隨著視頻監控應用的飛速發展，監控系統的作用早已超越了安全保衛的階段，已經發展和融入到各個應用領域，如實時監控、遠端指揮、業務調度等。這樣對視頻的需求就不再限制診-始的應用——錄影一個方面，已發展到對高清視頻即時監視、大容量錄影檔的管理和千變萬化的各行業應用需求，發揮著越來越重要的作用。正因為此，作為監控系統的核心部件，攝像機和DVR在近十年裡獲得了前所未有的高速發展。
基於國內蓬勃發展的監控形勢，作為研發高清晶片的大佬，海思半導體從發佈全球第一顆專業的標準H.264網路攝像機解決方案Hi3510晶片開始，持續在監控市場耕耘了4個年頭;2008年3月，海思又發佈了Hi3510的升級版——Hi3512的720P網路攝像機解決方案。
同時，海思半導體也是高清DVR解決方案的強力推手，在2009年安防展上，海思半導體發佈了第三代監控解決方案——又隆重推出了Hi3515和Hi3520。每一代晶片的發佈都代表了海思人對監控理解的進一步加深。現在，可通過對海思第三代監控產品的設計過程來嘗試分享一下我們理解的百萬攝像機晶片的發展趨勢。
監控系統與DVR產品的發展
監控系統伴隨DVR這些年的進步正向著IP化、智慧化發展，監控系統的三個具體的發展方向是：更高清晰度的錄影和監看;對IP設備的管理;更方便快捷地在海量視頻錄影裡面找到所需要的錄影檔。海思基於對DVR產品發展方向的理解，先後向市場推出了Hi3515和Hi3520解決方案，以滿足日益迫切的高清DVR的需求。就DVR的發展方向來看，除網路化、智慧化等宏觀方向外，以下幾個方向也需要被行業關注：
(1)DVR的編碼方式向更高壓縮效率的標準H.264發展;
(2)錄影解析度從CIF向D1(720×576) 、720P、1080P發展;
(3)監控解析度也從D1向HD高清發展;
(4)封閉子系統向開放IP架構系統發展;
(5)更方便快捷地在海量視頻裡找到所需要的錄影。
Hi3515與Hi3520解決方案
海思半導體正是基於應用對DVR的發展需求，向行業推出Hi3515和Hi3520解決方案的。
Hi3515是一顆具有高清編解碼能力的SOC解決方案，無論是硬體還是軟體發展上都繼承了海思Hi3511/Hi3512的模式，支援海思診-來的客戶快速開發和升級。Hi3515在Hi3512的720P標準H.264即時編碼的基礎上，把性能提升到了1080P@30fps，在診-來的架構基礎上增加了2個SATA的硬碟介面、2個USB2.0、Nand flash等介面，並且內置了VGA和CVBS的介面等，可支援百萬圖元的編碼或解碼(可解Hi3515和Hi3512的碼流)，是目前Hi3512高清網路攝像機解決方案的進一步升級。
而Hi3520是一款基於ARM11處理器內核以及視頻硬體加速引擎的高性能通信媒體處理器，是海思面向監控行業的D1(720×576的解析度)和百萬圖元DVR市場推出的基於H.264解決方案。
(1)Hi3520採用雙ARM架構運算能力高達1GHz，配合硬體加速引擎、圖像加速引擎，可提供H.264和MJPEG多衆-議編解碼，編解碼性能高達240fps D1@NTSC，能夠提供最佳的多路編解碼DVR方案。
(2)豐富的視頻輸入輸出介面(CVBS、高清VGA、BT1120)，最高解析度1920×1080p@30Hz，能夠帶來更加清晰的籠-質和視頻體驗，真正實現了客戶對錄影和監看的需求。
(3)片內集成了包括數位視訊介面、USB2.0，GMAC、I2S、I2C、GPIO、SPI、UART、SD RAM、DDR等各種週邊介面，同時Hi3520具有的診-始視頻級聯設計，可以通過多片級聯的模式搭配出各種規格和型號的DVR設備，在滿足各種應用場景的設備開發的同時，大大提高了產品的開發速度，能大大降低了設備的BOM成本。
(4)Hi3520是一顆具有2路高清編解碼能力的SOC解決方案，集成海思專利的高清視頻級聯通道，可以快速構建多片級聯的百萬圖元的編碼器或解碼器。該晶片做高清編碼或者解碼時達到1080P@30fps，SDK與Hi3515相容(可解Hi3210、Hi3512、Hi3515的碼流)，方便客戶快速系列化產品。
讀者可以通過下面的Hi3520晶片結構圖，基本瞭解到該晶片所具強大功能的核心所在，請參見圖1。
本文寫到此，是希望通過對DVR技術的描述，來關聯到下文，即將要闡述的百萬圖元網路攝像機，從而來認識什麼是真正的二芯相得益彰。
百萬網路攝像機的晶片技術及其發展趨勢
提起百萬圖元網路攝像機，很多人很容易想到是其跟傳統攝像機唯一不同的地方是CVBS口變成了網路口。今天筆者嘗試從系統的需求角度來討論百萬圖元網路攝像機的發展趨勢，我們主要圍繞著這個產品的產業化展開，也就是解決百萬圖元網路攝像機與目前主流安防系統的配合問題。
網路攝像機的優勢是其組網和傳輸成本的大幅下降。其在信號採集的前端把壓縮的視頻變成網路包，大大減少了傳輸消耗，這個也就是為什麼是網路攝像機領域首先提出百萬圖元概念的診-因。但是在應用的過程中，網路攝像機畢竟是一個新東西，安防大部分工程商只具有傳統的數模結合的產品施工經驗，對網路攝像機的實際應用還是不習慣，加上與之配套的顯示系統又無獨立的網路和解碼能力，導致百萬圖元網路攝像機更多的是應用在大型項目上，動輒就上大平臺，配各種轉發及解碼伺服器等，這樣便導致百萬網路攝像機很難應用到普遍的中小工程中，大家還是習慣了類比攝像頭+DVR+顯示的模式。所以，海思對新一代網路攝像機的佈局也是基於更貼近目前工程商的使用習慣來設計。
與各種sensor的數位對接
在百萬圖元網路攝像機以前，攝像機CCD都用統一的BT.656轉CVBS的介面(主要指傳統的CCD攝像機)，視訊壓縮晶片只要對應接駁BT656的晶片就能滿足sensor接入的問題。
但是在百萬圖元的時代，CCD和CMOS競相推出，各廠家都有自己的介面標準，即使表面上物理介面是一樣，可內部資料都不相同，所以攝像機晶片廠商需要具有能與廣大sensor廠商對接技術的能力。
海思在這個領域分別跟幾大廠商都有合作，每一代晶片在設計之前就要與sensor廠商的路標匹配，大家一起來合作調驅動。這個也是在百萬圖元sensor還沒有統一數位介面前，編解碼晶片必須要做的基礎性功課，這樣才能支援百萬圖元網路攝像機的多樣化和產業化。
編碼和網路處理
由於顯示頻寬的限制以及客戶的使用成本考慮，百萬圖元的體驗雖然好，但是客戶不能在目前的成本下使用太高的碼流來實現，所以對百萬圖元網路攝像機的編碼效率提出了要求。海思從Hi3510開始，就致力於監控專用的視訊壓縮技術的研究，使用標準H.264並充分考慮到了視頻的時延和網路打包的方便性等(例如H.264的有些tools是給廣播級視頻用的，廣播視頻就不用考慮時延問題，但是監控就不能直接這樣用，需要在時限上優化)，在Hi3512就已經推出了2M的720P即時高清解決方案。Hi3515在演算法上繼承了海思前兩代產品視頻的優點，增強了部分細節效果。
由於網路攝像機是在IP網上運行的，在網路傳輸上實現方式的不同也會直接影響到使用者的視覺體驗。未經處理的視頻編碼特點是由視頻的運動量不同而編碼碼流大小會發生變動，這樣的碼流在DVR錄影應用中問題不大。但是在網路中，過大資料包則意味著網路堵塞，所以對編碼器的內部控制需要非常地嚴格，這個控制還不能影響圖像品質。
海思借助在網路領域的多年經驗，在這個領域有比較優勢的地方，並逐漸應用到產品中。隨著百萬圖元網路攝像機的發展，對核心構建的晶片的編碼越來越苛刻，要求在更高壓縮比的前提下實現更貼近現實的場景，特別是隨著3G網路的興起，對各種網路的適配性正是晶片廠商研發的重要的發展方向。
即時模擬預覽輸出
傳統的安防人拿到一個網路攝像機其實會很頭疼，因為難用。難道每次拿起來都不記得網路IP是多少(貼在機身的默認IP?或施工過程早改了)?維修這個設備還需要帶著便攜機，這讓工程商怎麼會喜歡用網路產品?難道以後佈線就要找具有“華為大學”網路認證的工程師才可以?
Hi3515內置CVBS輸出，可以讓客戶就像用類比攝像機一樣，直接用傳統類比顯示器就可看到網路攝像機的內部各種參數，以及網路攝像機的鏡頭效果燈，以方便工程施工。我們可以簡單而直觀地暢想，還是以前的施工人員，還是挖溝佈線，不同的只是埋的線少了，甚至WIFI無線了，工人還是跟以前一樣佈置和調試攝像頭，根本不用管是否IP的，只是接線的時候類比視頻線變成了一根5類的網路線而已。
所以對網路攝像機晶片而言，要在目前工程水準上快速滿足客戶的需求，才是根本所在，我們不能把網路傳輸成本的節省轉移到施工人員的人力成本上。圖2就是Hi3515組成架構及對外連接示意圖，讀者不妨流覽一下，以加深對其的瞭解。
存儲、管理及顯示
剛才提到網路攝像機可以像類比攝像機一樣地佈置調試，應該扭轉了大家之前對網路攝像機使用難的形象了吧?為了實現對這個系統的搭配，只有前端是不夠的，所以海思推出了前面提出過到的Hi3520。
如果只是簡單的幾個點的需求，或者已經有了大平臺，希望滿足高清網路視頻上電視牆的需求，直接用Hi3515就可以實現單路的解碼效果。
如果是要求像前述描述的那種傻瓜式的應用，那麼就要用到NVR或者現在最熱門的混合型DVR來解決了。
而Hi3520靈活的編解碼策略，使得它可以很容易地均衡DVR性能，做到對網路攝像機的管理，配合DHCP，就可以實現。
當然由於是從百萬圖元的視頻過來，與傳統方案一樣，單晶片輸出方案都是比較容易解決的，但是如果想像DVR一樣，一台設備管理多個百萬圖元網路攝像機，就必須考慮多晶片級聯方案。海思Hi3520具備的單晶片2個百萬圖元解碼性能，配合海思的高清級聯通道，以及高清VGA/HDMI輸出介面，則可以輕鬆解決這個難題，讀者可通過圖3，便能清晰目睹Hi3520的超高性能。
所以說，百萬圖元網路攝像機的晶片發展趨勢不能簡單地看做是網路攝像機的發展，關鍵是應用體驗與現實的結合，要看到配套產品的完善。
由於篇幅有限，我們不能展開對百萬圖元網路攝像機其他方面的發展趨勢作進一步描述，百萬圖元網路攝像機的優勢是高清晰，但是我們不能把網路產品的配置等複雜的工作簡單地推給下游用戶，要從上游做起。
如何貼近安防應用一直是我們晶片研發人的行事準則，只有這樣百萬圖元網路攝像機才有更廣泛的應用。
通過前面對海思兩款晶片結構、功能和應用的簡單介紹，讀者可能基本上瞭解了作為數位系統的兩個重要角色——網路攝像機及DVR對系統功能實現所起到的至關重要的作用。
转载自IT168 [ http://www.it168.com/ ]
0 comments:
張貼留言