监控行业成芯片厂商“施展拳脚”重要领域

2012-12-03 19:55:04来源: 安防知识网

    有这么一句话:芯片厂商“跺一跺脚”,就会直接影响安防设备商的生死存亡。这话虽然略显夸张,但在一定程度上,也体现出上游芯片厂家对于整个安防行业的技术发展起到了决定性的作用。正如深圳海思半导体有限公司网络接入终端产品管理部战略营销经理罗勇华所称:“我们不是简单去做一个芯片,而是为整个安防整个系统做部件。”

    据第三方市场调查显示,目前整个全球市场的后端DVR、NVR的规模大概为400万台,预计到2014年左右将增加到550万台的规模;智能编码器DVS达到250万台,到2014年将会达到400~450万台;包括IP摄像机在内的整个数字监控产品市场,目前约为2000~2500万台的市场规模,预计到2013年底可能会增加至3000~3500万台。从以上调查数据可看出,整个监控行业规模巨大,且市场规模仍在继续增长之中。此外,中国已成为全球最大的安防市场,并在“平安城市”、北京奥运、世博会等国家重大项目的拉动下,中国的安防市场正呈现出迅猛的直线上升态势。

    也正是近年中国数字视频监控的飞速增长,使视频处理芯片市场也随之得到了长足发展,现在安防监控行业的需求(数字化、网络化、高清化、智能化)已非常明确,芯片厂家也开始主动去推动视频监控这个潜力巨大的市场。视频监控已成为继工业自动化、消费类电子产品、电信电话等领域之后,芯片厂商新的利益角逐场。视频监控产业的发展吸引了越来越多的芯片厂商加入,监控行业已成为芯片厂商“施展拳脚”的重要领域。

    面对如此蓬勃发展且规模巨大的行业,不少芯片厂商纷纷主动出击,如TI、ADI、NXP、Intersil旗下Techwell等国际半导体厂商均早就对中国安防市场给予了特别的关注;同时,中国大陆及台湾厂商如海思、中星微、升迈、富涵微等也在视频监控领域也做了不少卓有成效的开拓工作。据业内有人预测,未来DVR、DVS、IP摄像机、NVR等网络监控设备的需求将会成倍增长,从而将更加吸引芯片厂商加大对视频安防市场的投入力度。据统计,目前芯片市场至少有20多家厂商在竞争。可以预见,随着抢食者的增多,未来竞争将十分激烈。

    面对监控行业的网络化、高清化、智能化的发展趋势,作为上游的芯片厂商都十分看好市场和技术发展的动态,并深感只要持续发力、顺应市场、针对用户需求、适时地推出适用的产品,最终终会被市场所认可。

    芯片伴DVR同行

    DVR有工控式和嵌入式两种,现在嵌入式应用居多。从最初的MPEG1、CIF到现在的H.264、D1,价格一路跳水,现在D1机的价格甚至低于当年CIF机的价格。当前,即便DVR技术已发展得相当成熟、市场竞争十分激烈,但不可否认的是,DVR已成为主流视频监控最必配的设备。就市场现状,不管何种规模的视频监控应用,DVR仍以其较低的成本投入、稳定的本地存储、具小路数视频切换和分割显示功能、宜长时间记录等诸多特点,仍稳据相当的市场份额。

    上海富翰微电子的张克非解释说,虽然现在DVR竞争非常激烈,但这是每个行业必须经过的阶段。根据客户需求来看,其公司的芯片可分为两种,较高档芯片采用D1格式,提供较好图质;较低档芯片提供CIF格式,图质稍差。较高档芯片构建的DVR通常被应用于如银行、公安等高端用户,因这类应用通常会对清晰度和功能有较高的要求。而另一种低档DVR多供给低端用户,这类用户对监控无高要求,只需有基本图像即可,此种应用除存储外,多把DVR用作分割显示下的多画面监视用。但不可否认,低端应用在一定程度上也助推了DVR市场的快速成长。

    同时,也可看到DVR强烈的定制化应用趋势,比如ATM机DVR要根据ATM机内部空间和支持银行特殊功能的设计;车载DVR则要满足车辆运行环境下的高温、高湿、强振、强电磁干扰等要求;针对司法检察系统,希望DVR具备多光盘同步刻录、画中画录像等特色功能。所以说行业专用也极大地推动了DVR及芯片技术和市场的大发展。监控技术的发展趋势是“数字化、网络化、高清化、智能化”,而这一趋势在DVR的发展上得到了最有力的印证。下面让我们看看DVR主流芯片厂商在实现DVR“四化”上是如何践行的。

    如TI的DM8168芯片即是面向D1的DVR及混合DVR市场,可显著降低DVR系统的成本与复杂性。其将高清多通道系统的所有捕获、压缩、显示及控制功能整合于单芯片上,可充分满足用户对高集成度、高清视频的需求。此颗芯片集成了1GHz主频Cortex-A8ARM核与lGHz主频C674x的DSP核,并且集成了3个新版本的HDVICP子系统及新一代的VPSS。从视频压缩性能上对比,DM8168新版本的HDVICP子系统比上一代主流的DM6467的lGHz版本提升了4倍,可同时支持H.264编码的3个1080p每秒60帧,或多达30路全帧的D1分辨率视频。新版本的HDVICP,不仅支持高清分辨率的H.264、MPEG-4、VC1,而且支持AVS和SVC标准。此外,其还提供了丰富的外部接口,包括千兆以太网、PCIExpress、SATA2、DDR2、DDR3、USB2.0、MMC/SD、HDMI以及DVI等多种接口,可支持高度灵活的设计方案。

    Intersil旗下Techwell的TW5864芯片采用4D1、8HD1或16路CIF、实时H.264BdselineProfile编码,实时双码流,支持17路音频ADPCM格式编解码和1路语音解码、4路视频AD,是全球首颗集成音视频AD和H.264压缩算法的高性能多媒体处理芯片。据了解,TW5864单颗芯片即成系统,最高可达一芯16路的性能,有效降低了开发设计门槛,为后续的生产、加工以及维护带来极大的方便;而单芯片可实现4D1产品,2片或4片即可级联轻松实现8/16路D1的产品,这样就会使得板卡类产品在D1分辨率上更为大众化、平民化。

    而海思的Hi3520则是具有2路1080P编码解码能力高清解决方案,其具有8D1编解码的总性能,支持高清的输出,且支持海思专利的无时延高清级联,让多路D1DVR的预览和回放输出的有效分辨率能达到真正的1080P效果。其是市面上为数不多的具有D1的同编同解且真实高清输出的解决方案,未来会有升级版本Hi3530具有更多路数的1080P的编解码性能。

    针对DVR现状,DVR将怎样发展呢?就当前应用的回答是模数混合、超强网传、整合平台软件、HDMI高清数字接口。现在新型DVR,就符合这个趋势,因此主流厂商纷纷衍生开发出混合型HDVR、NVR。其特点就是能同时接入数字和模拟信号,支持网络管理前端网络设备,并实现录像管理和高清回放。以此支持现阶段大量模数并存的状况,能有效保护用户前期投入。但依据发展趋势,DVR终究会被只支持网络信号的NVR取代,上述的DVR演变过程都始终离不开芯片技术不离不弃的一路伴行。

    所以说,新型的DVR,或说HDVR、NVR,其显著特点是能通过千兆网口或多网络口,配合强大的CPU,具有强大的网传性能;或其还整合了软件平台和前端设备管理、视频转发、视频存储管理等多种功能,从而将进一步简化现有监控系统的组成。且传统的显示输出,如S端子、BNC、VGA等接口已无法满足高质量显示的要求,所以HDMI数字接口也逐渐成为了新型DVR的主流配置。

    芯力助摄像机高清

    前端摄像机经过多年发展,已逐步从模拟转向基于IP网络高清。而今,在高清监控需求和高清技术逐渐成熟的催化下,许多厂家纷纷推出百万像素高清摄像机。相比40万像素(D1分辨率)标清机,高清机的清晰、细腻的图像效果让用户在视觉上有全新的体验,其最大优势在于高分辨率的辨识效益,表现在覆盖范围大、图质好。在监控范围相同条件下,一台高清机可替代2或3台标清机,甚至更多。摄像机台数的减少,维护也更方便。所以对广视角、大范围监控场所部署高清摄像机是个绝好的选择。

    依据MultimediaIntelligence公司在08年4月发布的数据显示,截止到2012年,出货的IP摄像机将有半数会是720P或更高的分辨率。也有许多业内人士预见,要不了多久,720P与1080P实时分辨率将会成为行业主流,500~1000万像素的摄像机也将开始进入高端应用市场。

    对于摄像机高清,其主要取决于镜头、传感器以及芯片技术。而对摄像机本身,最核心的还是传感器技术和芯片技术的突破。由于高清摄像机视频数据量非常大,所以对芯片的压缩、CPU处理能力要求非常高,芯片的压缩及处理能力将直接决定了对传输网络、录像存储以及后端处理的要求,决定着图像的质量。

    针对目前监控市场的高清化,芯片厂家正顺应着市场需求,在不断推出性能优秀的芯片产品。

    如TI的DM6467和DM6467T芯片,就是分别针对100万像素和200~500万像素IP摄像机进行研发的。其中DM6467是业界首个单片多格式实时编码转换解决方案,其是基于DSP的片上系统,能以10倍的性能和1/10的几个同时进行多种格式HD编码转换。而Intersil旗下Techwell新推的鱼眼方案,其采用的主要是TW2871芯片,用于鱼眼方案的摄像机,可轻松看到360度的高清画面全景,达到4台摄像机才能实现的视角范围。另外用户可通过软件来截取某一个需要的部分,将半球的图像自动转化为直角图像,正因为无需云台配合转动,所以不会造成云台因长时间运行而造成损坏。

    海思的Hi3512也是针对720P的高清H.264IP摄像机解决方案。其基于ARM9处理器内核及视频硬件加速引擎的高性能通信媒体处理器,视频助理单元可支持H.264MainProfile、BaselineProfile、MJPEG、JPEG等多种协议实时编解码,支持H.264编解码90fps@D1、高清1.3MegaPixels@30fps,支持最大300万像素的JPEG抓拍,此外还可支持双码流编码,而图形处理单元能提供De-interlace算法处理、灵活的运动检测,并可支持视频、图形缩放、OSD等,而其丰富的外围接口非常方便满足设备规格需求,可有效降低整机BOM的成本。

    不过,随着IP摄像机高清化进程的加快,传统模拟摄像机虽备受“挤压”,但在模拟监控仍占较多市场份额的当前来说,如何将模拟监控顺利转变到高清监控系统,新建网络布线也即是一个必须要考虑的问题。而Techwell推出的SLOC数字模拟混合同轴电缆传输解决方案,则可以最小的代价将D1分辨率升级到高清视频监控系统,并充分利用原有同轴电缆,实现既有效降低布线成本、使工程实施简单,又能实现高清视频监控的效果。

    高清编解码是关键

    1999年,飞利浦PNX1300芯片在中国推广并得到应用;2003年,TI推出通用数字处理器TMS320DM642,正式进军中国视频监控领域;2004年,海思作为全球率先推出H.264soc监控专用芯片;几乎同时,台湾升迈整合ARMcore,兼容FA526CPU和MPEG4/MJPEGcodec及多项外围IP,为数字监控量身打造了视频编解码芯片SoC。

    经过十年发展,芯片编码能力有了很大提升。之前要实现1080i的图像质量需要10颗芯片编码,现在2、3颗即可。结合市场需求看,追求更好的图像品质是用户非常合理且永恒的要求。而随着智能监控时代的来临,为了满足监控系统对视频图像的分析处理要求,如车牌识别、人脸识别等,则对图像质量提出了更高的要求,例如高清格式。这对芯片编解码能力提出了更大的挑战。

    另一方面,压缩算法的不断升级改变着图像的画质。随着市场主流压缩算法向H.264,甚至更高级的算法发展,不断地提高压缩比、并进行算法优化已成为芯片厂商的追求。就运算量而言,MPEG-4比JPEG复杂4倍,H.264又较MPEG4复杂3倍以上,除了Decoder的兼容性和Encoder的压缩质量的基本要求,高速的系统架构、内存频宽、高效率的DMA控制器,甚至多核的平行处理都是SoC效能是否优秀的关键。

    从当前主流芯片厂商所推出的产品来看,大多有支持高清格式的产品,如,ADI的ADV202、212产品可以支持高清格式;TI的DM355即可支持720p下的MPEG4实时编码,码率为4Mbp至8Mbps,可作为高清网络摄像机或高清视频服务器的核心处理器。据了解,TI可支持720p下的H.264实时编码芯片也即推出。

    结语

    虽然未来高清化的趋势发展已成为一个不争的事实,但即便如此,芯片厂商在推出产品的时候,还是要多倾听市场的声音。正如海思的罗勇华表示,DVR、NVR、IPCamera等设备商在选择芯片时,常常是要做综合的考量,而不仅仅是注重价格,每个设备厂家都会以自己的渠道优势、开发习惯、后期服务等作为依据。而芯片厂家则要知道并满足设备厂家的这些需求,并且芯片厂家要清楚地知道自己正是在做一个提高整个行业效率的产品。深圳海思公司做芯片的思路就是,除了要跟下游厂家确定规格外,还会与甲方、工程商进行交流,如了解现在的系统遇到了什么问题、哪里需要改进等等。芯片厂商只有这样才能走在整个行业的前端,跟得上市场前进的节奏。

关键字:监控

编辑:鲁迪 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/afdz/2012/1203/article_5129.html
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