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作者:徐業良(2014-04-15);推薦:徐業良(2014-04-15)
附註:本文發表於汽車購買指南雜誌,2014年五月號,史丹福專欄。

開車視野無死角-您所要知道的汽車後視攝影技術

三、四月愉快的春天,網路、媒體卻充滿著紛紛擾擾不愉快的新聞。日子還是要過,每個人都要盡力扮演好屬於自己的角色-每個月的史丹福專欄還是得要按時交稿,努力挖出這麼一條「與世無爭」的汽車科技新聞:

「美國的國家高速公路交通安全局(National Highway Traffic Safety Administration, NHTSA)三月底簽署了一項新規定,2018年五月一日以後出廠所有車重在10,000磅(4,500公斤)以下的小型車、小卡車、小巴士,都必須裝配後視攝影機(rear view camera)。」

這項新規定中,後視攝影機的後視視野必須要能涵括汽車正後方10´20平方英呎的區域,同時對於整個後視系統(攝影機+附屬週邊)的各項技術規格,包括影像尺寸、延遲時間、反應時間、耐久性等等,也作了詳細規範。美國可說是世界最重要的汽車市場,NHTSA做了這樣的規範,世界各國車廠一定會一一跟上,這一則汽車科技新聞的意思是,幾年以後,後視攝影機在大部分汽車上都會成為標準配備,汽車後視「鏡」將要逐漸走入歷史?

這個月的史丹福專欄,就來談一下以後每部汽車上都會擁有的汽車後視攝影技術。

汽車後視鏡,不管是平面鏡、凸面鏡、變焦鏡,基本上就是一面鏡子,可能是五花八門的現代汽車科技中,最不先進的汽車配備了,然而汽車後視鏡卻可能是您開車時最常使用的配備之一,對於行車安全有無比的重要性。汽車後視鏡主要的問題是,不管您如何調整,都還是免不了有視野上的死角,大型車輛像是貨櫃車、砂石車、工程車等等問題更嚴重,駕駛人基本上根本不可能看到後方視野。

為了解決後視鏡視野死角的問題,後視攝影機技術由來已久,1970年代末期便有汽車技師在大型車輛後方加裝攝影機,將車輛向後的即時影像傳送至車內的監視器。近年來這項配備逐漸擴展到小客車上使用,同時結合各種影像處理技術、感測技術,成為完整的汽車安全系統,在倒車時能提供駕駛人比傳統後視鏡更完整的向後視野和警示訊息。

根據NHTSA的統計,美國因為倒車發生的車禍,每年平均造成267人死亡,10,000磅以下小型車佔了210人,其中5歲以下兒童約占三分之一,70歲以上約占四分之一,另外還造成一萬五千人受傷。國內也常聽到類似的新聞,有些不幸的意外,就只發生在從自家車庫倒車出來而已。

NHTSA估計,美國小型車強制加裝後視攝影機的這項新規定,將會減少因倒車造成意外死亡人數三分之一左右。除了提升倒車的安全性之外,後視攝影機提供的其他功能包括路邊停車輔助,有後視攝影機,您路邊停車時可以清楚看到和後頭那部車距離到底有多近;在高速公路變換車道時,後視攝影機也讓您更容易看到隔壁車道藏在後視鏡死角的那部車(像是HondaLaneWatch系統);比較先進的系統可以提供汽車週邊「環場」影像(像是InfinitiAround View Monitor系統),對駕駛人在擁擠交通或狹窄巷弄中開車,都很有幫助。

後視攝影機對國內車主來說應該不算陌生,許多新車都已經裝置倒車後視攝影機,結合倒車時。美國2012年出廠的汽車,已有44%安裝了後視攝影機,27%則採自由選配。因此就美國汽車市場來說,NHTSA規範小型車強制加裝後視攝影機也可說是水到渠成,估計到2018年即使沒有這項新規定,美國市場銷售的新車70%以上也會加裝後視攝影機。

汽車後視攝影系統在技術上不難瞭解,各家廠商產品原理也都大同小異,這裡分為攝影機和顯示螢幕兩部份作說明,下次您看到汽車後視攝影機的技術資料時也有基本的了解。

汽車後視攝影機大約是銅板大小,多半裝置在車尾車牌附近。首先您要瞭解的是,汽車後視攝影系統不是直接把後視攝影機的影像播放出來這麼單純,後視攝影機拍攝汽車後方影像之後,必須先作左右鏡射顛倒處理之後,才顯示在車內螢幕上,如此這個影像才會和您在傳統後視鏡中習慣看到的影像左右方向吻合,您在倒車時才不會把車後左邊的障礙物誤判成在車子的右邊。

汽車後視攝影機的後視視野角度代表著駕駛人在螢幕上可以看到的視野大小,對安全性來說是非常重要的。一般人兩隻眼睛的視野角度比一百八十度還稍大一些些,汽車後視攝影機通常只用一個1/4英吋的鏡頭,視野角度大約只有6090度,汽車後方比較靠近鏡頭兩側的物件便看不到了。一般建議汽車後視攝影機視野角度至少要90120度,才能提供足夠安全性,比較高等級的後視攝影機採用1/3英吋的鏡頭,視野角度可以達到120度,更高等級的系統採用魚眼廣角鏡頭,視野角度可以達到170180度,甚至更廣。

攝影行家都知道,使用魚眼廣角鏡頭可以在近距離捕捉到更寬廣的視野,但魚眼廣角鏡頭本身的曲率也會造成影像的扭曲,得到的影像形狀就像魚的眼睛一樣,因此使用魚眼鏡頭的汽車後視攝影系統需要更高等級的數位影像處理軟體,將影像轉換成為完全清晰、不扭曲的影像。

說到攝影鏡頭,您可能常常聽到「CCD攝影機」這個詞。您也許不是攝影行家(我也不是,哈哈哈),這裡的基本常識是,數位相機、攝影機的鏡頭有“CCD”“CMOS”兩種,CMOS鏡頭價格比較便宜,但是CCD的影像品質高於CMOS,在微光或強光環境下能拍攝出品質更好的影像,是現代數位攝影機的主流。可以選擇的話,您的汽車後視攝影機還是應該選擇CCD攝影機。

汽車後視攝影機不像您珍貴的攝影器材或手機,不用時總是放在箱子哩,或者加裝個護套保護好好的。汽車後視攝影機先天的使用環境便是風吹、日曬、雨淋,還不時要接受塵土、油漬、洗潔精、強力水柱等等侵襲,對於攝影鏡頭、傳輸線、甚至傳輸接頭的耐久性,都是嚴格的考驗。原廠裝配的汽車後視攝影機也許問題不大,汽車材料行購買加裝的系統,則更需要注意元件、接點是否防水、防腐蝕。車廠直接裝設的後視攝影機多半是有線的,也有許多零售產品是無線的,可以由車主自行裝設,選擇也不少,比較沒有接點、傳輸線可靠性的問題,但無線訊號相對比較容易受到干擾。

相較於汽車後視鏡,汽車後視攝影機技術上最重要的提升,就是其擁有夜視的能力,在黑暗的環境中仍然能提供清晰的影像。汽車後視攝影機常結合紅外線LED,當環境光線亮度降低到不足以拍攝高品質影像時,紅外線LED便會自動開啟,對外「照明」。但是紅外線LED的頻率不在可見光範圍,因此您並不會看到任何照明光線,然而攝影機感光元件還是會感測到週遭物體反射回來的紅外光,將物體的影像顯示出來,但是因為紅外光並非可見光,所以您在螢幕上看到物體的影像沒有色彩,而成為黑白的影像。

汽車後視攝影機夜視的範圍也和紅外光LED的「照明範圍」有關,理想上紅外光照明範圍要能夠照顧到後視攝影機整個視野角度,距離至少要20英呎遠。夜視距離取決於紅外光LED的強度和攝影機對紅外光的敏感度,高檔的後視攝影機夜視距離可以有3050英呎。

更先進一些的系統利用佈在車外的攝影機,提供駕駛人「環場影像(all around view)」,例如Infiniti的系統使用四隻小型魚眼廣角鏡頭,分佈在汽車的四週,一個在車尾車牌左側、一個在車頭水箱網Infiniti標誌內,左右側攝影機則都藏在車側後照鏡下方。攝影機拍下數位影像,再用軟體進行數位影像處理,合成成為汽車的即時鳥瞰視野,顯示在車內螢光幕上。

汽車後視攝影機常常整合倒車雷達、紅外線夜視裝置等等,大部份系統都直接連接至汽車電瓶,由電瓶提供電力,車子一打入倒檔,所有攝影機和螢幕也就自動啟動。大部份系統直接使用車內儀表板上的大型LCD螢幕作顯示,有些後視攝影機則是在車內後照鏡上外掛一個小型的顯示幕,打入倒檔時會自動開啟,駕駛人也可以手動開啟顯示。今年日內瓦車展時,日本Nissan推出的新款後視鏡,整個後視鏡可以切換成一個1.3百萬畫素的LCD顯示幕,2015年便會裝設在量產汽車上。通常LCD顯示幕標準規格長寬比是4:316:9,日產的新款後視鏡,不,後視顯示螢幕,長寬比是4:1,對於攝影、顯示技術都是一大挑戰。

這也回到一個基本問題,汽車後視鏡真的會走入歷史嗎?汽車後視攝影機真的可以完全取代汽車後視鏡嗎?

美國現行的汽車法規中,禁止汽車製造廠只安裝後視攝影機而不安裝後視鏡。許多主要車廠已經聯合向美國NHTSA申請修改這項法規,車內後視鏡不是車廠的主要目標,車場希望能夠以後視攝影機影像替代汽車兩側照視鏡。汽車兩側的照後鏡一向是汽車外型設計上重要的限制,研究顯示兩側後視鏡會增加2%7%的風阻,車廠普遍認為後視攝影機能提供更廣闊的視野,提升駕車安全性,車體外型也更符合空氣動力學,降低風阻,減少油耗。

當然,汽車後視鏡便宜、耐用、更換方便。想像如果您的汽車後視攝影機故障了,您車上卻沒有裝置可靠的後視鏡

您知道,修改法律或是通過新法律是個漫長的過程,許多不同的人有許多不同角度的考慮。