漫谈D1硬压卡 - 安防知识网

随着中国安防监控市场的长足发展，DVR板卡技术已经日臻成熟，产品的开发成本也大幅下降；与此同时，DVR板卡市场的竞争性也日趋激烈，性价比优异、功能先进成为一些厂家开拓市场的两种有力武器。为了适应新的市场需求，厂商们不断地进行技术创新，研发新产品以保持市场的领先地位，而产品的更新速度随之加快，另外，众多厂商也把主要目标放在寻求更大的市场空间上。
文/张兴

随着中国安防监控市场的长足发展，DVR板卡技术已经日臻成熟，产品的开发成本也大幅下降；与此同时，DVR板卡市场的竞争性也日趋激烈，性价比优异、功能先进成为一些厂家开拓市场的两样有力武器。为了适应新的市场需求，厂商们不断地进行技术创新，研发新产品以保持市场的领先地位，而产品的更新速度随之加快，另外，众多厂商也把主要目标放在寻求更大的市场空间上。

目前在安防监控市场上，主要有三种不同的分辨率标准：CIF（352×288）、Half-D1（704×288）以及D1（704×576）。其中CIF为安防监控领域主流，D1是安防监控领域追求的目标。在安防监控领域很多场合需要清晰的画质，虽然D1产品市场份额较小，但某些特殊场合如金融领域的银行金库、医疗等方面，这些场合对画质的要求相对较高。因此生产D1产品的厂家也在努力挖掘这一部分市场潜力，以期扩大D1的市场总数及市场占有率。安防监控市场流行的Full-D1有基于DSP的压缩编码卡和基于ASIC芯片的硬件压缩编码卡两种方案。TI公司的DM642芯片方案，Philips公司的PNX1501等方案属于前者，Vweb公司的VW2005芯片，WIS的GO7007等芯片方案则属于后者。目前国内DVR板卡市场上选用DSP方案的制造商以用TI、PHILIPS、AD等品牌的芯片居多，占据了比较大的市场,而ASIC方案的则以VWEB为主。

DM64X系列芯片
DM64X视频处理 DSP是TI公司生产的。TI公司是DSP芯片的行业老大，它的众多产品多年来一直在这个行业占据主导的角色，应用到了电子信息行业各个领域中。

600MHz的TI DM642芯片可以进行2路D1的实时编码，通过加载不同的编码算法微码程序可以实现多种格式的压缩编码,比较常见的是MPEG4或者H.264等压缩标准，应用灵活, 芯片功耗较低，产品稳定有保障。但是内部缺乏Scaler功能，视频的不同尺寸的缩放需要软件来实现，缺乏备硬件电路加速，预览的场合需要耗费额外的资源来处理视频的缩放。在处理进行D1编码时候需要耗费一些资源来进行DeInterlace的处理。

PNX1501系列芯片
PNX1501处理能力略逊于DM642，但是有多个协处理器，因此DSP Core无需参与图像的滤波和缩放处理，因此使用这种方案的板卡不需要显卡具有缩放能力。PNX1501是从PNX13XX系列发展而来，PNX1501架构上使用和PNX1301相同的M3260VLIW内核， PNX13XX基础上新增加了27条高效多媒体处理指令，使用先进的DDR技术，可以用较低的外频得到与使用SDRAM技术相同的数据吞吐率，主要改进了视频输入处理器和内置图像缩放和滤波协处理器，视频输入处理器支持格式转换和滤波处理，支持两路视频输入，图像缩放和滤波协处理器发展到6-Tap的64相滤波器，可以获得更好的图像缩放效果，无论全屏显示还是缩小到小画面，都具有良好的视觉效果。具有去交错(De-Interlace)功能，它完成D1压缩的重要功能，不需要额外的开销就可以完成。它处理的好坏直接影响图像质量。支持PCI2.1标准的总线数据吞吐峰值只有 133Mbyte/s，芯片内置协处理器使得图像预览的时候在多路的情况下PCI总线数据吞吐率固定在39MByte/s以下(1024×768×2×25Byte/s)，若不使用内置协处理器缩放的话，随着路数的增多，PCI数据传输就会力不从心。

VW2005
Vweb方案中的压缩算法是由芯片商提供，提供多种压缩编码标准：MPEG1、MPEG2、MPEG4。VW2005芯片是Vweb公司开发的实时MPEG-4音视频编码芯片。该芯片将未压缩数字视频信号压缩为MPEG-1/2/4视频格式，将两路独立通道的I2S数字音频信号压缩为MPEG-1/2、MP3、AAC或AC3音频格式。其具有Host和PCI接口，既可以输出用于网络领域的TS传输流，也可以输出用于存储的PS程序流，体积小、处理能力强，能让研发人员进行自主开发。采用VW2005的方案可以搭配PHILIPS的SAA7130，硬件视频缩放可由7130完成，由于是硬编码，输出码率可以很大动态范围，这方面较DSP方案有一定优势。

厂家根据市场的各种需求采用上述不同方案，这些方案也有不同的市场定位和有各自的特点。

本文以采用VW2005视频压缩芯片为例概述D1板卡功能构成。板卡由4片视频A/D芯片、4片音频A/D芯片、4片MPEG4编解码芯片、一片桥芯片（采用HINT公司的HB1）组成。A／D芯片、MPEG-4编解码芯片完成4路摄像头的输入模数转换以及MPEG-4视频数据流的压缩，它输出多种压缩编码格式的视频压缩编码卡，针对系统开发商进行单路和多路视频开发的PCI视频卡，其具有低CPU占用率、多路实时显示、支持报警输入输出等特点。板卡为4路D1清晰度(PAL：704×576，NTSC：704×480) 压缩编码卡，支持MPEG-4、MPEG-2、MPEG-1压缩格式，每路参数都独立可调，音、视频实时压缩。
板卡主要模块的功能：

音频A/D
采用BB公司的PCM1801U，其主要完成模拟音频信号到数字音频信号的转换。音频A/D芯片通过I2S接口与压缩芯片相连，将采集到的模拟音频信号进行A/D转换，把数字音频信号送入MPEG-4压缩芯片压缩。音频采样频率为32 kHz、44.1kHz、48 kHz。

视频A/D
摄像头将采集到的模拟数据发送到A/D转换芯片进行视频解码，A/D转换芯片把模拟视频转换成数字视频，模拟视频A/D任务是对输入的信号进行采样量化编码后，转换成标准数字视频信号。数字视频信号送入MPEG-4压缩芯片。模拟电路需要提供A/D转换芯片所需要的时钟频率24.576 MHz，A/D转换芯片将用此频率来同步压缩芯片,这里采用PHILIPS 公司的SAA7130 是一种高性能的单片NTSC/PAL/SECAM复合视频解码器，低功耗、采用9bit ADC，具有灵活的像素端口，并具有外围电路简单和易于编程等优点。

压缩编码模块
采用VW2005芯片，主要完成实时视音频数据的压缩功能。系统启动时，压缩芯片读取启动电路的启动码，激活相应的下载程序从相应的端口下载运行微码，同时其他芯片通过I2C总线完成初始化，系统启动编解码进程。模拟视频通过A／D转换成数字视频，实时视频流从SAA7130H的VP口送入压缩芯片的VP口，同时模拟音频通过PCM1801U的A／D转换后，音频流实时输入压缩芯片的I2S端口。压缩芯片通过PCI接口与桥芯片相连接，编码压缩后的数据经过桥芯片的桥接再传输到PCI总线上，提供给远程传输或本地存贮。

桥芯片驱动模块
采用零反应时间PCI-PCI搭桥，实现桥接的功能，支持多芯片组。压缩芯片的编码数据通过桥芯片的驱动与仲裁，完成桥接任务，能让四片带有PCI接口的压缩芯片与PCI总线相互通信，支持PCI2.2规范，支持32bit 33MHz的PCI操作。

该卡适应了现在高清数字化监控系统的要求，便于组网、安装、使用和维护。随着厂商的不断努力，ASIC方案也实现很多安防产品必备的功能，比如移动侦测、原始图像捕获、运行时参数的调整。基于ASIC的硬压卡在很多场合也大有用武之地，由于采用硬件电路编码，输出码流可以高达8Mb/s，输出码率的范围很大，可以应用于大运动量的场合或者是需要达到很好视觉效果的场合采用ASIC系列方案的D1压缩板卡，可以在安防监控、金融、医疗等领域大显身手。