IP Camera的視頻性能及動(dòng)態(tài)分析

現(xiàn)代人對(duì)人身及財(cái)產(chǎn)安全越來(lái)越關(guān)注，這促使視頻安全監(jiān)控市場(chǎng)迅速走紅?；趯?duì)這一市場(chǎng)的關(guān)注，以及數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)（DSP）和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，視頻監(jiān)控已經(jīng)由模擬監(jiān)控（VCR ，Video Cassette Recorder）發(fā)展到數(shù)字和模擬混合的DVR（Digital Video Recorder），進(jìn)而向IP視頻監(jiān)控系統(tǒng)這種數(shù)字視頻監(jiān)控發(fā)展。目前，DVR系統(tǒng)占據(jù)了全球視頻監(jiān)控市場(chǎng)的50%，可謂如日中天。但業(yè)界對(duì)IP視頻監(jiān)控的發(fā)展趨勢(shì)一致看好，視頻監(jiān)控系統(tǒng)向數(shù)字化發(fā)展成為發(fā)展趨勢(shì)。

IP Camera的優(yōu)勢(shì)

IP視頻監(jiān)控系統(tǒng)在布控距離、擴(kuò)展能力和布控成本上與傳統(tǒng)的模擬監(jiān)控和DVR相比有所不同。從布控距離上講，IP視頻監(jiān)控系統(tǒng)中的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器直接連入網(wǎng)絡(luò)，沒(méi)有線(xiàn)纜長(zhǎng)度和信號(hào)衰減的限制，沒(méi)有地域概念；從擴(kuò)展能力上講，這種系統(tǒng)對(duì)于設(shè)備數(shù)量沒(méi)有限制，增加設(shè)備只意味著IP地址的擴(kuò)充。在成本上，IP視頻監(jiān)控系統(tǒng)占用帶寬較少，可以利用企業(yè)現(xiàn)有的局域網(wǎng)，在安裝時(shí)節(jié)省布線(xiàn)建網(wǎng)的成本。相比之下，對(duì)于其他的視頻監(jiān)控系統(tǒng)，如要增加新的監(jiān)控點(diǎn)需要重新建網(wǎng)，新的設(shè)備很難添加到原有的系統(tǒng)中，并要受到線(xiàn)纜長(zhǎng)度和信號(hào)衰減的限制。

IP Camera監(jiān)控系統(tǒng)常見(jiàn)開(kāi)發(fā)平臺(tái)分析

IP視頻監(jiān)控系統(tǒng)包括網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器監(jiān)控系統(tǒng)和IP Camera監(jiān)控系統(tǒng)，其中IP Camera是系統(tǒng)的前端處理部分。CCD/CMOS圖像傳感器把場(chǎng)景的光信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，這些電信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)后通過(guò)數(shù)據(jù)接口傳輸?shù)紻SP存儲(chǔ)器。DSP作為IP Camera的數(shù)字圖像處理和壓縮以及操作系統(tǒng)運(yùn)行的主處理器芯片,完成圖像壓縮、編碼的同時(shí)把數(shù)據(jù)流送到硬盤(pán)或其他存儲(chǔ)設(shè)備中保存。可以想見(jiàn)，前端設(shè)備對(duì)視頻圖像質(zhì)量好壞有極大影響。因此，處理器的選擇在開(kāi)發(fā)人員如何能夠成功地滿(mǎn)足數(shù)字視頻監(jiān)控產(chǎn)品的設(shè)計(jì)需求上扮演了重要角色。

目前市場(chǎng)上，ASIC、FPGA與傳統(tǒng)的DSP是常見(jiàn)的幾種方案，每種都有自己的特點(diǎn)。其中，ASIC比較適合沒(méi)有算法基礎(chǔ)的研發(fā)隊(duì)伍采用，因?yàn)锳SIC芯片本身的壓縮算法可以幫助加快產(chǎn)品研發(fā)進(jìn)度。但是，隨著音/視頻格式和標(biāo)準(zhǔn)的不斷演進(jìn)，這種方案的靈活性對(duì)它在視頻監(jiān)控領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用又成為一種限制。相比之下，傳統(tǒng)的DSP處理具有更加靈活的處理能力，在數(shù)據(jù)處理方面也更加強(qiáng)大。然而，DSP傳統(tǒng)的處理架構(gòu)的重點(diǎn)還是集中在數(shù)據(jù)運(yùn)算能力上面，對(duì)于視頻監(jiān)控應(yīng)用來(lái)說(shuō)不夠優(yōu)化。對(duì)于那些具有復(fù)雜的控制能力和更高速媒體流需求的系統(tǒng)級(jí)應(yīng)用來(lái)說(shuō)，傳統(tǒng)的DSP并不理想――DSP中更多的系統(tǒng)資源被浪費(fèi)掉了。由于具有強(qiáng)大的并行處理能力，在要求復(fù)雜和密集的視頻信號(hào)處理的高端視頻監(jiān)控領(lǐng)域，理論上FPGA應(yīng)該具有很大優(yōu)勢(shì)。遺憾的是，F(xiàn)PGA的產(chǎn)業(yè)生態(tài)環(huán)境、較大的功耗以及高昂的成本拖了它的后腿，使它很難成為這個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域的競(jìng)爭(zhēng)者。

還有一種方案是采用MCU（ARM核）＋DSP。由于ARM采用RISC指令集，適合處理控制代碼，對(duì)視頻編解碼則力不從心。DSP則能彌補(bǔ)ARM的不足，其運(yùn)算能力能夠滿(mǎn)足人們對(duì)視頻流暢程度的需求。這種方案的思路是發(fā)揮ARM核的控制作用和DSP處理器的處理能力。但是，研發(fā)人員需要對(duì)MCU和DSP這兩套代碼進(jìn)行掌握和維護(hù)，研發(fā)成本和對(duì)研發(fā)人員的要求都比較高。

顯而易見(jiàn)，如果能夠有一種處理平臺(tái)，將MCU和DSP的性能融合起來(lái)，不但能克服ARM核＋DSP所存在的瑕疵，同時(shí)能保留兩則的優(yōu)勢(shì)特性。Blackfin處理器平臺(tái)正是這樣的匯聚平臺(tái)，它給視頻監(jiān)控產(chǎn)品開(kāi)發(fā)帶來(lái)了新的力量。匯聚處理器將MCU和DSP的性能融合在一起，在單核上對(duì)uCLinux、協(xié)議棧和媒體流進(jìn)行處理，將實(shí)時(shí)多媒體數(shù)據(jù)流及以控制為導(dǎo)向的任務(wù)進(jìn)行優(yōu)化。Blackfin家族使用了MSA（Micro Signal Architecture）架構(gòu)，在一個(gè)單核架構(gòu)中提供可編程的16/32位MCU和DSP功能，能夠?qū)刂啤⒕W(wǎng)絡(luò)、多媒體以及信號(hào)處理區(qū)域進(jìn)行劃分。同樣的開(kāi)發(fā)環(huán)境適用于所有的Blackfin產(chǎn)品線(xiàn)，使IP視頻監(jiān)控產(chǎn)品的上市時(shí)間加快，成本大大降低。

IP Camera的視頻性能和動(dòng)態(tài)范圍

通過(guò)強(qiáng)大的視頻處理算法、豐富的外圍接口等，Blackfin系列產(chǎn)品能夠顯著改善IP Camera系統(tǒng)的視頻性能和動(dòng)態(tài)范圍。