視頻監(jiān)控將趨于智能化

近些年，隨著全球安全意識提升，視頻監(jiān)控市場不斷增長。盡管全球經(jīng)濟(jì)危機(jī)導(dǎo)致許多行業(yè)發(fā)展受阻，但ABIResearch數(shù)據(jù)顯示，2008年全球視頻監(jiān)控市場仍然保持了10%的增長率；而在09年經(jīng)濟(jì)開始復(fù)蘇之際該市場仍繼續(xù)加速增長。該分析機(jī)構(gòu)還預(yù)測，2014年整個視頻監(jiān)控市場價值將超過410億美元。受“平安城市”、展會賽事、行業(yè)安防等因素拉動，中國視頻監(jiān)控市場也在快速增長。

視頻監(jiān)控市場的蓬勃發(fā)展為芯片廠商和系統(tǒng)廠商帶來巨大的市場機(jī)會，同時也為開發(fā)人員帶來新的挑戰(zhàn)。從技術(shù)發(fā)展趨勢看，網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控將逐漸成為主流模式；智能化成為IP視頻監(jiān)控的下一個重要發(fā)展方向。隨著IP視頻監(jiān)控逐漸向高清、智能化方向發(fā)展，對主芯片的處理能力也提出更高的要求。本期專題特別邀請數(shù)位業(yè)內(nèi)專家共同探討視頻監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展趨勢以及設(shè)計挑戰(zhàn)，并對主流方案進(jìn)行分析。

TI中國通用DSP業(yè)務(wù)發(fā)展經(jīng)理鄭小龍：視頻智能分析需要更強(qiáng)大的SoC系統(tǒng)

在中國的監(jiān)控市場上，目前數(shù)字化視頻錄像系統(tǒng)(DVR)還是主導(dǎo)，但網(wǎng)絡(luò)視頻錄像機(jī)(NVR)和網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)(IPNC)的發(fā)展極具潛力。視頻智能分析正在成為數(shù)字視頻監(jiān)控的熱點(diǎn)，而DSP將是這一技術(shù)的推動力。目前還沒有關(guān)于智能數(shù)字視頻分析的國際標(biāo)準(zhǔn)，因此只有可編程的高性能DSP和視頻處理器才使得更復(fù)雜的監(jiān)測算法的實(shí)現(xiàn)成為可能。

TI公司的數(shù)字信號處理器(DSP)曾經(jīng)有力地推動了數(shù)字視頻監(jiān)控技術(shù)的發(fā)展，其中具有里程碑的是TMS320DM642通用數(shù)字媒體處理器。TI之后所推出的數(shù)字媒體處理單片系統(tǒng)達(dá)芬奇(DavinciTM)更是為數(shù)字視頻監(jiān)控提供了強(qiáng)大的平臺。達(dá)芬奇的各種系列平臺可以完全覆蓋數(shù)字視頻監(jiān)控的各個應(yīng)用方向，其中有以ARM為主控處理器和以DSP為主處理器兩個主要的發(fā)展方向。其共同的特性就是可以支持多種視頻壓縮格式，包括H.264/MPEG-4等等，所有DSP核心均具有支持VCA的能力。

目前基于DSPSoC的方案在監(jiān)控市場占主流地位。同時，一些FPGA廠商希望能在差異化和客戶定制化方面顯示出自己的優(yōu)勢。通過針對監(jiān)控應(yīng)用將FPGA器件和MPU/DSP結(jié)合在一起，設(shè)計師能從可編程協(xié)處理器的固有靈活性中得到好處，還可利用FPGA將精力集中在開發(fā)算法上，以充分利用MPU/DSP的處理能力。有的廠商就在其多路視頻監(jiān)控系統(tǒng)硬件平臺中采用了DSP+FPGA的方式，用到的是TI的TMS320DM6437，只有1個數(shù)字視頻輸入接口，為了連接8路視頻解碼器，需要在視頻解碼器與DSP的視頻輸入接口之間增加耦合邏輯，而可編程的FPGA可以方便實(shí)現(xiàn)二者之間的耦合邏輯。

為滿足未來數(shù)字視頻監(jiān)控市場的需求，更大限度的靈活性是必須的，視頻壓縮技術(shù)會向智能化編解碼發(fā)展，傳統(tǒng)的監(jiān)控還是要向?qū)崟r智能分析發(fā)展，光學(xué)系統(tǒng)將會與數(shù)字化電子系統(tǒng)更緊密地結(jié)合。為此，TI已經(jīng)做好了準(zhǔn)備，目前正在開發(fā)更強(qiáng)大的SoC系統(tǒng)，其規(guī)格涵蓋視頻多制式的支持、定點(diǎn)和浮點(diǎn)DSP兼容對VCA的支持、高性能的ISP視頻前端支持等特性，而這一切將為數(shù)字視頻監(jiān)控領(lǐng)域帶來全新面貌。

ADI技術(shù)市場經(jīng)理詹柯：匯聚處理器提升智能分析處理能力

歷經(jīng)幾代技術(shù)的演進(jìn)，視頻監(jiān)控系統(tǒng)正朝著網(wǎng)絡(luò)化(IP)和智能化方向邁進(jìn)。另外，模擬與數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng)混合并存也會是未來幾年中國安防市場的特點(diǎn)。

作為中高端的方案選擇，DSP是目前中國監(jiān)控市場的主流處理器。ASIC SoC是后進(jìn)者，對市場有一定沖擊。此外，F(xiàn)PGA也在試圖進(jìn)入該市場，但目前還沒有明顯的成功例子。由于現(xiàn)階段還沒有標(biāo)準(zhǔn)的用于智能分析和處理的算法，基于不同的壓縮格式實(shí)現(xiàn)智能視頻分析處理會對DSP的MIPS要求有很大不同，所以算法的優(yōu)化非常關(guān)鍵。由于兼具靈活性和高性能，DSP更為擅長智能分析處理工作。

針對圖像處理應(yīng)用的理想DSP處理器必須具備以下幾方面的特點(diǎn)：內(nèi)核處理能力強(qiáng)；專門針對圖像處理的指令集；易于大量數(shù)據(jù)傳輸?shù)牡凸挠布軜?gòu)；高集成度；豐富的軟件模塊庫；功能強(qiáng)大的開發(fā)工具。對于視頻監(jiān)控系統(tǒng)來說，最適合的控制和處理應(yīng)該是控制功能和數(shù)字信號處理功能合二為一的匯聚處理器，ADI的Blackfin匯聚處理器就是一個典型代表。

BlackfinDSP處理器基于由ADI和Intel公司聯(lián)合開發(fā)的微信號架構(gòu)(MSA)，通過將傳統(tǒng)DSP和MCU的優(yōu)點(diǎn)融為一體，兼顧了事件控制以及純算法運(yùn)算處理功能，從而允許工程師在單芯片上實(shí)現(xiàn)圖像預(yù)處理、圖像處理、系統(tǒng)控制，大大提高了系統(tǒng)的集成度。

在指令集方面，Blackfin系列DSP針對圖像處理提供了豐富的向量指令和視頻指令。此外，ADI還提供多種針對圖像處理的軟件模塊，它們都專門針對Blackfin處理器而優(yōu)化，并經(jīng)過業(yè)界嚴(yán)格驗(yàn)證。這些軟件模塊能夠大幅降低系統(tǒng)工程師的開發(fā)難度，并顯著提高系統(tǒng)效率。為滿足數(shù)字監(jiān)控市場走向智能化的新特性，ADI下一代DSP處理器作為承載“數(shù)字化現(xiàn)實(shí)”的先鋒，將對智能視頻分析技術(shù)提供更加深廣的支持。

賽靈思亞太區(qū)市場及應(yīng)用總監(jiān)張宇清：高性能FPGA靈活應(yīng)對視頻監(jiān)控開發(fā)新挑戰(zhàn)

網(wǎng)絡(luò)化、個人化和智能化是中國視頻監(jiān)控市場重要的發(fā)展趨勢，視頻監(jiān)控的應(yīng)用也將逐步趨廣。

中國國內(nèi)早期的視頻監(jiān)控產(chǎn)品大部分都是采用DSP，在多通道、高分辨率視頻編解碼應(yīng)用中，DSP用軟件很難達(dá)到系統(tǒng)的要求。而FPGA采用硬件加速的方法，可以實(shí)時進(jìn)行多通道壓縮。FPGA的優(yōu)勢是可編程，非常適合需要靈活性高、提供差異化的應(yīng)用設(shè)計。到目前為止，采用FPGA芯片的視頻監(jiān)控產(chǎn)品已經(jīng)陸續(xù)開始量產(chǎn)。賽靈思針對視頻監(jiān)控應(yīng)用推出的目標(biāo)設(shè)計平臺(TDP)也為中國國內(nèi)企業(yè)的研發(fā)提供了便利。

設(shè)計數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)的主要技術(shù)趨勢是需要達(dá)到高畫質(zhì)(1080p分辨率)、視頻分析、智能化管理、IP、H.264視頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)、更高的圖像信號處理清晰度、器件功能針對應(yīng)用并配合項(xiàng)目算法功能。這些新趨勢使開發(fā)人員必須要面對低功耗、低成本以及在環(huán)保方面的挑戰(zhàn)。

為應(yīng)對這些挑戰(zhàn)，賽靈思配合專業(yè)領(lǐng)域的第三方合作伙伴開發(fā)IP核，為客戶提供方便使用的交鑰匙解決方案。例如，賽靈思與美國Eutecus公司合作提供基于Spartan-3ADSP的視頻分析解決方案。其中，高性能視頻分析IP—多核視頻分析引擎(MVE)具有高度優(yōu)化的架構(gòu)，可顯著提高性能，主要針對高精度的原始高清處理分析應(yīng)用。

今年2月，賽靈思公司還推出了Spartan-6FPGA，對性能和靈活性進(jìn)行了理想的結(jié)合。利用基于嵌入式DSP邏輯片實(shí)現(xiàn)的高度并行架構(gòu)，基于Spartan-6FPGA開發(fā)的系統(tǒng)能夠以全幀速率處理原始分辨率的圖像數(shù)據(jù)。同時還可利用經(jīng)濟(jì)的可定制MicroBlaze軟處理器實(shí)現(xiàn)領(lǐng)先的視頻分析功能。Spartan-6FPGA不僅支持這些先進(jìn)功能，同時還比前一代解決方案成本可降低多達(dá)33%，采用先進(jìn)的功率管理和以太網(wǎng)供電技術(shù)，功耗也可降低多達(dá)50%。

目前FPGA在眾多應(yīng)用和市場中逐步成為可替代ASIC和ASSP器件的高度靈活的解決方案。在視頻監(jiān)控領(lǐng)域亦是如此，應(yīng)用越來越廣泛。

中星電子總裁金兆瑋：下一代監(jiān)控系統(tǒng)更趨合理化、標(biāo)準(zhǔn)化

中國的視頻監(jiān)控市場經(jīng)歷了模擬監(jiān)控、數(shù)字監(jiān)控及網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控三個主要階段，縱觀安防監(jiān)控產(chǎn)業(yè)的發(fā)展趨勢，監(jiān)控系統(tǒng)的各個組成部分都在經(jīng)歷著由模擬向數(shù)字的轉(zhuǎn)化。展望視頻監(jiān)控市場未來的發(fā)展趨勢，全數(shù)字化的監(jiān)控系統(tǒng)即將到來。

從產(chǎn)品角度來看，目前的數(shù)字視頻監(jiān)控產(chǎn)品主要以ASIC、FPGA、DSP幾種模式為主。這幾種方案各有利弊，根據(jù)不同的使用需求發(fā)揮著各自的特點(diǎn)。

特別值得關(guān)注的是，隨著ASIC集成度日益提高，系統(tǒng)級芯片(SoC)以其高性能、低功耗以及通過軟件編程實(shí)現(xiàn)功能的靈活性等特點(diǎn)，即將成為未來大多數(shù)數(shù)字視頻監(jiān)控產(chǎn)品的主流方案。

尤其是多核異構(gòu)SoC，將會為數(shù)字視頻監(jiān)控產(chǎn)品設(shè)計帶來新的發(fā)展機(jī)遇。未來的監(jiān)控系統(tǒng)取決于更加先進(jìn)的科技含量，同樣也取決于更加合理的系統(tǒng)設(shè)計構(gòu)架。

作為核心設(shè)備和解決方案提供商，中星電子針對不同的細(xì)分行業(yè)，定制了基本功能與特色功能相結(jié)合的行業(yè)解決方案。

中星電子自主研發(fā)的ViVS統(tǒng)一媒體平臺中間件是一種基于客戶需求的差異化的產(chǎn)品。它將多種不同應(yīng)用的技術(shù)特性抽象出來，形成穩(wěn)定可靠的基礎(chǔ)平臺，在這個基礎(chǔ)上可以增加相應(yīng)的業(yè)務(wù)模塊，以達(dá)到基于需求的差異化平臺設(shè)計。

下一代監(jiān)控系統(tǒng)產(chǎn)品的發(fā)展方向?qū)⒏呌诤侠砘?、?biāo)準(zhǔn)化。基于中國安防監(jiān)控產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)狀，國家有關(guān)部門已著手制定《安全防范視頻監(jiān)控數(shù)字音視頻編解碼(SVAC)技術(shù)要求》，以規(guī)范行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。SVAC標(biāo)準(zhǔn)可以從很大程度上滿足監(jiān)控系統(tǒng)中將會出現(xiàn)的更多新的應(yīng)用需求。同時，標(biāo)準(zhǔn)的開放性也有利于加強(qiáng)視頻監(jiān)控產(chǎn)業(yè)鏈間的合作，將領(lǐng)先技術(shù)和產(chǎn)業(yè)化成果共享，形成行業(yè)內(nèi)良性競爭，共同推動中國視頻監(jiān)控市場快速、穩(wěn)定地向前發(fā)展。