車載視頻監控已經成為數字視頻監控技術所覆蓋到的重要應用領域，出于對汽車及駕駛安全性等多方面考量，所涉及視頻和視覺系統必須穩定可靠，其中對于視頻傳輸就有了更加嚴格的要求。視頻傳輸數字化成為發展的必然趨勢，先進視頻傳輸(Advanced Video Transfer，簡稱AVT)作為一種數字同軸高清視頻傳輸技術，以其優越的圖像性能和突出的系統特性，全面支持車載高清視頻設備的視覺無損和實時傳輸，有益于從視頻記錄擴展到ADAS相關的視頻應用。本文首先分析AVT技術在同軸高清數字化的技術特色，然后結合實際應用介紹相關的系統方案及實現，最后展望其對提高車載視覺應用安全性前景。

　　汽車視覺的理想照進現實

　　在視頻監控開始普及之后，交通就成為該行業拓展應用的一個重要領域。除了在道路上實施視頻監控，在車輛內部也在逐步加裝車載視頻設備，以便及時采集視頻信息并進行后續處理，這就開啟了車載監控的時代。早期車載視頻系統主要為視頻紀錄儀，其目的就是將車輛行駛過程中周邊的視頻圖像記錄下來，往往只在車內前部安裝攝像頭，將采集到的視頻進行數字壓縮并存儲，對分辨率和延遲并沒有太高要求。為擴展視頻監控范圍，又在后部加裝攝像頭，增加記錄通道。多路視頻可以分別處理，或者傳輸到前端處理器進行合成，對信號傳輸的手段和質量也沒有特別要求。

　　隨著智能視頻處理技術的出現，裝在車內的攝像頭采集的視頻可以進行實時分析處理，從而及時對行車中可能出現的狀況提供預警或警示，這時的車載設備就具有一定的視覺功能，由此可以達到輔助駕駛作用。車載視頻系統按應用可以分為兩類，一類是360°全景視頻行車系統，也稱作環視系統；另一類為汽車后視監控系統。下面介紹其所涉及的系統組成和視頻傳輸方式。

　　如圖1所示為360°全景行車系統組成，在汽車的前后左右，各有一個攝像機和一個主機組合而成，四個攝像機都采用魚眼鏡頭采集廣角畫面，并送入主機中對圖像進行拼接、修剪等處理，生成一個360°全景的畫面，再輸出到LCD顯示器。目前市場上主流的360°全景產品主要以標清的方案居多，主要原因首先在于其像素低時，對全景主機方案的主處理器能力要求不高。隨著越來越多的主機芯片提供廠商的介入，處理器性能越來越強大，從雙核到四核，甚至到八核。

　　所以，處理器能力的問題基本已經得到解決，其性能足夠強大以支撐高清視頻的負荷。其次就是車載屏曾經的1280*600分辨率不高，隨著720P高清分辨率車級顯示屏的普及，對車載高清監控的需求也就變得更加急迫，每個攝像機都需要通過線纜穩定可靠地傳輸高清視頻信號到主機，所以提供高容量和高可靠性的數字高清視頻傳輸手段勢在必行。

圖1.360°全景行車系統組成

　　汽車后視監控系統是在行車記錄儀之上產品形態的一個大的轉折，從之前的以一種產品規格滿足所有用戶變成以不同規格、不同配置來滿足更多用戶的需求的產品細分市場。在360°全景行車系統普及之前，對汽車后視監控系統的需求非常高，據悉市場容量月出貨量達百萬套以上。因為該方案價格低廉，且安裝方案簡單，只需要在車尾牌照燈處安裝一個小型攝像頭，汽車開始倒車時屏幕自動切換到倒車攝像頭的影像，以達到輔助車主倒車之功能。同樣，隨著高清屏的普及，越來越多的車主對高清攝像頭的需求也就越來越迫切，所以關注于汽車后視應用，數字高清同樣面臨著很大的機遇。

　　隨著產品的逐漸起量，有更多的主控芯片提供廠商參與競爭，例如，全志主推T3系列和V系列芯片；聯發科推出智能后視視頻芯片；美賽達是應用聯芯1860芯片最具代表的方案商；瑞芯微與英特爾聯手推出的代號為Sofia3G-R也將實現量產；也有玩家搭載高通平臺等方案。

　　視頻傳輸在車內的創新手段

　　數字高清視頻傳輸技術對于提高車載視頻設備的性能和品質具有非同尋常的意義，不僅用于提升車載視頻源的圖像質量與清晰度，而且在于提供視覺無損和實時的視頻傳輸手段。在車載市場上既有前裝設備和后裝設備的需求，都期待著在高清視頻傳輸中采用更有效和更可靠的創新手段。

　　縱觀汽車內部的連線非常復雜，并且對可靠性的要求非常高，而留給視頻連接的選擇性并不多。普通的AV音視頻線纜顯然是不適合在車內采用，那么就需要考慮選擇同軸線纜或以太網線。對于高清視頻傳輸，同軸高清傳輸體制目前較為流行，其中模擬同軸高清傳輸體制主要應用于高清視頻監控相機，如AHD、HD-TVI和HD-CVI，而數字同軸高清體制就非AVT莫屬啦。

　　HD-TVI、HD-CVI、AHD是一種基于同軸電纜的高清視頻傳輸規范，屬于模擬高清解決方案，采用通過幀內加頻的模式來實現，只是各自增加頻率的大小不一樣而已，而實現手段與方式基本一樣。這種實現方式的優點是方案成本低廉，相對標清效果其圖像畫質能提升到100萬200萬像素，也就是所謂的模擬高清，然而，因為終歸是通過幀內加頻的方式來提升圖像的像素點，導致其幀內頻率增加，所造成的圖像亮色干擾也就難以避免。雖然，通過ISP處理能夠彌補部分人眼察覺的缺陷，使得這類方案在工業監控市場有所普及，但是，對于車載市場而言，視頻除了滿足人眼的觀賞以外，主控芯片平臺還需要采集視頻來做智能分析處理，達到機器視覺的效果，如自動泊車技術及更多輔助駕駛，及未來無人駕駛技術都需要對視頻的精準采集，要確保這些視頻精準收發，就必須實現完全的數字化傳輸。如果在傳輸的過程中仍然沿用模擬信號方式，在車內復雜的應用環境中就很容易導致視頻的損耗甚至丟失，從而導致這些主控芯片對高清視頻的識別能力大大降低，而這點確為車載視頻系統實現自動化和安全性所不能接受。

　　AVT技術作為全新的數字同軸傳輸技術，結合全數字架構和數字信號傳輸的特點，為克服由于數字信號在傳輸線纜上的衰減所帶來的傳輸距離上限制，采用新一代數字視頻壓縮算法，比標準的VC-2 LD壓縮算法更為有效，且視頻延遲小到一幀圖像周期以內，不到3毫秒。因此AVT真正做到視覺無損，人眼完全察覺不到高清視頻信號的損失和延時，可視為實時效果。

　　AVT所使用視覺無損壓縮技術與原始圖像比差別小于-40dB，圖像質量媲美數字無壓縮傳輸，且圖像質量不隨距離、線材、溫度等變化。而相比之下，模擬同軸高清在傳輸之前需要使用DAC變為模擬信號，在接收端還需要使用ADC變回數字信號，兩次變換不可避免地造成視頻損耗而使圖像質量變差。另外，模擬視頻信號在傳輸過程中會造成非線性衰減，導致更多的圖像質量損失。模擬同軸高清存在的另一個嚴重問題，就是其接收端恢復出來的采樣時鐘有很大抖動，將會導致在接收端ADC采樣位置不準，由此而使模擬同軸高清傳輸后的圖像質量欠佳，且不同機器之間的圖像質量也不盡相同，離散很大而帶來一致性不好的問題，且隨溫度變化。因而不適于車載視頻這種對圖像質量要求高，且溫度范圍變化大的應用場景。

　　AVT還具有創新的速率自適應傳輸技術，可根據傳輸的距離和信號的衰減，進行數字壓縮比例的自適應調整，以達到最佳的視頻圖像效果。因而高清視頻傳輸不再受外部環境影響，而且也利于未來產品的升級換代。此外，AVT還可實現雙向數據的傳輸，在控制接口上支持UART， IR， I2C (主/ 從) 雙向透傳和SPI正向透傳；在音頻接口上，AVT支持SPDIF， I2S 8/16/24/32/44.1/48/96Kbps抽樣率的雙向傳輸；在線材使用上，AVT支持Cat 5以太網線傳輸。實際上，只要使用其中以對雙絞線即可傳輸一路高清視頻。若用以太網線，一根就可以傳四路高清視頻，所以非常適合于車載視頻設備車內布線，方便車載系統多功能的需要以及ADAS系統的開發。

　　結合360°全景行車系統的應用，如圖2所示AVT在全景泊車系統框圖。

　　基于AVT技術，所設計芯片NS2520為發送器(Tx)，而NS2521芯片為接收器(Rx)，可以支持雙路。 NS2520對攝像機ISP輸出的并行信號進行串行編碼，視頻輸入接口兼容10/20bit位寬，且具BT656/1120、CEA-861、CPI、DVP等多種視頻格式，最大支持1080P@30fps，同時支持SPDIF/I2S音頻嵌入。一片NS2521可以與兩片NS2520配和使用，全面支持上述格式。

圖2.AVT在全景泊車系統框圖

　　輔助駕駛的前途無限光明

　　隨著汽車產業智能化發展，先進駕駛輔助系統(Advanced Driver Assistant System，簡稱ADAS)將大行于市之際，各種ADAS相關的視頻系統將不斷涌現，除了介紹過的全景泊車和后視監控系統，還將有自適應巡航控制系統、車道保持系統、前方碰撞預警、車道偏離預警、剎車輔助系統、后方監視系統、夜視系統、駕駛員防疲勞監視系統以及交通信號識別等系統。這些都需要你高清實時視頻作為保障，用于提升車載視頻源視頻圖像質量與清晰度，而實時大容量可靠視頻傳輸對ADAS應用至關重要。傳統視頻高速傳輸采用模擬同軸線纜，但由于車內存在各種電磁輻射，容易造成多種干擾。對于分辨率為1080P的高清視頻帶寬將高達三兆，在車輛內部線路復雜條件下，必須具有高可靠性要求。數字化和網絡化可以將視頻壓縮并通過以太網線傳輸，但不可避免地帶來網絡延時。AVT作為先進視頻傳輸技術，采用數字同軸高清傳輸方式，卻能夠借助通用以太網絡的線材，有效地傳輸視覺無損且延遲極低的高清視頻信號，因此，AVT數字高清傳輸解決方案應用將有助于車載視覺市場的推進。

　　如圖4所示為AVT高清攝像機在ADAS系統中的應用，其中采用AVT芯片就實現新型的AVT高清攝像機，其中CMOS傳感器與ISP處理單元構成的高清視頻采集部分與AVT發送芯片NS2520高度耦合，完成視頻無縫連接，直接輸出數字高清視頻信號，經過以太網線進行傳輸。在主機上可以通過NS2521接收在車內的傳輸信號，并還原為視覺無損且具有極低延時的數字高清視頻信號，然后再由主處理器進行實時處理。處理的結果一方面輸出的屏幕顯示，同時也輸出到ADAS的控制單元，對汽車行駛中的遇到的情況進行調整。需要說明的是，兩個AVT攝像機可以共用一個NS2521接收單元。若需要連接更多AVT攝像機時，就需要在主機的設計中預先增加更多的NS2521芯片。

圖3.AVT高清攝像機在ADAS系統中的應用

　　近年來以智能后視鏡和智能行車記錄儀為主導的車載視頻市場呈現出井噴態勢，出貨量開始數以千萬計。車載視頻產品的融合已經出現，結合車輛導航、車載多媒體、車載娛樂的多種設備正在經歷從標清到高清、從模擬式到數字化、從單一功能到智能化多功能轉化的進程，其中數字高清視頻傳輸技術將發揮極其重要的作用。

　　今年是中國智能駕駛輔助系統市場的元年。 ADAS將主要用于監視、預警、剎車以及導向等任務，其需求將以預見在未來十年保持高速增長，是保護駕駛員，有效減少事故的安全措施，既有法規方面的要求又有消費者的關注。從國際來看，歐盟和美國都強制性要求所有的機動車在2020年前配備自主緊急剎車系統和前方碰撞預警系統。一項最新國際調查機構的報告顯示，汽車購買者對于那些提供了輔助駐車系統或后方盲點監視之類的功能，舒適性和經濟性并重的ADAS系統越來越感興趣。

　　由于處理器和傳感器預計將占據銷售額的大部分，因此半導體公司考慮通過提供有特色的產品在這些領域參與競爭，隨著視頻視覺處理器的改進，配合完整的系統解決方案，不僅在后裝市場，也將在前裝市場上占有一席之地，因此AVT系列芯片都經過嚴密的設計和嚴格的生產制造工藝和測試，能夠勝任車規的要求。AVT支持4K×2K的芯片將在下半年推出，屆時將全面支持超高清的ADAS需求。