视频处理领域,将是FPGA的天下?

2011-03-07 11:22:20来源: EEWORLD

    几年以前,视频监控应用的通道数不多,对图像质量和实时性等也要求不高,很少有人用FPGA;但是,随着监控由标清转向高清,从单通道转到八通道,从非实时转到对实时的要求,外加人脸识别和运动估计等分析功能,DSP表现得越来越吃力。就在此时,FPGA登场了……

    FPGA  vs  DSP

    FPGA与DSP同属可编程处理平台,表面上相濡以沫惺惺相惜,其实早已暗自开战。FPGA从高端平台扩展至低成本以抢占DSP市场,并加强了相关开发工具,希望在复杂算法和大量并行处理中补充甚至完全替代DSP;而DSP则通过集成ASIC的DSP SoC和多核DSP提升处理能力,以减少FPGA和ASIC的使用,捍卫其主角地位。

    实际上,低成本FPGA的出现,不但在通信、视频处理领域动摇了DSP的地位,而且还会代替一些汽车应用领域的MCU器件,和消费电子市场的ASIC器件。下面简明了这几项技术的主要特点和局限性:

    • DSP —— 可编程,优于VGA及的性能;
    • ASIC —— 通过功能与性能定制控制;
              构建和更改费用昂贵;
    • ASSP —— 功能受限于ASSP 的生产厂家,性能超过DSP。

    而FPGA的优势在于,它可利用并行方式实现DSP算法从,而获得高性能的直接结果。换句话说,FPGA性能能够直接随其面积而变化,就像RAM容量随芯片面积变化一样。它的这种灵活性意味着FPGA有望在可预见的未来满足“FPGA区域”的所有要求。

    在视频图像领域,随着爆炸式增长的处理量要求,带来了兆像素摄像机和HDR的出现,传统的DSP再也不能满足需求。而与此同时,FPGA通过其固有的并行性,提供更高的性能,并由于其容易重新编程,可最大限度地满足市场的需要。

    FPGA市场划分明确 lattice另类生存法则

    Lattice的副总裁Douglas Hunter先生介绍说:FPGA市场可分成四大部分来看,分别是:超高性能市场、中端市场、低密度PLD市场、和混合信号市场。从收入角度来说,有1/3甚至一半的份额都集中在超高性性能市场中。这个市场很大,但投入也同样巨大。在此领域,基本是Altera和Xilinx这两家大公司的天下,作为FPGA三大厂商之一的Lattice并不具优势。

    而从中端市场来看,Lattice则表现得信心满满,游刃有余。那么,Lattice公司为什么选择这样的市场,他们又是如何取胜的呢?Douglas Hunter先生向eeworld记者坦言:“我们的产品立足于低成本、低功耗,并配合一系列相关功能,延续和扩大自身的产品特点和优势。大厂商很难进入这样的领域,因为这里边需要加入太多的相关器件,他们很难在这方面进行竞争。而这样的情况,正适合我们来发挥特长。大家可以看到,在无线通讯和有线通讯的可编程逻辑器件市场中,我们占有最大的份额。此外,我们还面向监控及安全市场。在未来,我们将覆盖到更多的行业中去。”

    “同样,在低密度的器件市场中,我们在做电源管理、平台管理等领域。针对这样的市场,实际上我们是唯一一家做可编程逻辑器件的公司。就像在中端市场中一样,我们做的是大公司不愿意做的内容。”Douglas Hunter先生说道。

    Douglas 十分自豪地介绍到:“2010年,Lattice的总收入为2.978亿美元,比2009年增加了1亿美元。值得一提的是,在2009年,Lattice是唯一收入增长的公司。在Lattice的三大产品(中端FPGA,低密度PLD以及混合信号产品)中,低密度PLD占Lattice总收入的65%,其增长也是最快的,中端FPGA占25%~30%,混合信号产品占了5%。”

    值得一提的是,Lattice在近日高调推出了HDR高清摄像机开发套件,以加快布局安防市场。….说到:“在目前的三大厂商中,只有莱迪思一家能提供HDR 的FPGA。”

    而Altera公司继去年底宣布收购Avalon公司之后,又于近日发布28nm高中低端全系列产品; 赛灵思则在前不久的CES展上推出ConsumerVideoKit消费视频套件2.0版本后,近日又宣布收购高层综合技术领先公司美国AutoES公司。

    从FPGA领域的发展来看,低成本器件开辟的新兴市场将是驱动其需求增长的主要动力。新兴市场包括消费电子、汽车和工业应用。FPGA市场的增长率大大高于整个半导体市场的增长率,这也令为数不多的FPGA厂商正迈向幸福的生活。

    中国“十二五”推动安防市场 视频处理前景乐观

    安防产业“十二五”规划的审议稿中表述:到“十二五”末期实现产业规模翻一番的总体目标。年均增长率达到20%左右,2015年总产值达到5000亿元,实现增加值1600亿元,年出口交货值达到600亿元以上。

    靳秀凤表示,之所以能够保持20%的高增速,依据是“十二五”安全需求的环境依然存在,不断深化的应用潜力仍然强劲,科技发展的潜力会产生爆发性效应,数字城市建设和安防物联网会成为新的强劲增长点。 
 
    视频监控处于安防系统的核心地位,因为其他系统基本都需与其结合应用,而且视频监控系统在安防系统中的产值占比也最大,达到40-45%,而摄像机占中国安防市场电子产品收入的37%。全球前二十大安防企业排名中,基本全是视频监控设备供应商。

    2011年,“3111 工程”进入整体推进阶段,推广至每个地级市,整体直接投资近1000 亿元。未来五年,中国各大城市将继续投入巨额资金全面开展城市报警监控网络建设。据公安部科技局的估计,一个中型城市的平安城市建设投入将达几百亿,其中视频监控系统所占比例为28%。目前我国共有2300 多个设市城市和县城,蕴藏着巨大的市场潜力。

    安防电子市场也在释放新的能量。有资料显示,中国安防电子产品收入增长快速,将从2010年的5000多万美元蹿升至2013的7000多万美元,而摄像机占中国安防市场电子产品收入的37%。
另外,国家“十二五”规划明确提出,把培育战略性新兴产业作为发展重点。物联网成为全国乃至全球新一轮社会经济发展的主导力量。 而物联网的广阔市场,也给安防行业带来新契机。 安防系统具有物联网的天然属性,可以说安防是最早与物联网结合的产业。

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关键字:视频处理  FPGA  DSP  lattice  安防市场  HDR-60开发套件

编辑:赵思潇 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/FPGA/2011/0307/article_1902.html
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北京航空航天大学教授,国内最早从事复杂数字逻辑和嵌入式系统设计的专家。

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