IPC网络高清摄像机基础知识3(Insta360硬件设计之路 “来自2015年”)

Posted 2020-07-20 Times_poem

需求说明：Insta360硬件设计思路

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阅读精华整理：

1、刘靖康在大学就开始创业。在大二的时候他曾经去腾讯实习，然后又去了“超级课程表”这个
团队实习半年，2013 年 9 月回到南京创业，一开始的产品叫“名校直播”，是一款围绕院校名
师讲座所做的视频直播产品。——既然是视频直播，就要非常讲究现场感。


2、然而，2014 年 5 月接受 IDG 100万美元的种子轮融资后，刘靖康和团队的主打产品从“名校直播”，
转变为“V 直播”，是一套视频直播解决方案。而且刘靖康在南京大学读的是软件工程系。换言之，不论
是创始人还是团队，对硬件领域都缺乏相关的经验。尽管如此，团队还是下定决心转型，而在 IDG 等
投资人的鼓舞之下，刘靖康的决心更加坚定，与 360°全景摄像设备死磕。


3、“然而，硬件产品的复杂度要比软件产品高很多。而且在常规的消费类电子产品当中，如果说手机的
复杂度是最高的，那么相机的复杂度是仅次于手机的产品”，刘靖康说。


4、目前，360°全景摄像设备研发存在好几个技术难点，包括：

– 几个摄像头硬件时钟同步的问题——几个摄像头拍摄同一时间下的视频、图像，不能出现图像不同步的情况；
– 多个摄像头同时拍摄进而引起大带宽 I/O 的问题——几个摄像头同时拍下的视频，如何尽快的导出？
– 实时 H.264 编码问题——如果让视频的体积变小，方便传输，那么对视频原始数据的处理就必不可少。


5、刘靖康说，“以手机为例，一个芯片就可以解决很多问题，所以芯片选型是非常重要的。”他告诉爱范儿，
360°全景摄像设备当中，要求芯片具备“多路视频采集”的功能，然而目前市面上支持该功能的芯片型号还不
多。在安防视频监控领域，这类芯片的数量较多，但是因为工作环境并不要求高画质，所以安防类的视频处
理芯片画质最高也就到 720P。因此，市面上尚不存在针对 360°全景摄像而设计的芯片。

6、另外一个解决方案就是用 FPGA 来自己编辑一块数字逻辑电路板把各个摄像头的画面整合成一个画面，
然后再输出到编码器。刘靖康说，“但这样做的缺点是，功耗大、体积大、价格贵。”

7、还有一个解决方案，就是给摄像头 CMOS 芯片上桥接一个 DSP 芯片对原始视频数据进行压缩，然后再
把经过处理的数据传到主芯片。通过这种方式，多路视频采集的问题就解决了。但是因为每一颗 DSP 芯片
都是独立工作的，那么由于曝光环境的不同，拍摄的视频帧率不一，虽然只有几十毫秒的差别，但这也会
导致画面不一致的问题。而这个画面不一致，最终会令 360°全景视频/照片里面出现明显的拼接痕迹，画
面效果不自然。

8、就以刘靖康团队的 Insta360 4K 来说，它是一个双眼 360°摄像设备，那么在拍摄的时候，如果其中一
个摄像头向阳，一个摄像头向阴，那么向阳的摄像头会因为光线条件好，拍下来的视频帧率就会较高；而向
阴的摄像头，同样因为光线条件的原因，拍下来的视频帧率较低。这时候就要保证两个摄像头拍下来的视频
帧率保持一致，才能最终保证 360°全景视频/照片拼接起来自然无缝。

9、Insta360 的解决方案是将 2 个摄像头桥接起来，解决画面同步的问题。

10、刘靖康与团队在研发第二代原型机的时候，发现设备定性不理想。最后他们
查明，问题就出现在平时很难注意到的“发热”上。当时他们的原型机采用塑料外壳，
尽管从表面摸着觉得不烫，但是内部发热很厉害，直接影响了机器的稳定性。之后
的样机他们就采用了金属外壳。

Insta360 从软到硬一年做出 360°全景相机，中间填了多少坑？

不久前，一直关心着 360°全景视频的我，浏览网络的时候发现一个有趣的网站——一打开，就直接显示一段一群人在坐过山车的 360°全景视频，随着鼠标指针上下左右移动，视频视角也随着移动，可谓“指哪打哪”，不仅如此，我不但直接欣赏到过山车往下俯冲的速度感，还看到了享受着刺激的人们的表情与声音。

那一刻，我感受到 360°全景视频的魅力。

这个网站叫 Insta360，其实是深圳岚锋创视团队的产品官网，产品的名字叫 Insta360 4K，十月八日在京东众筹。

去年 10 月，与刘靖康互加好友后，我马上收到一条语气带着兴奋的微信，“你好，这是我们开发中的原型机，等量产之后，一定请你过来看看。”

随后，一张图片发了过来，图中是一款球状、布满摄像头的拍摄设备，具备着工程机应有的笨重、粗糙。但是，刘靖康和我都没料到，最终的产品，一等就等了一年。这一年他被别人问到最多的问题是，“产品什么时候出来？”

“我们趟过许多坑。”仍在出差的刘靖康向爱范儿感叹。

刘靖康

让我们从头说起。

刘靖康在大学就开始创业。在大二的时候他曾经去腾讯实习，然后又去了“超级课程表”这个团队实习半年，2013 年 9 月回到南京创业，一开始的产品叫“名校直播”，是一款围绕院校名师讲座所做的视频直播产品。——既然是视频直播，就要非常讲究现场感。

然而，如果用手机直播，视频的清晰度不够高，用户观感不佳；如果用摄像机，那么一场直播需要布下一部以上的摄像机，而且还需要走位，这样子才能把现场的感觉很好的分享出去，而一部摄像机只能拍到现场的局部。

“我们的核心就是把当下的场景分享出去”，刘靖康说。然而，从他过往的实践经历来看，无论是手机，还是传统的摄像机，都很难满足他的期望。这里应该存在一种新方式，可以更好地“分享现场”。

2014 年 6 月，Google Cardboard 发布，刘靖康马上买来试玩，一戴上，他就觉得很震撼。另外，他还注意到 Airpano 这个收集许多 360°全景照片的网站，对他来说也同样觉得是一种很好的方式。对于刘靖康来说，他找到了可以即时、完整把当下场景分享出去的钥匙——360°全景视频。

而在当时， 360°全景视频的内容供应量少，拍摄设备动辄十几万美元，非一般团队所能承担。刘靖康看到了一个“处女地”，因此内部设立小组，开始研究 360°全景视频的拍摄设备。

然而，2014 年 5 月接受 IDG 100万美元的种子轮融资后，刘靖康和团队的主打产品从“名校直播”，转变为“V 直播”，是一套视频直播解决方案。而且刘靖康在南京大学读的是软件工程系。换言之，不论是创始人还是团队，对硬件领域都缺乏相关的经验。尽管如此，团队还是下定决心转型，而在 IDG 等投资人的鼓舞之下，刘靖康的决心更加坚定，与 360°全景摄像设备死磕。

“然而，硬件产品的复杂度要比软件产品高很多。而且在常规的消费类电子产品当中，如果说手机的复杂度是最高的，那么相机的复杂度是仅次于手机的产品”，刘靖康说。

目前，360°全景摄像设备研发存在好几个技术难点，包括：

– 几个摄像头硬件时钟同步的问题——几个摄像头拍摄同一时间下的视频、图像，不能出现图像不同步的情况；
– 多个摄像头同时拍摄进而引起大带宽 I/O 的问题——几个摄像头同时拍下的视频，如何尽快的导出？
– 实时 H.264 编码问题——如果让视频的体积变小，方便传输，那么对视频原始数据的处理就必不可少。

如何解决？

刘靖康说，“以手机为例，一个芯片就可以解决很多问题，所以芯片选型是非常重要的。”他告诉爱范儿，360°全景摄像设备当中，要求芯片具备“多路视频采集”的功能，然而目前市面上支持该功能的芯片型号还不多。在安防视频监控领域，这类芯片的数量较多，但是因为工作环境并不要求高画质，所以安防类的视频处理芯片画质最高也就到 720P。因此，市面上尚不存在针对 360°全景摄像而设计的芯片。

另外一个解决方案就是用 FPGA 来自己编辑一块数字逻辑电路板把各个摄像头的画面整合成一个画面，然后再输出到编码器。刘靖康说，“但这样做的缺点是，功耗大、体积大、价格贵。”

还有一个解决方案，就是给摄像头 CMOS 芯片上桥接一个 DSP 芯片对原始视频数据进行压缩，然后再把经过处理的数据传到主芯片。通过这种方式，多路视频采集的问题就解决了。但是因为每一颗 DSP 芯片都是独立工作的，那么由于曝光环境的不同，拍摄的视频帧率不一，虽然只有几十毫秒的差别，但这也会导致画面不一致的问题。而这个画面不一致，最终会令 360°全景视频/照片里面出现明显的拼接痕迹，画面效果不自然。

就以刘靖康团队的 Insta360 4K 来说，它是一个双眼 360°摄像设备，那么在拍摄的时候，如果其中一个摄像头向阳，一个摄像头向阴，那么向阳的摄像头会因为光线条件好，拍下来的视频帧率就会较高；而向阴的摄像头，同样因为光线条件的原因，拍下来的视频帧率较低。这时候就要保证两个摄像头拍下来的视频帧率保持一致，才能最终保证 360°全景视频/照片拼接起来自然无缝。

Insta360 的解决方案是将 2 个摄像头桥接起来，解决画面同步的问题。

不过，除了这些问题外，意想不到的意外总是会发生，刘靖康与团队在研发第二代原型机的时候，发现设备定性不理想。最后他们查明，问题就出现在平时很难注意到的“发热”上。当时他们的原型机采用塑料外壳，尽管从表面摸着觉得不烫，但是内部发热很厉害，直接影响了机器的稳定性。之后的样机他们就采用了金属外壳。

趟过了这些坑，刘靖康以及团队成功地把产品研发出来。这款凝结了团队一年心血，名为 Insta360 4K 的产品，有两颗 230°超广角镜头，可以拍摄 4K 画质的视频和照片，可以将画面实时拼接起来。——然而，这款众筹价格 2999 元的产品，它到底是一款消费类电子产品，还是一款面向企业的非消费类电子产品？

刘靖康说，“360°全景视频市场当中，有来自国外面向影视制作的专业摄像设备，价格动辄几十万，非常昂贵。而那些消费级的摄像设备，拍下来的视频只能满足一般观看，性能达不到内容制作的要求。从中我们看到市场缺失中间一层，也就是商业视频。在婚庆、活动、庆典、行业峰会等场合当中，这类视频拍摄的需求十分旺盛。”

Insta360 4K 的设计充分考虑这部分用户的使用习惯，它采用了不间断电源的设计，可以直接插电源使用，也可以插着充电宝使用，它也可以更换电源；设备体积和一部手机差不多，十分小巧。除此之外，刘靖康与团队还充分考虑到客户拍完视频之后，如何再把成品交给自己的客户的需求，因此而设计了一套基于云的内容分发系统。这个分发系统兼容现在的主流平台，不管是智能手机、平板电脑、桌面电脑还是微信等等。

尽管设备还没正式开卖，但刘靖康对自己的产品很有信心，“依照我们之前做 V 直播的经验，针对企业级市场的产品，明年全年销量大概可达到  6-10 万台。”

刘靖康的想法是从婚庆市场为主要切入点——首先，视频几乎成为婚宴的标配，这个需求一直存在；另外，婚庆公司对新鲜的玩法感兴趣，因为每掌握一个新技术新玩法，就可以为客户营造不一样的婚礼体验，比如无人机这一新事物在美国也是婚庆公司首先普及；婚庆行业跟风现象严重，一旦与某一家婚庆公司合作，形成了案例，其它公司会随之而来。

除了以上几点以外，刘靖康还说，“我们看中婚庆公司还因为，婚庆这件事与终端消费者有直接的关联，可以起到教育市场的作用。你想想，婚庆视频一般人们是会回顾的，那么这时候就可以教育她们接受 360°全景视频这一新事物。而且她们顺理成章就接受了。”

对于国内虚拟现实行业，刘靖康有自己的看法，他觉得行业内大部分公司的逻辑是，由硬件设备的销量来带动内容的生产，但是其实可以尝试一下由内容来主导，带动硬件设备的销量。比如说，可以开发出一款很好的 VR 游戏，然后将 VR 眼镜作为赠品来赠送给用户。

2014 年 2 月，刘靖康的团队只有 8 人，而现在人数已经膨胀到 60 人。——在带队伍的过程中，刘靖康感受最大的一个问题是，人多了之后，执行力反而会下降。

刘靖康从自己的实践经验出发，认为按照标准化的公司规范和流程，容易将公司变成一种树状的结构，而这个更结构会导致执行力下降的后果。那么他怎么解决这个问题？

秘诀只有三个字，项目制。

“比如说品牌建设这件事，我们现在就没有具体的部分，而是把它变成一个项目，每个项目有可量化的目标，每个人都会分担不同的职责，然后不断推进。所以现在我们有 3 个项目负责人，他们只对项目本身负责，他们会共用一些公共资源，比如公司自有的拍摄团队、为品牌和营销服务的设计师、有开发者、有媒介资源联系。这样做的好处是，每一件事情都会追溯到个人的头上，不会出现三个和尚打水没水吃的现象。”

创业数年，刘靖康最大的感受是，“你要 1000 点幸福感，你要自己扣 800 点血。”他说，他每天不见得都很开心，因为始终有三座大山会让他感到痛苦，

– 第一是出现新的竞品公司；

– 第二是创业公司良才难寻。现在公司发展一切都要求快，但人才短缺的问题一直困扰着刘靖康。他曾经开出高薪 offer，但别人也没有来公司，“感觉就好像快结婚，但临到头来却毁约了一样。”

– 第三是团队成员工作成果没能达到预期。“可能由于信息掌握不到位的原因，所以有时候团队成员的工作成果未必能够达到预期，为了解决这个问题，我们现在每天早上都会沟通一下，同步信息。

最后，我问他最近在看什么书？他说最近没有看什么书，但可以推荐大家看《增长黑客》。

整理来自：时间的诗