“芯”靈革命解讀視頻監(jiān)控前進(jìn)的原動(dòng)力

有這么一句話(huà)：芯片廠商“跺一跺腳”，就會(huì)直接影響安防設(shè)備商的生死存亡。這話(huà)雖然略顯夸張，但在一定程度上，也體現(xiàn)出上游芯片廠家對(duì)于整個(gè)安防行業(yè)的技術(shù)發(fā)展起到了決定性的作用。正如深圳海思半導(dǎo)體有限公司網(wǎng)絡(luò)接入終端產(chǎn)品管理部戰(zhàn)略營(yíng)銷(xiāo)經(jīng)理羅勇華所稱(chēng)：“我們不是簡(jiǎn)單去做一個(gè)芯片，而是為整個(gè)安防整個(gè)系統(tǒng)做部件?！?

據(jù)第三方市場(chǎng)調(diào)查顯示，目前整個(gè)全球市場(chǎng)的后端DVR、NVR的規(guī)模大概為400萬(wàn)臺(tái)，預(yù)計(jì)到2014年左右將增加到550萬(wàn)臺(tái)的規(guī)模；智能編碼器DVS達(dá)到250萬(wàn)臺(tái)，到2014年將會(huì)達(dá)到400~450萬(wàn)臺(tái)；包括IP攝像機(jī)在內(nèi)的整個(gè)數(shù)字監(jiān)控產(chǎn)品市場(chǎng)，目前約為2000~2500萬(wàn)臺(tái)的市場(chǎng)規(guī)模，預(yù)計(jì)到2013年底可能會(huì)增加至3000~3500萬(wàn)臺(tái)。從以上調(diào)查數(shù)據(jù)可看出，整個(gè)監(jiān)控行業(yè)規(guī)模巨大，且市場(chǎng)規(guī)模仍在繼續(xù)增長(zhǎng)之中。此外，中國(guó)已成為全球最大的安防市場(chǎng)，并在“平安城市”、北京奧運(yùn)、世博會(huì)等國(guó)家重大項(xiàng)目的拉動(dòng)下，中國(guó)的安防市場(chǎng)正呈現(xiàn)出迅猛的直線上升態(tài)勢(shì)。

也正是近年中國(guó)數(shù)字視頻監(jiān)控的飛速增長(zhǎng)，使視頻處理芯片市場(chǎng)也隨之得到了長(zhǎng)足發(fā)展，現(xiàn)在安防監(jiān)控行業(yè)的需求(數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、高清化、智能化)已非常明確，芯片廠家也開(kāi)始主動(dòng)去推動(dòng)視頻監(jiān)控這個(gè)潛力巨大的市場(chǎng)。視頻監(jiān)控已成為繼工業(yè)自動(dòng)化、消費(fèi)類(lèi)電子產(chǎn)品、電信電話(huà)等領(lǐng)域之后，芯片廠商新的利益角逐場(chǎng)。視頻監(jiān)控產(chǎn)業(yè)的發(fā)展吸引了越來(lái)越多的芯片廠商加入，監(jiān)控行業(yè)已成為芯片廠商“施展拳腳”的重要領(lǐng)域。

面對(duì)如此蓬勃發(fā)展且規(guī)模巨大的行業(yè)，不少芯片廠商紛紛主動(dòng)出擊，如TI、ADI、NXP、Intersil旗下Techwell等國(guó)際半導(dǎo)體廠商均早就對(duì)中國(guó)安防市場(chǎng)給予了特別的關(guān)注；同時(shí)，中國(guó)大陸及臺(tái)灣廠商如海思、中星微、升邁、富涵微等也在視頻監(jiān)控領(lǐng)域也做了不少卓有成效的開(kāi)拓工作。據(jù)業(yè)內(nèi)有人預(yù)測(cè)，未來(lái)DVR、DVS、IP攝像機(jī)、NVR等網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控設(shè)備的需求將會(huì)成倍增長(zhǎng)，從而將更加吸引芯片廠商加大對(duì)視頻安防市場(chǎng)的投入力度。據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前芯片市場(chǎng)至少有20多家廠商在競(jìng)爭(zhēng)。可以預(yù)見(jiàn)，隨著搶食者的增多，未來(lái)競(jìng)爭(zhēng)將十分激烈。

面對(duì)監(jiān)控行業(yè)的網(wǎng)絡(luò)化、高清化、智能化的發(fā)展趨勢(shì)，作為上游的芯片廠商都十分看好市場(chǎng)和技術(shù)發(fā)展的動(dòng)態(tài)，并深感只要持續(xù)發(fā)力、順應(yīng)市場(chǎng)、針對(duì)用戶(hù)需求、適時(shí)地推出適用的產(chǎn)品，最終終會(huì)被市場(chǎng)所認(rèn)可。

芯力助攝像機(jī)高清

前端攝像機(jī)經(jīng)過(guò)多年發(fā)展，已逐步從模擬轉(zhuǎn)向基于IP網(wǎng)絡(luò)高清。而今，在高清監(jiān)控需求和高清技術(shù)逐漸成熟的催化下，許多廠家紛紛推出百萬(wàn)像素高清攝像機(jī)。相比40萬(wàn)像素(D1分辨率)標(biāo)清機(jī)，高清機(jī)的清晰、細(xì)膩的圖像效果讓用戶(hù)在視覺(jué)上有全新的體驗(yàn)，其最大優(yōu)勢(shì)在于高分辨率的辨識(shí)效益，表現(xiàn)在覆蓋范圍大、圖質(zhì)好。在監(jiān)控范圍相同條件下，一臺(tái)高清機(jī)可替代2或3臺(tái)標(biāo)清機(jī)，甚至更多。攝像機(jī)臺(tái)數(shù)的減少，維護(hù)也更方便。所以對(duì)廣視角、大范圍監(jiān)控場(chǎng)所部署高清攝像機(jī)是個(gè)絕好的選擇。

依據(jù)MultimediaIntelligence公司在08年4月發(fā)布的數(shù)據(jù)顯示，截止到2012年，出貨的IP攝像機(jī)將有半數(shù)會(huì)是720P或更高的分辨率。也有許多業(yè)內(nèi)人士預(yù)見(jiàn)，要不了多久，720P與1080P實(shí)時(shí)分辨率將會(huì)成為行業(yè)主流，500~1000萬(wàn)像素的攝像機(jī)也將開(kāi)始進(jìn)入高端應(yīng)用市場(chǎng)。

對(duì)于攝像機(jī)高清，其主要取決于鏡頭、傳感器以及芯片技術(shù)。而對(duì)攝像機(jī)本身，最核心的還是傳感器技術(shù)和芯片技術(shù)的突破。由于高清攝像機(jī)視頻數(shù)據(jù)量非常大，所以對(duì)芯片的壓縮、CPU處理能力要求非常高，芯片的壓縮及處理能力將直接決定了對(duì)傳輸網(wǎng)絡(luò)、錄像存儲(chǔ)以及后端處理的要求，決定著圖像的質(zhì)量。

針對(duì)目前監(jiān)控市場(chǎng)的高清化，芯片廠家正順應(yīng)著市場(chǎng)需求，在不斷推出性能優(yōu)秀的芯片產(chǎn)品。

如TI的DM6467和DM6467T芯片，就是分別針對(duì)100萬(wàn)像素和200~500萬(wàn)像素IP攝像機(jī)進(jìn)行研發(fā)的。其中DM6467是業(yè)界首個(gè)單片多格式實(shí)時(shí)編碼轉(zhuǎn)換解決方案，其是基于DSP的片上系統(tǒng)，能以10倍的性能和1/10的幾個(gè)同時(shí)進(jìn)行多種格式HD編碼轉(zhuǎn)換。而Intersil旗下Techwell新推的魚(yú)眼方案，其采用的主要是TW2871芯片，用于魚(yú)眼方案的攝像機(jī)，可輕松看到360度的高清畫(huà)面全景，達(dá)到4臺(tái)攝像機(jī)才能實(shí)現(xiàn)的視角范圍。另外用戶(hù)可通過(guò)軟件來(lái)截取某一個(gè)需要的部分，將半球的圖像自動(dòng)轉(zhuǎn)化為直角圖像，正因?yàn)闊o(wú)需云臺(tái)配合轉(zhuǎn)動(dòng)，所以不會(huì)造成云臺(tái)因長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行而造成損壞。

海思的Hi3512也是針對(duì)720P的高清H.264IP攝像機(jī)解決方案。其基于ARM9處理器內(nèi)核及視頻硬件加速引擎的高性能通信媒體處理器，視頻助理單元可支持H.264MainProfile、BaselineProfile、MJPEG、JPEG等多種協(xié)議實(shí)時(shí)編解碼，支持H.264編解碼90fps@D1、高清1.3MegaPixels@30fps，支持最大300萬(wàn)像素的JPEG抓拍，此外還可支持雙碼流編碼，而圖形處理單元能提供De-interlace算法處理、靈活的運(yùn)動(dòng)檢測(cè)，并可支持視頻、圖形縮放、OSD等，而其豐富的外圍接口非常方便滿(mǎn)足設(shè)備規(guī)格需求，可有效降低整機(jī)BOM的成本。

不過(guò)，隨著IP攝像機(jī)高清化進(jìn)程的加快，傳統(tǒng)模擬攝像機(jī)雖備受“擠壓”，但在模擬監(jiān)控仍占較多市場(chǎng)份額的當(dāng)前來(lái)說(shuō)，如何將模擬監(jiān)控順利轉(zhuǎn)變到高清監(jiān)控系統(tǒng)，新建網(wǎng)絡(luò)布線也即是一個(gè)必須要考慮的問(wèn)題。而Techwell推出的SLOC數(shù)字模擬混合同軸電纜傳輸解決方案，則可以最小的代價(jià)將D1分辨率升級(jí)到高清視頻監(jiān)控系統(tǒng)，并充分利用原有同軸電纜，實(shí)現(xiàn)既有效降低布線成本、使工程實(shí)施簡(jiǎn)單，又能實(shí)現(xiàn)高清視頻監(jiān)控的效果。

高清編解碼是關(guān)鍵

1999年，飛利浦PNX1300芯片在中國(guó)推廣并得到應(yīng)用；2003年，TI推出通用數(shù)字處理器TMS320DM642，正式進(jìn)軍中國(guó)視頻監(jiān)控領(lǐng)域；2004年，海思作為全球率先推出H.264soc監(jiān)控專(zhuān)用芯片；幾乎同時(shí)，臺(tái)灣升邁整合ARMcore，兼容FA526CPU和MPEG4/MJPEGcodec及多項(xiàng)外圍IP，為數(shù)字監(jiān)控量身打造了視頻編解碼芯片SoC。

經(jīng)過(guò)十年發(fā)展，芯片編碼能力有了很大提升。之前要實(shí)現(xiàn)1080i的圖像質(zhì)量需要10顆芯片編碼，現(xiàn)在2、3顆即可。結(jié)合市場(chǎng)需求看，追求更好的圖像品質(zhì)是用戶(hù)非常合理且永恒的要求。而隨著智能監(jiān)控時(shí)代的來(lái)臨，為了滿(mǎn)足監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)視頻圖像的分析處理要求，如車(chē)牌識(shí)別、人臉識(shí)別等，則對(duì)圖像質(zhì)量提出了更高的要求，例如高清格式。這對(duì)芯片編解碼能力提出了更大的挑戰(zhàn)。

另一方面，壓縮算法的不斷升級(jí)改變著圖像的畫(huà)質(zhì)。隨著市場(chǎng)主流壓縮算法向H.264，甚至更高級(jí)的算法發(fā)展，不斷地提高壓縮比、并進(jìn)行算法優(yōu)化已成為芯片廠商的追求。

就運(yùn)算量而言，MPEG-4比JPEG復(fù)雜4倍，H.264又較MPEG4復(fù)雜3倍以上，除了Decoder的兼容性和Encoder的壓縮質(zhì)量的基本要求，高速的系統(tǒng)架構(gòu)、內(nèi)存頻寬、高效率的DMA控制器，甚至多核的平行處理都是SoC效能是否優(yōu)秀的關(guān)鍵。

從當(dāng)前主流芯片廠商所推出的產(chǎn)品來(lái)看，大多有支持高清格式的產(chǎn)品，如，ADI的ADV202、212產(chǎn)品可以支持高清格式；TI的DM355即可支持720p下的MPEG4實(shí)時(shí)編碼，碼率為4Mbp至8Mbps，可作為高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)或高清視頻服務(wù)器的核心處理器。據(jù)了解，TI可支持720p下的H.264實(shí)時(shí)編碼芯片也即推出。

結(jié)語(yǔ)

雖然未來(lái)高清化的趨勢(shì)發(fā)展已成為一個(gè)不爭(zhēng)的事實(shí)，但即便如此，芯片廠商在推出產(chǎn)品的時(shí)候，還是要多傾聽(tīng)市場(chǎng)的聲音。正如海思的羅勇華表示，DVR、NVR、IPCamera等設(shè)備商在選擇芯片時(shí)，常常是要做綜合的考量，而不僅僅是注重價(jià)格，每個(gè)設(shè)備廠家都會(huì)以自己的渠道優(yōu)勢(shì)、開(kāi)發(fā)習(xí)慣、后期服務(wù)等作為依據(jù)。而芯片廠家則要知道并滿(mǎn)足設(shè)備廠家的這些需求，并且芯片廠家要清楚地知道自己正是在做一個(gè)提高整個(gè)行業(yè)效率的產(chǎn)品。深圳海思公司做芯片的思路就是，除了要跟下游廠家確定規(guī)格外，還會(huì)與甲方、工程商進(jìn)行交流，如了解現(xiàn)在的系統(tǒng)遇到了什么問(wèn)題、哪里需要改進(jìn)等等。芯片廠商只有這樣才能走在整個(gè)行業(yè)的前端，跟得上市場(chǎng)前進(jìn)的節(jié)奏。