思特威物聯(lián)網(wǎng)專(zhuān)題—快速啟動(dòng)技術(shù)，低功耗IoT設(shè)備進(jìn)階必備

近年來(lái)，隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷演進(jìn)，智能家居應(yīng)用逐漸融入人們的日常生活。市面上常見(jiàn)的智能家居設(shè)備，如智能可視門(mén)鈴、家用攝像頭(IPC)等，多為無(wú)線電池供電攝像頭(以下簡(jiǎn)稱“無(wú)線電池?cái)z像頭”)，因體積小巧、無(wú)需布線、安裝靈活、支持WiFi聯(lián)網(wǎng)查看等特點(diǎn)，在消費(fèi)端市場(chǎng)廣受追捧。據(jù)Yole最新預(yù)測(cè)，到2028年，該類(lèi)設(shè)備的出貨量將增長(zhǎng)至1.9億顆。與此同時(shí)，無(wú)線電池?cái)z像頭在續(xù)航能力方面的局限性依然不可忽視：它們一般采用鋰電池或干電池供電，需定期充電或更換電池。因此，高性能、低功耗的攝像頭系統(tǒng)設(shè)計(jì)解決方案迫在眉睫。

無(wú)線電池?cái)z像頭如何省電？

為降低系統(tǒng)功耗，先進(jìn)的主流智能手機(jī)通常配備了“抬手亮屏”或“注視亮屏”的功能，通過(guò)手機(jī)內(nèi)部傳感器檢測(cè)來(lái)激活手機(jī)從息屏到完全亮起，以降低手機(jī)功耗。那么，類(lèi)似這樣的低功耗設(shè)計(jì)是否可以用于無(wú)線電池?cái)z像頭呢？

事實(shí)上，常見(jiàn)的無(wú)線電池?cái)z像頭也有省電模式，一般采用被動(dòng)紅外傳感器(PIR)作為系統(tǒng)喚醒的觸發(fā)器，適用于有人出現(xiàn)才需要錄像的情況。當(dāng)有人進(jìn)入傳感器探測(cè)范圍，PIR產(chǎn)生高電平信號(hào)，觸發(fā)攝像頭系統(tǒng)從休眠或待機(jī)狀態(tài)啟動(dòng)，記錄可視范圍內(nèi)的事件；當(dāng)傳感器探測(cè)范圍內(nèi)無(wú)人出現(xiàn)時(shí)，攝像頭系統(tǒng)則保持休眠或待機(jī)狀態(tài)。這樣的省電模式設(shè)計(jì)可大大節(jié)省系統(tǒng)功耗和存儲(chǔ)容量，進(jìn)而提升無(wú)線電池?cái)z像頭的續(xù)航能力。

快速啟動(dòng)，為何成為無(wú)線電池?cái)z像頭必備黑科技？

傳統(tǒng)的低功耗無(wú)線電池?cái)z像頭系統(tǒng)一般由圖像傳感器(CIS)、主控SoC芯片、PIR傳感器等部件組成。當(dāng)攝像頭系統(tǒng)受事件觸發(fā)進(jìn)行啟動(dòng)時(shí)，其中的CIS首先接收由模擬光敏檢測(cè)到的環(huán)境亮度值，再依靠主控SoC芯片上的圖像信號(hào)處理器(ISP)來(lái)調(diào)整達(dá)到合適的圖像拍攝狀態(tài)。即便在穩(wěn)定的普通光線環(huán)境下，CIS完全啟動(dòng)耗時(shí)會(huì)達(dá)到250ms以上(>0.25秒)。因此，在拍攝人員或動(dòng)物在可視范圍內(nèi)快速移動(dòng)的事件時(shí)，攝像頭系統(tǒng)的長(zhǎng)響應(yīng)延遲，會(huì)導(dǎo)致事件影像亮度畫(huà)質(zhì)剛達(dá)到合適狀態(tài)但目標(biāo)已離開(kāi)的情況。

為解決這個(gè)問(wèn)題，技術(shù)先進(jìn)的CMOS圖像傳感器供應(yīng)商思特威(SmartSens)已推出面向智能物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的低功耗快速啟動(dòng)解決方案——SmartAEC?技術(shù)。該項(xiàng)技術(shù)兼顧極速喚醒和極低功耗兩大性能優(yōu)勢(shì)，通過(guò)內(nèi)置AEC(自動(dòng)曝光控制)/AGC(自動(dòng)增益控制)/AWB(自動(dòng)白平衡)等功能，來(lái)實(shí)現(xiàn)CIS的毫秒級(jí)喚醒。

01 極速喚醒

在超高啟動(dòng)幀率加持下，搭載思特威SmartAEC?技術(shù)的CIS(以下簡(jiǎn)稱“SmartAEC?快啟CIS”)在普通光照環(huán)境下從休眠狀態(tài)到完成啟動(dòng)低至40ms以內(nèi)(<0.04秒)，在極暗或極亮的光照環(huán)境下完成啟動(dòng)則低至60ms以內(nèi)(<0.06秒)，與業(yè)內(nèi)傳統(tǒng)CIS相比，啟動(dòng)耗時(shí)分別節(jié)省了約60%和67%以上，可為攝像頭系統(tǒng)帶來(lái)更加穩(wěn)定精確的首幀畫(huà)面，及時(shí)捕捉到事件全程的清晰影像。

02 極低功耗

得益于內(nèi)置AEC等功能的作用，SmartAEC?快啟CIS不僅擁有更快的啟動(dòng)速度，也同時(shí)具備出色的低功耗性能。SmartAEC?快啟CIS的工作功耗低至60mW以下；相較業(yè)內(nèi)傳統(tǒng)CIS，完成單次CIS快啟可節(jié)省85%以上的功耗；其待機(jī)功耗低至10W以下。SmartAEC?快啟CIS搭配后端低功耗快啟主控SoC芯片，共同為攝像頭系統(tǒng)整體功耗減負(fù)，保證無(wú)線電池?cái)z像頭設(shè)備具有更長(zhǎng)的續(xù)航能力。

03 成本優(yōu)勢(shì)

搭載SmartAEC?快啟CIS的低功耗快啟攝像頭設(shè)計(jì)方案在成本方面實(shí)現(xiàn)了有效控制：

l相較業(yè)內(nèi)傳統(tǒng)低功耗快啟CIS，SmartAEC?快啟CIS在芯片尺寸及成本方面優(yōu)勢(shì)顯著。

l該低功耗攝像頭設(shè)計(jì)方案減去了模擬光敏電阻，為整個(gè)系統(tǒng)節(jié)省了相應(yīng)成本和功耗。

l需與SmartAEC?快啟CIS搭配使用的低功耗快啟主控SoC芯片，與業(yè)內(nèi)傳統(tǒng)快啟主控SoC芯片相比，成本優(yōu)勢(shì)更勝一籌。

值得一提的是，為滿足低功耗攝像頭24小時(shí)全天持續(xù)錄像的需求，思特威聯(lián)合主控SoC芯片廠合作開(kāi)發(fā)了搭載第二代SmartAEC?快啟CIS的低功耗快啟方案，可支持全時(shí)錄像(AOV)功能，在無(wú)事件觸發(fā)時(shí)以每秒1幀的超低幀率進(jìn)行超低功耗錄制，遇事件觸發(fā)后極速喚醒進(jìn)行正常錄制，從而實(shí)現(xiàn)7*24小時(shí)全天候錄像，不僅適用于智能門(mén)鈴/鎖、行車(chē)記錄儀、打獵相機(jī)等電池供電攝像頭設(shè)備，也能解決太陽(yáng)能4G監(jiān)控等無(wú)電無(wú)網(wǎng)設(shè)備因天氣原因儲(chǔ)電不足需節(jié)電工作的難題。

作為致力于高端智能成像技術(shù)創(chuàng)研的企業(yè)，思特威見(jiàn)證并參與了物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)的快速崛起。憑借在智能安防等領(lǐng)域的技術(shù)優(yōu)勢(shì)和對(duì)市場(chǎng)需求的持續(xù)關(guān)注，思特威自2020年起相繼推出物聯(lián)網(wǎng)系列(IoT Series)圖像傳感器，集SmartAEC?快啟功能、低功耗、內(nèi)置HDR、高靈敏度、高信噪比等性能優(yōu)勢(shì)于一身，以優(yōu)異的成像表現(xiàn)，獲得市場(chǎng)客戶的信賴與積極評(píng)價(jià)。

截至目前，思特威3MP至4MP分辨率IoT系列圖像傳感器均已量產(chǎn)，5MP分辨率IoT系列圖像傳感器新品已正式發(fā)布。伴隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的蓬勃發(fā)展，萬(wàn)物互聯(lián)的時(shí)代離我們更近了一步。未來(lái)，思特威將陸續(xù)推出更多高性能IoT應(yīng)用系列產(chǎn)品，助力物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用終端的性能升級(jí)，為行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展注入技術(shù)新動(dòng)力。