‧ 如何從晶片解決方案選擇高清網路攝影機 (本文僅著重於海思晶片)

來源：中安網 作者：郭輝

　　中國大陸安防業界將2011年作為監控領域高清產品的爆發年，“高清”和“IP”這兩個詞成為當之無愧的熱門詞彙。越來越多的廠商加入這個領域，把高清IP這個大餅越做越大。數位高清網路攝影機經過概念、推廣，逐漸得到了客戶的認可。安防產品數位化、智慧化、高清化和網路化是一個不可逆轉的潮流，市場上的高清產品如雨後春筍般展現在用戶眼前。目前市面上有高清IP解決方案層出不窮，其中包括海思，TI、NXP、Trident、Techwell、智源等等多種晶片廠家都提出了具有自己特色的高清IP解決方案，如何選用適合自己的高清IP解決方案成為大家非常關注的問題。

高清IP解決方案

　　雖然市面上高清網路攝影機的方案很多，但是從架構來看，不外乎以下兩種基本架構：

　　(一)採用CCD/CMOS感測器

　　(SENSOR)作為圖像採集設備，配套提供ISP的SOC晶片，這類方案具有明顯的成本優勢，該方案的成像效果主要取決於晶片廠商集成的ISP(如3A，寬動態等)效果;採用這種方案一個明顯的優勢是此類方案比較靈活，可以根據方案的特點加以定制，如抓拍，低幀率等。

　　(二)是採用前端攝影機模組

　　(機芯，如日立的SC110，SONY的H11)作為圖像採集設備，配套一個ASIC或DSP進行編碼壓縮和傳輸，這類方案相對成本較高，由於採用專業成像模組，原始圖像效果好，所以整個IP CAM產品的效果很大部分取決於配套壓縮傳輸模組的效果，主要的指標是壓縮後圖像的清晰度和即時性。除以上架構之外，對安防生產廠家而言，依據不同的市場需求和產品定位來選擇符合自有產品發展方向的解決方案，是每個設備生產廠商所面臨的困惑。在選擇方案時，需考慮如下幾個方面：

　　儲存及頻寬佔用

　　圖像解析度的提升，必然會消耗更大的頻寬和存儲空間。以1920X1080@30幀為例，利用H.264的編碼演算法，為保證清晰度，碼流需要控制在6Mbps左右，這樣每小時的儲存空間需要2.7GB。在普通局域網環境中，100M頻寬只能可靠傳輸10路編碼後的視頻，1T的硬碟也只能存儲400小時左右。如何平衡儲存和頻寬是擺在廠商面前的一個難題。由圖1所示。

高清鏡頭的性能

　　 

　　圖像解析度的提升，對鏡頭精度、水平度控制都提出了新的要求，二百萬網路攝影機的解析度是PAL制式的十倍還要多，而普通的高清DC或DV上採用的技術用在安防產品上的成本較高，不利於網路高清攝影機的推動。如何降低成像系統的門檻，是網路高清攝影機發展的關鍵因素。

　　3A控制技術

　　在類比攝影機上，各個廠家對自動對焦、白平衡，自動曝光等3A控制技術做的比較完善，但在數位高清攝影機上的這些技術的應用相對比較薄弱，3A控制對於高清晰的圖像品質非常重要。目前大陸在這些技術領域所涉及的控制演算法上積累的經驗比較少，尤其在高清系統中，解析度的增加將會增加相應演算法開銷，如何保證即時快速的完成這些控制演算法顯得非常重要。

　　晶片解決方案

　　海思是專注於數位媒體、3G終端、資料通訊領域的晶片設計公司，在數位媒體領域，已推出高清網路監控晶片及解決方案。目前市面上最主流的高清IP解決方案非海思莫屬，從Hi3512、Hi3515到最新的Hi3516，海思提供了一套完整的高清解決方案。以Hi3512為例，該方案基於ARM9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，具有高集成，可程式設計，支援H.264和MJPEG等多協定的優點，其中視頻處理單元可以支援H.264 Main Profile、Baseline、Profile、MJPEG、JPEG等多種協議實施編解碼;支援1.3M Pixels@30fps，支援最大300萬像素的JPEG抓拍;視頻處理單元還可以支援雙碼流編碼等功能。Hi3512解決方案豐富的週邊介面方便滿足設備規格需求，有效降低整機BOM成本。由圖2所示。

　　海思和其他廠商解決方案一樣，都是基於Linux，對於網路通訊協定的開發而言，需要SDK開發套件，該工具包距離成品還有一定距離。對於高清網路攝影機來說，網路通訊協定和SDK是個很重要的一個方面，每家公司都有自己的網路通訊協定和SDK，並且基本都是獨家專用。也就是說各家的網路攝影機是互不相容，不讓互相替換的，如果採用外購模組的方式這方面是個大麻煩，包括與各種前端sensor(感測器)對接，編碼與傳輸，存儲與管理、顯示等都面連挑戰。

　　前端感測器對接

　　在類比和標清網路時代，攝影機CCD基本上都採用統一的BT.656轉CVBS的介面，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。但是在百萬像素的時代，不管是前端是CCD還是CMOS，各廠家都有自己的介面標準，例如通過LVDS，YCbCr等，即使表面上物理介面是一樣，可內部資料都不相同，所以設備生產廠商需要具有能與廣大sensor廠商對接技術的能力。這個也是在百萬像素sensor還沒有統一數位介面前，晶片廠家必須要做的基礎性功課，這樣才能支援百萬像素網路攝影機的多樣化和產業化。

　　編碼與傳輸

　　由於目前網路頻寬普遍都是百兆局域網，性能有限，並且客戶在使用中對成本也有一定考慮，所以百萬像素的體驗雖然好，但是客戶不能在目前的成本下使用太高的碼流來實現，所以對百萬像素網路攝影機的編碼效率提出了要求。正如前文所提到，海思對H.264的壓縮方案非常成熟，充分考慮到了視頻的時延和網路打包的方便性等，在Hi3512中就可以實現2M頻寬傳輸720P即時高清解決方案。

　　另外由於目前互聯網網路狀況比較差，經常會有丟包，延時等現象發生，如何保證視頻在較差的網路環境圖2 單片Hi3512的高清IP CAMERA應用中也可以很好的傳輸音視頻資料，也是一個需要解決的難題，這部分就需要看廠商的信號傳輸的網路通訊協定是否健壯，是否使用TCP/UDP/multicast等多種協議進行資料傳輸，方便使用者根據不同的環境選擇不同的協議。

　　解碼顯示

　　對一個完整的高清系統而言，僅僅前端實現高清是遠遠不夠的，需要整個系統都高清化，包括存儲，管理，解碼顯示等各個環節。目前在解碼顯示這塊，海思推出了Hi3515，其解碼能力非常突出，可實現一路VGA+一路BNC的同時輸出，可以實現4路D1即時+4路同時重播或者2路D1即時+6路CIF即時+8路同時重播或者8路12幀D1+8路同時重播。

　　

　　目前大陸各大安防廠商都採用海思的Hi3512以及Hi3515等晶片做高清IP解決方案，但是受各家研發實力及對海思方案理解程度的參差不齊，各家研發出來的高清系列產品功能上也有很大區別。以天地偉業為例，目前的高清攝影機系列涵蓋了海思的Hi3512，Hi3515以及即將推出的Hi3516等全系晶片解決方案，為客戶提供全系高清IP前端產品，如高清攝影機，高清紅外一體機，高清半球，高清紅外高速球，高清紅外雲台等系列產品。