浅析视频编码芯片在数字视频监控中的作用 - 安防知识网

在监控应用中，视频图象数字化是实时编码压缩的，这完全不同于VCD和DVD节目的制作(VCD和DVD节目的制作可以花费数十倍、甚至数百倍的时间进行编码压缩)。视频编解码的运算强度非常大...

　　视频信号数字编码后进行传输或存储，同模拟视频信号相比，有不可比拟的优势。视频信号的数字编码压缩是有代价的，压缩成本的高低，决定系统的成本。

　　只有在单片视频编码芯片出现后，数字视频监控才进入实用化阶段。由于满足数字视频监控应用需求的多样性要求，采用SOC技术的视频处理器将在数字视频监控产品中占据主流。

　　专用压缩芯片带来数字视频监控市场

　　在监控应用中，视频图象数字化是实时编码压缩的，这完全不同于VCD和DVD节目的制作(VCD和DVD节目的制作可以花费数十倍、甚至数百倍的时间进行编码压缩)。视频编解码的运算强度非常大，用原来的DSP来实现视频编解码几乎不可能，压缩算法的优化技术还不成熟，必须在专用ASIC中借助一些特定的硬件加速器如运动估计(ME)、DCT模块、格式转换、变长编解码器(VLX)等来实现实时编码。由于图象编解码的复杂性，纯硬件实现规模太大，几乎是不可能的，必须借助强大的处理器完成。这便是专用的图象压缩芯片也需要下载微码的原因，目前在使用的MPEG-1/2编码芯片都存在微码，所说的硬压缩即芯片压缩都是有处理器的。也正是这些压缩芯片的出现，特别是单片编码芯片的出现，监控系统的复杂程度大幅度降低，成本也随着降低，才使得视频数字化监控成为可能。在通用DSP或视频处理芯片还没有发展到能够实时压缩视频信号的情况下，专用视频压缩芯片的出现，带动视频模拟监控转向数字视频监控。

　　视频图象处理芯片(VIDEO-PROCESSOR)除了处理器以外，在芯片内还集成了一些其它的IP(INTELLIGENTPROPERTY)模块，如VIDEOIN、VIDEOOUT、AUDIOIN、AUDIOOUT等，有的还有图象压缩硬件加速模块等。这样的芯片，称为 SOC(SYSTEMONCHIP)，即单片系统。从本质上讲，专用视频压缩芯片和通用视频处理芯片都属于SOC，差异是前者带有固定的压缩模块、固定的处理方式和固定的微码，后者需要监控产品开发商开发视频压缩算法程序。

　　专用的视频芯片都是为消费类应用设计的，将其应用到监控领域来，还存在一些其他方面的问题：

　　1、消费类使用是单一的视频编码，不会同时要求多路视频同时压缩，而监控往往要多路视频同时进行压缩处理。

　　2、消费类连续使用的时间一般不长，而监控使用往往都是长时间连续使用。

　　3、消费类使用往往需要对视频图象信号做后期处理，进行编辑;而监控系统强调的是实时压缩，在实时压缩的同时还必须进行一些必要的处理，如运动检测、时间发生器、LOGO标识、水印等，这些处理都是前处理，这些辅助功能对压缩产品而言显得也非常重要，这些处理都是在压缩前或压缩中进行的。

　　4、更为重要的差异是，消费类使用不太需要动态调整编码参数，而在监控领域的应用中，强烈需要动态的调整编码参数，如帧率、图象质量、帧结构等。[nextpage]

　　同消费市场相比，监控市场太小，且监控应用的需求是多样的，不可能用一款芯片满足千奇百怪的应用需求。芯片厂家也不可能为监控市场开发出一系列的芯片，而且芯片开发周期很长，成本代价太大，市场又在不断发生变化，产品更新换代的速度非常迅速，对监控市场而言，等待集成了算法的专用视频压缩芯片成熟后开发产品，肯定跟不上市场的发展。曾经在监控领域获得广泛应用的专用视频压缩芯片如W99200AF、Z1510、SM2210、SM2288、IVT15等，已经不能满足监控市场应用的要求。

　　视频处理器推进数字视频监控市场

　　随着IC技术的进步、处理器技术的发展，DSP、RISC、VLIW三种不同技术的处理器逐步统一，现在的多媒体处理器融合了三种处理器技术。

　　SOC技术发展非常迅速，VIDEOPROCESSOR已经非常强大。视频处理器集成了很多外围电路，包括VI单元(VIDEOINUNIT)、VO单元(VIDEOOUTUNIT)、AI单元(AUDIOINUNIT)、AO单元(AUDIOOUTUNIT)，内部还有一些协处理器，如变长编码/解码器 VLX、运动预测ME、DMA控制器、IIC控制器等，这些IP模块的集成大大增强了VP的处理能力，这些VP也是以DSP的名称出现。

　　随着DSP主频的不断提高，处理能力的不断增强，以及视频编码技术的不断进步，在DSP上开发视频压缩软件，实现实时的视频压缩成为可能。其中，开发拥有自主知识产品的、基于通用DSP平台的、高效率的视频压缩软件，显得非常重要。我们开发通用的DSP的能力不够，我们开发专用的视频压缩芯片的能力也不够，但我们可以在通用的DSP上，开发出高效率的视频压缩软件，并根据监控市场应用的需求，不断增添新的功能。由于监控市场的封闭性，视频压缩软件可以不受标准的限制，可以及时吸纳视频编码最新成果，以适应市场需求、满足用户要求为第一目的。而专用视频压缩芯片是为消费类设计的，强调的是兼容性。因此，为了满足监控市场的需求，在视频处理器上开发定制的压缩软件，具有以下一些特点：

　　1、可以不受标准的限制，采纳最新的压缩技术，符合监控市场的特点。比如，监控是长时间录象，对低码率的要求很高。因此，在视频压缩软件中，第一追求的是高压缩比。

　　2、远程监控很强调网络的功能，低网络带宽的限制，导致对低码率的要求。有些应用，对网络的延时要求很低，要求低延时。因此，视频压缩软件可以根据不同的应用需求，为不同的应用实现不同的功能：可以以低码率为实现目标，可以以低延时为设计目标。

　　3、根据应用场合和环境的变化，可以在压缩过程中动态地修改编码参数，如图象质量、帧率、帧结构等。

　　4、可以很方便地实现视频信号叠加图标、字符串等，如时间信息、地点信息。

　　5、在很多监控场合，还需要语音的压缩，一般消费类芯片支持的是声音的压缩，声音的带宽比语音的带宽要大得多(语音在3400Hz以内，声音的带宽从 0~20KHz)。语音压缩可以采用G.729a、G.729、G.723、G.723.1等，压缩码流只有8Kbit/s、6.3Kbit/s、 5.3Kbit/s，而声音的压缩码流最低为16Kbit/s，一般都在32Kbit以上，这对存储差异不大，但在窄带上传输来说，显得特别重要。