死磕低功耗和啟動時間的五年。

　　如今百花齊放的消費類攝像頭市場，此前只見國外品牌獨美。

　　Arlo的前身Vuezone在2012年以“純無線攝像頭”的概念(1基站+N攝像頭)開創了低功耗的產品模式，Ring主打配備攝像頭的智能WiFi門鈴，在2014年被亞馬遜收購，納入其智能家居生態。

　　當消費類攝像頭在歐美市場風生水起時，國內市場萌芽未現，技術氣候未成。

　　但合肥君正隱約感覺到，中國消費類攝像頭，尤其是低功耗的電池類攝像頭將撐起一片天。

　　確定了電池類方向的合肥君正，逐步開始了從硬件到軟件、從產品到平臺的全方位的低功耗攻堅戰。

　　2019年北美線上最受消費者喜歡的攝像頭類產品中，電池類門鈴及低功耗攝像頭已占四成以上。

　　技術逐漸攻克，產品持續改進，加之剛需特性，各類低功耗產品出圈，從線上走進一個個尋常百姓家。

　　蟄伏已久的中國隊也梯度進場，之中Anker和Wyze的光芒在2020年格外璀璨。

　　而他們的幕后英雄合肥君正，不僅市場預判得到驗證，埋首低功耗的上千個日夜也未曾辜負。

　　從新奇物種到尋常可得，轉變似乎在不知不覺之間，但推動這一切的企業們，卻將時間拆分成無數個嘔心瀝血的日子，在那些日子里，他們是如何一步步從黑暗走向光明的?

　　雷鋒網AI掘金志就此與合肥君正消費類產品線總監李雅崑進行了一次談話，以探尋背后的故事。

　　苦練低功耗攝像頭的內力

　　“預判容易，投入很難，”李雅崑表示，“盡管這一趨勢現已被印證，但當時而言，投入周期很長、投入量很大，也難以保證產出，況且，我們接觸的客戶似乎興趣不大。”

　　電池類攝像頭的功耗高低，直接影響了產品的核心：體驗。

　　而這，也是合肥君正一直以來的宗旨，因而盡管前路迷霧一片，他們堅定了深耕低功耗的決心。

　　絕世武功的修煉，通常離不開基本功。

　　好在君正的低功耗基本功已然十分扎實。

　　對產品功耗的影響，主要來自于兩個方面，一個是SOC的內部功耗，另一個是SOC之外的周邊器件功耗。

　　SOC內部的功耗與CPU的設計相關，CPU核心技術算得上君正的殺手锏之一。君正是全球范圍內少數幾個掌握CPU核心自主設計技術的廠商之一。此外ISP(圖像處理器)、VPU(視頻編碼器)、AIE(AI引擎)這幾個核心IP模塊也都是由君正自主獨立設計研發。

　　正如北京君正副總經理黃磊曾對AI掘金志所言，視頻領域的真槍實彈，要靠核心技術，自研是必選項。

　　也正是由于君正自研核心技術，才能對SOC內部細節做到精確的功耗優化。

　　如果說電腦是機器、顯卡、CPU內存、南北橋等器件，SoC上，這些器件都存在于芯片內部，各個模塊的配合是非常龐大的工作。

　　SOC的內部通過時鐘信號來驅動每一拍工作，好比人的心跳一樣，而芯片內部的低功耗優化是一項要求極高的設計工作，貫穿在每一個IP模塊的每一拍細節之中。

　　“最簡單的做法，每次心跳的時候你都干就完了，但是那樣功耗大，我們就精細到每一次心跳的時候，誰休息誰干活。”

　　十幾年的浸潤，君正已經將低功耗融入骨血之中，在功耗，性能，成本等方面優勢明顯。

　　在ISP圖像處理上，圖像處理器Tiziano，保證了安防攝像頭級的成像效果。

　　君正的自研Radix系列 VPU，針對H.265格式復雜度的增加和4K實時編碼運算量的增加，重新設計了硬件架構，精細設計的開關控制等降低動態功耗，并通過復雜度選擇，對編碼關鍵路徑進行算法優化和硬件優化等途徑，提供低功耗、高性能、高壓縮率的視頻編解碼能力。

　　在AIE，即AI計算引擎上，AIE架構層面兼顧計算效能與靈活性，低比特量化技術則進一步強化了君正AIE的低功耗與低帶寬AI計算能力。

　　這種孜孜不倦的愚公自研精神，外化效益是，同等工藝下，君正SOC功耗比友商方案低25%-50%

　　而芯片外部的功耗優化，則是一門機器精細的工藝，也是多維層面的戰役。

　　需要軟硬件結合，涉及到芯片設計、操作系統層、軟件架構層等;需要針對各種場景對運行功耗和待機功耗等做優化，平衡計算各種場景下CPU的運算能力，更好地調度每個單元的工作，從而將功耗降到最低。

　　“比如調硬件，在PCB板上，電路板密密麻麻的一大片，每一個器件都有供電，有的還不止一個供電，要把每一路電的電阻斷開，去接萬用表，去測評它的能力。”

　　與軟件調試不同，硬件調試是一件枯燥且耗費精力、時間的環節。

　　雖說硬件層面的結果是一個待機時間，但這一個環節，就是一項大工程。

　　比如平均功耗，瞬間響應的功耗如何降低，降低到一定水平之后，如何保證穩定。

　　這個過程需要精確地控制每一個毫安、每一個部件。

　　“拿一個板子，飛線，飛好線，然后到測試的地方，把夾子打開，夾上電流表或電源，跑起來，測技術數據。”李雅崑回憶起測試場景，“每一路挨個測一遍，這一輪完了，拿下來改一下程序，優化完了之后再測，不同的場景，不同的分辨率，每一路的功耗，逐一測試，基本就是排列組合了。”

　　合肥君正就這樣，一步一個腳印，從芯片的設計到電路板的調試，把芯片內部、外部、PCP在內所有的東西都校準到最精確的位置，最后得到一個300毫瓦的數據。當抬起頭來，他們才發現，不知不覺中他們已經站在功耗層面的頭部了。

　　澤拉圖平臺：一群80后工程師的情懷

　　啟動時間，是電池類攝像頭必須邁過的一座大山。

　　而百毫秒級的啟動速度正是合肥君正引以為傲的功勛章。

　　這勛章得益于合肥君正的澤拉圖(Zeratul)平臺——基于Linux生態的快速啟動技術。

　　當下，極少數具有簡單處理器的Linux快速啟動技術。澤拉圖平臺，從啟動到拿到第一幀穩定圖像用時不到300ms。

　　站立于啟動時間高峰的合肥君正，身上的風霜也肉眼可見。

　　“澤拉圖這個名字是我起的，”李雅崑眉眼帶笑，“他是《星際爭霸》中的一個角色，你可能會覺得有點隨意，不過代表了我們80、90后工程師的情懷。”

　　這群80、90工程師、程序員，也將他們的青春傾注在這個平臺上。

　　澤拉圖的核心宗旨，是在合肥君正搭建好各種底層細節的平臺之上，品牌商的產品能更好研發并落地。

　　在那之前，合肥君正面臨兩大主流操作系統RTOS和Linux的抉擇。

　　RTOS系統小巧，能實現幾百毫秒的啟動，但標準化不高，軟件生態欠缺。

　　Linux系統生態強大，應用模式簡單，標準化程度高，但啟動時間慢。

　　合肥君正一開始嘗試RTOS，但越到后面路途越發艱難。

　　攝像頭本質上具備連通性，與云端、手機端通信，做視頻編解碼，做安全加密，但RTOS的獨一無二性，讓這些軟件都需重新適配，工作量巨大。

　　“產品的音視頻業務程序將有兩倍的工作，甚至我想支持一個新的WiFi都很難，驅動要重頭寫。”

　　權衡之下，他們選擇了Linux系統。

　　Linux強大的生態讓他們在開發難度、擴展性上如虎添翼，為更好的融入AI大潮再添一把火。

　　這同時也意味著他們必須要解決系統啟動時間的問題。

　　為什么要死磕啟動時間?

　　一是信息的完整性。攝像頭待機時，主控芯片CPU處于斷電狀態，人出現后快速啟動并識別，是一個硬性指標。

　　比如PIR(人體紅外傳感器)觸發后，如果是百毫秒級啟動，視頻可以顯示人從進入畫面到離開畫面的全過程，如果是1秒啟動，只能捕捉到人從畫面中間到結束的過程，如果是2秒，只能捕捉到一個后腿。

　　二是用戶體驗。如果啟動時間慢，用戶遠程查看手機體驗不佳。

　　與市面上的攝像頭十幾秒的啟動時間相比，當初Alro、Ring的秒內快速啟動簡直是對前者的降維打擊，也讓他們一舉成為市場標桿。

　　“雖然都是攝像頭，但不同類別在技術和產品方面區別很大，我們開設了專項方案開發低功耗產品。”

　　他們拆解Alro、Ring的產品，把每一個零件，每一個流程都一一理解、剖析，待機時間、運行機制.....每個部分反復測驗。

　　在理解的基礎上，他們給自己設置了一個目標：秒啟。

　　先以3秒為目標，再以1秒為里程，逐漸往上攀爬。

　　前期的積累得到回報，他們很快實現3秒啟動。

　　如果從十幾秒到3秒的路是枕席過師，那么3秒到1秒的路就是羊腸九曲，1秒再往后便是阡陌縱橫。

　　在實現1秒啟動后，他們在傳輸、喚醒、觸發等的每一個細節深究。

　　1秒之內，逐漸攻破了900毫秒，到2017年底，達到600毫秒。

　　而后隨著T21、T30、T31芯片的迭代，軟件技術的成熟，合肥君正又從600毫秒翻過400毫秒的大山，最后達到200毫秒的山頭。

　　短短幾句話，概括了他們幾年來從十幾秒到200毫秒的歷程。

　　200毫秒已實屬優秀，甚至超過不少歐美品牌的水平，他們并未滿足于此，而是提出更高的要求——力圖200毫秒以內拿到穩定的圖像。

　　這是個無限接近極限的目標。

　　在當下傳感器初始化標準耗費時間約100毫秒的背景下，要想使得拿到圖像的時間控制在200毫秒以內，需要在以幀為單位的量級上下功夫。

　　而“穩定的圖像”意味著，在圖像出現后，在100毫秒以內對顏色、亮度進行校準、讓每一幀的圖像更好。

　　“幾毫秒、第一幀的顏色亮暗程度不同，越往后走越細，有些細節不會體現在參數和報告上，但在產品落地的時候，就有問題，你必須去搞定，有點像磨手機殼的感覺。”李雅崑如此類比。

　　對速度的無限追求，對用戶體驗的極致提升，或許是他們堅持下去的動力。

　　這如螺螄殼內的精雕細琢之路，荊棘載途，他們卻甘之如飴。

　　啟動速度之外的圖像收斂(出圖像時間)，是另一個極為關鍵的環節。

　　“只有啟動時間快，你的出圖時間才能快，但是圖像的收斂穩定時間又是另外一件事。”

　　翻譯下就是，啟動速度和出圖時間，是一個緯度的兩個方面：啟動時間快是基礎，圖像收斂是效果。

　　視頻剛開始錄像時，前幾幀的圖像并不是一個恒定的速度，不同產品的圖像可能在最開始的幾幀亮度不一。

　　與啟動時間快慢類似，圖像收斂如果效果不佳，即啟動后畫面太暗或太亮都將難以捕捉到最開始的信息。

　　如此，不僅用戶體驗感下降，也可能丟失某些關鍵信息。

　　在啟動層面，要將啟動階段內的諸多工作集中在第一時間，進行操作系統的解壓、系統的引導，驅動的初始化，圖像的初始化，是一項毫秒量級的工作。

　　“我們也是每個細節跟客戶摳，比如某個模塊初始化是20毫秒，某個30毫秒，同時還需要加入硬件的加速，軟件、系統的高效調度。”

　　在圖像收斂層面，市場大多數攝像頭幀數為25幀/秒，一般情況下，攝像頭可以20幀左右(即不到一秒)收斂。

　　“但如果現在開燈，攝像頭啟動時按照20幀的速度收斂，就太快了，300毫秒到1秒沒的畫面還是黑的，那就沒有意義了。”

　　圖像亮度調節涉及到算法。合肥君正根據具體場景，以及外置傳感器的參數，一張一張圖像地打磨，將時間細化到600毫秒400毫秒200毫秒，從第一幀摳起，到第二幀，第三幀精確到位，輸出正常的圖像。

　　“比如一開始從接近20幀收斂，然后逐漸調節，15幀、10幀、5幀、3幀，直到達到極致。”

　　配置加速啟動的硬件，環節理解的軟件到位后，并行度達到極致，而后他們通過一系列精密的調試和設計，最終達到操作系統的快速啟動。

　　一旦突破了啟動時間的瓶頸，在這條洶涌的河上搭建起一座橋，橋后的路猶如一馬平川。

　　在操作系統的核心之下，合肥君正同時提供了可以落地的 Wi-Fi對接技術、基站對接技術、PIR基礎、MCU技術。

　　得益于Linux方案，君正澤拉圖與常規類攝像頭可以共用大部分底層技術及API接口，對于產品方案商相當于維護同一套底層系統，而非兩個完全不同的產品形態。

　　合肥君正之所為，無非一個目的，降低產品在SOC底層方案的門檻，讓產品商能夠把精力、物力、財力放在產品特性及用戶體驗本身上。

　　每一次理解、設計、調試，過程繁瑣，但合肥君正走得踏實，走得堅決。

　　幾輪春夏秋冬中，合肥君正不斷突破瓶頸，打磨鞏固，以至于基于Linux的快速啟動技術，逐漸成為合肥君正澤拉圖的核心技術。

　　“我們的核心技術，就是在單核的、簡單的處理器上，讓Linux在一秒甚至100毫秒以內啟動，只有這樣這個產品才是成立的。”

　　目前，Zeratul Linux的啟動速度及出圖效果已經達到甚至超過RTOS——200多ms得到穩定圖像，對強光、弱光、夜市等各場景的適應性都顯著增強。

　　在市場的歷練場上

　　除了快啟和功耗，合肥君正在Wi-Fi方案上頗下了一番功夫。

　　對于Wi-Fi的隨機性、網絡擁擠、路由器兼容等問題，在實驗室反復測試，而后結合方案商、品牌商等多方合作，在不同場景、不同條件下測試，力求均達到穩定狀態。

　　如今，他們的Wi-Fi方案適配廣泛，適應不同規格不同追求的產品方案。

　　“這是必過的一關，芯片做得很好，功耗很低，啟動時間很快，Wi-Fi方案不成熟，產品照樣不能落地。”

　　從決定投入Wi-Fi低功耗技術，一直到現在，合肥君正都在堅持對Wi-Fi生態的優化，現已進入到穩定期。

　　有人揶揄，如今Wi-Fi市場技術穩定，這些芯片廠商何苦自己如此大費周章。

　　“如果我給客戶一個主控芯片，一個Wi-Fi芯片，雖然搭配起來能解決若干問題，但是他不知道怎么做，我們積累的經驗就發揮出來，”

　　李雅崑平靜而坦誠，“如果我把這份工作推給Wi-Fi廠商，Wi-Fi的問題找他們，主控的問題你來找我，那這個客戶大概率還是做不出來。”

　　揶揄之話確有其理，只是商場較量并非涇渭分明，核心業務高墻要造，底下輸水管道要通，而成敗，可能就在一個又一個看似不相關，可有可無的項目里。

　　誕生近四年來，澤拉圖經歷了從經典T20到最新一代T40的幾代SoC迭代，配合多個產品落地，方案穩定成熟。

　　已有WYZE、360、Eufy、Toucan等多個國內外品牌基于君正澤拉圖平臺產品的成功出貨。另外一些國內外大品牌相關產品在design in階段。

　　李雅崑表示，“澤拉圖平臺下一步的技術和市場目標是融入端級AI技術，與低功耗技術在產品端深入配合，希望可以進一步優化體驗，擴大市場，給消費者帶來更好的產品。”

　　君正為此推出了人形、人臉、寵物、哭聲、車型、笑臉、周界等消費類攝像頭應用較多的檢測和識別深度學習算法，賦能端級AI。

　　遇山開山，遇河渡河

　　在北美市場，House的家庭結構使得家庭攝像頭具備一定的剛需，市場也因此最先爆發。

　　近年來Wyze、Eufy等品牌的低功耗產品在海外逐漸打開局面，并迅速取得良好的口碑。

　　國內市場，家門口的安全是家庭安防的第一道關，在后疫情時代，低功耗攝像頭將加快進入消費者視野。

　　同時從2017年左右開始，360、鹿客、螢石、小米等領先品牌先后發布電池門鈴和貓眼，2020年運營商正式將門鈴納入集采產品，國內的電池低功耗產品市場也正加速發展。

　　免去了復雜的布線，繁瑣的設置，以及高額的維護成本，隨著更多品牌的加入，電池類純無線攝像頭越來越受歡迎。

　　而這，是時代發展的產物。

　　技術上，低功耗和快速啟動技術的發展，低功耗攝像頭在分辨率、待機時間、誤報率等等技術規格上都不斷提升。

　　方案和產品上的各項難題逐漸被攻克，在ID設計，品牌市場推廣方面，也在逐步提高。

　　這些都使得在體驗、易用至上的C端市場，消費類攝像頭的規模將越加壯大。

　　Strategy Analytics相關研究報告預測，到2023年，全球消費級攝像頭銷量將激增至超過1.11億臺，在消費類攝像頭的支出將達130億美元。

　　在未來，品牌消費類攝像頭，有線版攝像頭和純無線電池類攝像頭將相互補充，各有應用。

　　高端攝像頭市場，電池類攝像頭和AI攝像頭可能成為新趨勢。

　　而合肥君正搭載澤拉圖的T40芯片，將在高端消費類攝像頭中展露頭角。使用了雙核Xburst2及增強RISCV協處理器的T40，啟動速度、性能、功耗、首幀效果上進一步提升。

　　專業級硬件NPU加持下，T40可提供更智能的誤報過濾方案，減少待機時間影響。

　　高端電池類產品的衍生需求4K和雙攝，也是T40的看家本領，它還支持高中低多種規格的LCD屏幕接口。

　　眼下，在電池類攝像頭，合肥君正已經拿下了市場50%以上的份額，未來將繼續向前進發。

　　無論是從無到有，還是從有到優，合肥君正從來慎重抉擇，而后便全力以赴，遇山開山，遇河渡河，不急不躁。

　　而技術日精月進、落地穩扎穩打的合肥君正，也一直在路上。