LiDar 还在磨磨蹭蹭，800 万像素摄像头都上车了
2021 年被誉为激光雷达元年的原因不仅仅是因为今年上半年蔚来 ET7、极狐阿尔法 S HI 版、小鹏 P5、长城摩卡和智己 L7 等车型的发布，给出了激光雷达落地的预期，同时也因为我们也在资本市场上，见证了激光雷达的魔法。
可是，相比于 PPT 味道还没散去的激光雷达，隔壁的 800 万像素摄像头已经率先实现了量产。
01车载 800 像素摄像头元年
第一个吃螃蟹的，是 2021 款理想 ONE。
2021 款理想 ONE 变贵了一万，让许多老车主心里复杂。产品力的提升似乎告诉大家，早买早享受这个概念对于还处于快速发展阶段的智能电动车行业，似乎并不完全成立。但是这些也都不重要，因为新款理想 ONE 获得了全世界第一个量产车载 800 万像素摄像头。
800 万有多清楚？
比如现在最主流的 4K 电视，4K 指的就是电视画面在横向上大约有 4 千个显示不同颜色的小方块，也就是像素（实际上是 3,840 个）。而这个电视在纵向上有 2,160 个像素。
把纵横的像素数量相乘，得到的就是 830 万像素。这就是 800 万这个数字背后的根据。
目前绝大多数配备辅助驾驶的车型使用的主摄像头的都在 130 万像素上下，相当于 960p 的分辨率。而小鹏 P7 的摄像头为 200 万像素，有 1080p 的分辨率，但也只是第一代全高清电视的清晰度，和 4K 或者是 800 万像素相比，只有 1/4 的清晰度。
上图很直观地对比了视角（FOV）同样为 30°，但像素分别为 730 万 和 130 万的摄像头在 160 米外的成像效果。后者在这个范围已经一片模糊，但前者依然可以分辨出横幅中的文字、限速的数值以及地面上的物体。也就是说，同等条件下更高像素的摄像头可以让你看得更远，而且看见更小的东西。
02实际体验
800 万像素给理想带来了什么？
新款理想的摄像头的 FOV 为 120°，相当于是一个大广角。对比老款的 130 万像素以及 52° 的 FOV，像素增加了约 5 倍，而视角也是原来两倍以上的宽度。
由于增加的像素比视角的幅度要大，新款理想 ONE 可以说是全视角范围内都提升了识别能力。在实际体验中，2021 款理想 ONE 的过弯能力显著增加，并成功通过了在我们 42Mark 项目中被誉为 A 级魔鬼弯的高架匝道路段，一雪前耻。
到这里，可能有人会说新款 ONE 上的这颗 800 万像素摄像头的有效视距为 200 米，相比之下，只有 120 万像素的 Model 3 给出的有效视距为 250 米。这不打脸吗？
事情其实没有这么简单，但也没有那么复杂。特斯拉之所以可以靠 120 万像素的摄像头看到更远，是因为它用了三个这样的摄像头，分别拥有不同焦段。看得最远的是一个窄视角的长焦端摄像头。相比于特斯拉的三个扇形，理想的视野范围就是单个更大的扇形，在远距离也能提供更广的视角。
除了摄像头性能提升，改款理想 ONE 新添了四个角雷达，是不是因为角雷达导致的弯道性能上升？其实事情也并不是这样的。角雷达主要的作用是在换道时用来侦测变道轨迹上的车辆，却无法检测车道线或道路的走向。毕竟不是所有的地方都是单车道且带有墙壁的高架匝道，过弯能力主要还是看摄像头能提供多少路面的语意信息。
上来就是 11 个的蔚来
如果说理想 ONE 靠 1 个前视 800 万摄像头来追平甚至超越主流的低像素 3 前视摄像感知方案是一种性价比高的行为，那么蔚来在将在明年 Q1 交付的旗下第一款轿车 ET7 上搭载 11 个 800 万像素摄像头的土豪做法，就是想把感知能力彻底提升。从蔚来公开的对比图可以看出，采用 800 万像素摄像头后，车辆、行人、桩桶的的识别距离都提升了 3 倍。
高像素摄像头在用户体验上，可以说是只有优点。看得更远就代表能更早地看到车辆目标和 VRU（Vulnerable Road User，弱势道路使用者）目标，可以提前做很多规避的行为，带来更顺畅的辅助驾驶体验。
而在不久的将来逐步开放的城市 NoA 场景中，在更宽的视野下看得更清晰就代表着能更好地对路面上的小型障碍物以及横穿的 VRU 有更准确的识别，这些近距离的 VRU 鬼探头场景，正是是毫米波雷达束手无策的 corner cases。
03高像素背后的技术
车载摄像头模组由镜头（lens）、图像传感器（CIS）、图像信号处理器（ISP）等主要组件构成。镜头把光线聚焦到 CIS 上，后者产生图像信号并输入 ISP 中做进一步的图像处理。
一个摄像头的分辨率多少，由 CIS 上的像素数决定。但整体成像表现还要综合考虑镜头的性能以及 CIS 本身的能力以及 ISP 的功能。
论拍照和视频画质，其实手机摄像头可以秒爆任何一款车载摄像头。但是车规并不是消费电子上的零件能满足的。
车规的挑战
相比手机摄像头，车载摄像头需要在高低温、湿热、强微光和振动等复杂工况下保持工作稳定。镜头材质也必然是玻璃，而不是塑料。
受限于搭载空间和成本，CIS 的尺寸不可能无尽增加。高像素化理论上意味着单个像素尺寸减少，低照度场景性能降低，但显然这些都不允许发生。
产品解析
我们就拿行业头部企业豪威的车规旗舰产品来介绍一下车规 CIS 需要具备什么样的能力。
同品牌的 130 万像素车载 CIS 有足足 4.2 微米的像素间距，却只有 120 dB 的动态范围。但这款 830 万像素的车载 CIS，虽然每个像素只有 2.1 微米，但实现了 140 dB 的高动态范围（HDR）和 LED 频闪消除功能（LFM）以及更低的夜间噪点。
高动态范围（HDR）有什么用？设想一下在你从黑暗的隧道出来，如果你的摄像头不能在这些场景下清晰辨认车道线等重要目标，那么将会对车辆的辅助驾驶规控和行车安全产生极大的负面影响。
LED 的闪烁对于手机用户来说，只是你拍出来的作品的专业度问题。但对于汽车来说，可能会造成道路信息的读取错误。所以，LFM （LED 频闪消除）是一个在手机摄像头上不太常见，但却是车载摄像头必备的功能。
对于上述能力，CIS 厂商需要掌握的是空间域曝光和双转换增益能力。而车载摄像头 CIS 厂家中，豪威和索尼在这方面的技术储备占优。
04高像素车载摄像头是必然的
电视、显示器、手机、摄像设备都开始纷纷进入 4K 时代，显然对应 4K 以及更高画质的摄像头正在成为主流。消费电子对高像素的追求，显然也会在产能的偏重中体现出来。
虽然因为更严格的车规要求和更复杂的功能要求，车载摄像头的研发进度必然会晚于消费级摄像头。但消费市场的需求在推进车载市场的技术升级是显而易见的。
芯片的算力提升和车内网络的带宽也是高像素化的推进力之一。为了应对 ET7 的感知系统每秒生成 8 GB 的数据量，蔚来也给它配备了 4 块 Orin 芯片，算力高达 1,012 TOPS。连接一下这前后逻辑，我们可以发现在某种程度上，摩尔定律也是推进像素增加的原动力之一。
李想所想
理想在发布改款理想 ONE 时说，
激光雷达变得越来越便宜，摄像头越来越贵，一个 800 万像素的摄像头要贵四五倍，800 万的像素用完了以后就会往 2,000 万的像素上去看的，那个价格会更贵了。看四五年以后，可能 2,000 万像素的摄像头会跟激光雷达一个价格。
到时候，2,000 万像素的摄像头和激光雷达会不会是相同的价格不好说，但是摄像头在量产激光雷达没出现之前，甚至在后者出现后都会是智能驾驶系统中关键的组件。在视觉上只能提供形状信息的激光雷达，不可能完全取代摄像头所提供的视觉信息，而视觉信息也是目前在自动驾驶算法中最重要的信息来源。
特斯拉的主张
马斯克对于激光雷达的态度就是「谁用谁傻X，谁用谁完蛋」，而特斯拉的自动驾驶负责人 Andrej Karpathy 表达得更加有理有据。
Karpathy 称，特斯拉的最大优势就是：
量产车中顶尖的垂直整合能力。特斯拉可以从销售的以百万辆为单位汽车中收集驾驶数据； 刚发布的 Dojo 超级计算机群则可以对海量的数据进行自动化的标注并训练其神经网络以进行快速迭代。
Karpathy 表示如果该系统继续改进，特斯拉可能会让激光雷达彻底过时。
分辨率的尽头
根据影像专家 Roger Clark 的理论，人眼的分辨率可达 5.7 亿多。相比之下，目前已知的视觉感知能力最强车型蔚来 ET7，车外视觉感知能力的总像素也就 8,800 万，远没有达到人眼。
如果以人眼为终极目标，单个车载摄像头的分辨率将会达到 5,000 万像素级别，如果按照电视的高清规则，则相当于 10K。
05智能出行生态才刚刚开始
自动驾驶概念相比智能手机爆发晚了整整十年，手机市场已慢慢进入存量竞争，但自动驾驶市场才刚开始。还根据 Yole 的报告，汽车摄像头模组市场规模将在 2025 年达到 81 亿美元。
只有到了路上所有车都能达到 L5 的时候，自动驾驶才是一个不需要被衡量性能的标准配置。显然，感知能力的军备竞赛是一个漫长且持续的过程。
显然，车载摄像头产业链是一个投资者们值得关注的持续火热的赛道。考虑到安全因素，汽车厂商倾向于选择技术成熟、品质有保障的零部件厂商，因此车载零部件厂商进入市场体系获得评级需要更长的认证周期，行业壁垒较高，头部效应将会明显。（上图为 2019 年数据）
不知道大家有没有注意到，最近上线的特斯拉 FSD beta V9，在夜间行驶时是有打开远光的需求的。同样，在我们的 42Mark 测试中也发现，开启 AP 的特斯拉在夜间过高架弯道时，也会时不时地闪烁远光，以达到补光作用。
增加像素而提升分辨率是在空间维度上让车子看得更清楚，而夜间能力的提升，等于是让车子在时间维度上看得更清楚。所以，针对全时域的图像处理能力的比拼，才是高像素化的大前提下改变目前的市场占比格局的因素。
撰文：42号电动性能控
编辑：莱因哈特烦恼