宇视之芯：代号美洲狮

徐斌

在2013年安博会，宇视展示了全系列自研机芯。近年来，宇视从公司各领域抽调精兵强将，成立了独立的机芯开发团队。在机芯的结构、光学、图像、量产等领域取得了重大突破，在机芯产品的研发上取得了不少成果，并成功推出了系列化的高品质高清机芯产品。

在视频监控领域，球机以其360°全方位视野、可快速变倍调整视野远近的特点，一直占据着摄像机产品的重要地位。而作为球机的“眼睛”——机芯（一体机）的研发，因其加工工艺要求极高、对焦算法复杂等因素，长期以来一直掌握在日韩等国际友商手中。

在模拟时代，早期索尼机芯以其稳定可靠的品质一枝独秀，占据了模拟机芯的大部分市场份额，这种局面造成机芯成本居高不下。随着国内安防行业的蓬勃发展，对机芯的需求量越来越大，国内部分企业开始涉足模拟机芯的研发，在机芯镜头、对焦芯片等领域都有了一些突破，并推出了不少低成本的模拟机芯，占据一定的中低端模拟球机市场。

到了高清时代，对机芯成像要求大大提高，从而对机芯的设计精度、加工精度、对焦效果等方面提出了严峻挑战。在这一轮模拟到高清的技术升级中，日立机芯占得先机，推出了系列的高清机芯，索尼紧追其后。历史惊人地相似，模拟时代机芯的发展又在高清机芯上重演。在早期的高清机芯市场，日立、索尼以绝对优势占领着中高端球机绝大多数份额。然而，一方面，大的安防设备厂商不愿核心器件一直受制于国际友商，在机芯领域大规模投入；另一方面，国内的模拟机芯厂商也不断在高清机芯的研发上发力。这两方面的合力，经过几年的发展，国内高清机芯产业链逐渐成熟，国内的高清机芯出现了百花齐放的局面。然而，由于高清机芯的精度要求较高，在精度保证、批量一致性方面，目前国内绝大多数厂商还存在不足。

说到精度要求，我们举一个数据来说明。镜头有一根主光轴，需要与sensor板（感光器件）所在平面垂直，否则sensor板所在平面无法与镜头的焦平面重合，会导致部分图像清晰部分图像模糊的情况。在模拟机芯时代，因图像解像力本身不高，这个问题并不突出。在高清机芯上，我们对于这个垂直的精度要求是误差在±8’。具体怎么理解呢？就是要求镜头主光轴与sensor板所在平面的法线之间的夹角误差在±8’以内。举个形象的例子，大家都知道，一个圆是360°，而每1°又分为60’。将一个圆平均分成2700（360x60/8）份，每一份的圆心角角度就是8’，这就是高清机芯加工时垂直方向的精度要求！这还仅仅是一个维度上的，在一个三维空间中要达到精确定位更是非常复杂。所谓知易行难，就好比造原子弹，核物理的知识大家都明白，但能够真正造出原子弹的寥寥无几。

由于上述原因，国内能够推出高品质高清机芯的厂商并不多。机芯作为球机的核心部件，如果完全依赖进口，必然导致整机成本居高不下，技术更新较慢，解决问题周期较长，这也间接导致客户部署视频监控系统的商务成本、维护成本的大幅上升。宇视科技一直致力于为客户创造卓越品质、高性价比、低维护成本的视频监控系统，这也是宇视投入较多资源进行机芯领域研发的原动力。

在光学与结构设计方面，成立了专业的光学开发、测试部门与结构、装备开发平台。通过光学、结构、装备、图像处理等相关部门的通力协作，成功推出了拥有完全自主知识产权的调校平台。经过验证测试，该平台的调校精度在上文所述的设计要求精度的数倍以上！在与机芯镜头厂商合作的过程中，经由宇视调校平台测试出的的镜头数据得到镜头厂商甚至是国际厂商的认可，目前，该技术在国际上处于先进水平。举个例子说明：在实际开发过程中，我们对某友商的镜头规格书的某方面提出质疑，经过充分地分析判断并进行测试验证，提供的报告等到友商的认可，这样的事情发生过不止一次。现在，我们与镜头友商的交流中显得更加自信从容，我们的能力，也赢得了镜头厂商的尊重。

精度要求只是机芯开发所要求的“硬功”，到达这个地步只能说具备了开发机芯的硬件基础，但这还远远不够。除了“硬功”之外，“软功”也非常重要。除了硬件团队，宇视还有一支强大的软件开发团队，负责产品的软件开发、图像信号处理、整机调测，来保障宇视机芯在软、硬方面“两手抓、两手都要硬”。

在机芯图像信号处理方面，宇视科技从进入摄像机领域就开始持续、大规模的投入。先后建立了业内先进的图像测试实验室、专业的图像信号处理部门及调测部门。在图像处理的“3A”（AE自动曝光、AF自动对焦、AWB自动白平衡）领域都有着深厚的积累和独到的见解。在今年第八届『全球数字安防应用论坛——中国（GDSF China）』各安防厂商摄像机的同台竞技中，宇视摄像机在三站取得完胜。在图像调测方面，宇视科技成立独立的图像优化、测试团队，对从部件（如镜头、sensor成像）到机芯整体进行详尽的评测。在镜头评测方面，测试团队结合主客观两个维度，设计出一套综合的图像评估系统，既解决了图像主观性强难以评价的问题，又对部分项目提取出量化标准，设计出测试用例进行客观量化评价。在与镜头厂商合作的过程中，宇视科技出具的镜头测试报告全面、客观地反映了镜头的状态，发现问题并能够提出改进建议。在这种相互交流、相互促进的合作中实现与镜头厂商的共赢！除了器部件的选型测试，图像调测团队还对机芯整体的图像效果做最终的优化、把关。通过对实际使用场景的细化定义，对每个细化后的场景的不同特点（如光照、色温等）进行精细调节，提供多种图像参数与一套复杂的算法，使产品在不同场景均能呈现出最佳效果。除了图像效果，机芯的对焦算法也非常关键。宇视在对焦算法方面长期积累，在对焦的速度、稳定性、跟随效果上都取得了较大进展。在算法的调优上，我们针对不同场景做适应性调优，对算法内在逻辑进行分析抽象，完善机芯在不同场景的对焦表现，这与一般厂商只进行特定场景调优有较大不同，能够大大提高算法的适应性、稳定性。

在宇视内部，机芯的项目代号叫“PUMA”（美洲狮），这个名字源于我们对机芯“精准、迅捷”的期望和要求，而猫科动物夜间炯炯发亮的眼睛，则象征着宇视机芯卓越的夜视品质。“PUMA”的名字，凝聚了宇视对自己、对客户的承诺！宇视通过推出自主研发的高清机芯，极大降低了客户部署视频监控的系统成本，同时在系统维护、需求响应等方面也有了较大的改善。

随着安防向智能化方向发展，对图像清晰度、对焦智能化、视频处理智能化方面的要求也越来越高。在这些领域上，宇视科技将一如既往，不断追求，全力打造“宇视之‘芯’”，给客户和合作伙伴呈现一个便捷、智能的监控系统。