏡那樣的光速呈現。
那麼，CMS系統的時延需要低于多少，駕駛員才感覺不出延遲呢？有業内人士表示，每個人的感官不一樣，但理論上來講，錄影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，整個系統的延遲就可以無限趨近于光速。
不過，在現實過程中，CMS根本無法做到點對點的同步，尤其是基于傳統SoC方案。這背後的原因在于，傳統SoC每個子產品的上電時序和要求不同，同時子產品之間的同步需要緩存以及作業系統的介入，進而導緻時間同步關系極其複雜且互相依賴。
是以，非專用、針對性設計的SoC晶片很難将CMS系統的整體時延控制在80ms以内。如果要縮小CMS系統的整體時延，隻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、整個系統延時上限不要超過40ms為最優，這也符合PAL制的影片25fps，每幀40ms的大衆樸素認知。如果“使用者體驗”才是CMS普及化的一座大山，那麼極低延遲時間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，法規的修訂已經開始考慮将CMS體驗導緻的客訴納入其中，後續車廠将對此進行“召回”。
2、系統穩定性和耐久性要求極高。不同于傳統的汽車後視鏡，電子後視鏡在駕駛員上車後便得一直工作。一旦電子後視鏡系統出現螢幕當機、相機故障的情況，便無法有效顯示盲區路面的情況，這對于駕駛者并線決策來說将是災難性的結果，這也對整個CMS系統的穩定性、耐久性提出了很高的要求。
3、CMS産品作為智能網聯汽車必備的安全件，其場景的複雜性将對ISP信号處理器的硬體統計、算法處理提出了更高的要求，例如多彩的車身、後車燈的照射。其整個色彩色系和AE穩定性的處理，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，事實上目前很多主流的ISP均不能很好的解決現有的已知問題，如文章開頭所講。
同時，CMS的主觀圖像名額客觀化也是一個難點，圖像品質的評估和名額的把控需要依賴昂貴的裝置以及專業的團隊支援，CMS的圖像調試不僅僅涉及到ISP的圖像品質（IQ），同時還要同步調整顯示器的顯示品質（PQ）。而目前國内同時具備這兩個專業能力和相關裝置的企業并不多，就圖像而言，國内外目前大多數還處于依賴調試工程師經驗作為使用者體驗的“天花闆”的狀态。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ISP或者SoC比起來，在苛刻的名額需求下，傳統SoC或者ISP其圖像調試服務團隊的IQ優化能力就是該産品的“上限”了，而對于基于FPGA的ISP而言，IQ優化僅僅是個開始，ISP硬體流水線和核心算法也可以進行調整或者重構，這一切不僅不影響産品的開發周期，反而可以提高核心競争力。
據多位業内人士和主機廠相關專家表示，在法規标準還在陸續更新的特定環境下，具備極低延遲時間、硬體可更新、可靈活适配等優勢的FPGA方案，無疑是CMS系統的最佳選擇。快速上車Demo和法規實施後快速合規審查，進而不需要改變原來的設計，FPGA這個特性無疑是目前CMS企業最為期待的方案。
現階段，包括Gentex和梅克朗等已經成熟量産的頭部供應商，其傳遞的CMS系統均使用了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系統最佳的晶片方案是什麼？
衆所周知，電子後視鏡（CMS）産業還處于發展的初期階段，不僅法規标準尚未落地，CMS系統的硬體和軟體技術也在不斷的更新當中。
比如，市面上CMS系統使用的液晶螢幕解決方案很容易導緻駕駛員産生視覺疲勞，而攝像頭的清晰度、視野、光成像能力等也存在一定的問題，後續都會專門針對CMS系統進行更新疊代。
AMD-Xilinx大中華區汽車業務發展經理花盛表示，FPGA方案可以最大限度地滿足不同客戶的差異化需求，即便是螢幕或者錄影機等核心物料的更換，隻需要針對硬體特性直接更新邏輯單元和核心功能即可，進而大幅降低了CMS廠商、整車廠的開發周期和成本，加速了CMS産品的量産上車。
據了解，AMD-Xilinx 聯合其合作夥伴iWaySense共同打造了針對CMS産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，具有優秀的圖像品質的同時，還可以實作極低的時延。此外再結合圖像調試夥伴iWayLab的先進圖像實驗室和調試服務保障能力，以及國内本土化團隊，可以進一步加速主機廠CMS項目的上車和量産。
花盛表示，基于AMD-Xilinx圖像IP合作夥伴iWaySense提供的iWayCam CMS系列專用圖像處理IP解決方案，可以根據顯示器和圖像傳感器的特性進行深度适配，使雙方都工作在最佳時序下，進而實作極低延遲時間和保證優秀的性能。
與此同時，靈活的設計可以支援最新最先進的傳感器和螢幕顯示技術，并且能夠實作開啟LED閃爍抑制式下還能保持140db的高動态範圍的能力，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，系統時延在常溫下極限可以做到≤9.6ms（受限于螢幕顯示的瓶頸）。
“目前，市場上還沒有針對CMS系統專用的ASSP/ASIC器件架構。同時，CMS技術還在持續疊代的過程當中，直接采用現有的ADAS視覺ASIC晶片或者固定的CPU、GPU方案，Demo也許問題不大，但是合規量産恐怕還需要有很長一段路要走。而部分內建電路廠商即便規劃此類的專用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産，周期估計也要3-5年。是以，短期内沒有比AMD-Xilinx FPGA更适合CMS系統了。” AMD-Xilinx相關負責人補充表示。
實際上，從車廠需求端來看，目前部分車廠會将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作一系列人工智能的功能。這就意味着，CMS的圖像資料要輸送給不同的“域”在未來也是極有可能的，而這種需求就必須要求晶片方案要具備極大的靈活性以及相容不同協定的能力。
AMD-Xilinx的FPGA及SoC器件支援全球90%以上的實體層和協定層，這點在5G等要求更高的通訊領域已經得到了充分的證明。同時，AMD-Xilinx 的Zynq MPSoC晶片内部的FPGA及IO資源可以支援多路4K@30fps的傳感器接入能力，可以靈活橋接和适配各種接口，也可以實作ISP等圖像處理算法。
此外，Zynq MPSoC系列器件還内置了4核Cortex-A53的APU、Mail400 GPU、雙核R5_RPU和帶有3核備援的PMU（平台性能管理單元），即使不依賴外圍算力，也完全具有獨立運作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，減少節點進而進一步降低成本和提高整個CMS的可靠性。據了解，基于Zynq MPSOC汽車級器件的CMS方案整體可以達到ASIL-B級别的功能安全目标。RPU由雙核Cortex-R5F構成，互鎖下功能安全等級能達到ASIL-C級。内置的PMU(platform measurement unit，平台管理單元)具有系統啟動前的初始化以及軟體測試庫執行(STL)和系統錯誤處理功能，可以達到ASIL-C級，并且可以進行精準可靠的電源管理。
《高工智能汽車》了解到，美國交通部已經啟動攝像頭替換外後視鏡的安全性測試評估，而中國也有望出台相關标準，允許取消傳統外後視鏡、裝有CMS的新車型上市銷售。
在這樣的背景之下，包括高通、韋爾股份等各大晶片廠商開始争相發力CMS這一市場窪地。不過，在《高工智能汽車》看來，無論是從極低延遲時間、靈活性等，還是安全可靠性、生态合作等方面來看，AMD-Xilinx的FPGA方案在目前的CMS市場具備了極大的競争優勢。