百万像素网络摄像机芯片发展趋势

2009-11-30 11:02:00 来源:安防知识网
技术/方案频道文章B
安防知识网】本文从芯片技术研发商的角度出发,从系统需求的方向来探讨百万像素网络摄像机芯片技术的发展趋势,试从产品的产业化方向分析百万像素网络摄像机如何实现与安防系统配合。

        网络摄像机面世已经超过20年,受制于网络条件和编解码技术,前10年的网络摄像机一直是属于叫好不叫座的产品。受惠于互联网的高速发展和编解码技术的成熟,网络摄像机迎来迅猛发展的最好机遇。从发布全球第一颗专业的标准H.264的网络摄像机芯片解决方案开始,至720P网络摄像机解决方案以至于最新的第三代监控解决方案。每一代芯片的发布都代表着技术的进步,以及对监控的理解加深。

        网络摄像机的优势是其组网和传输成本的下降,前端把压缩的视频变成网络包,大大减少了传输消耗,这也是网络摄像机领域首先提出百万像素的原因。但是在应用的过程中,大部分安防工程商只具有传统的数模结合的产品施工经验,对网络摄像机的实际应用还是不习惯,加上与之配套的显示系统无独立网络和解码能力,导致百万像素网络摄像机更多的是应用在大型项目中,动辄就上大平台,配各种转发及解码服务器等,导致百万网络摄像机很难进入到普遍的中小工程应用中,大家还是习惯了摄像头+DVR+显示的模式。

        提起百万像素网络摄像机,很容易想到其与传统摄像机不同的地方是CVBS口变成了网络口。今天笔者尝试从系统需求的角度来讨论百万像素网络摄像机芯片技术的发展趋势,围绕着这个产品的产业化展开,针对解决百万像素网络摄像机与目前主流安防系统的配合问题方向探讨。

传感器的数字对接 
        在百万像素网络摄像机以前,摄像机都用统一BT.656转CVBS的接口(主要指监控传统的CCD摄像机),视频压缩芯片只要对应接BT656的芯片就能满足传感器接入的问题。但是在百万像素的时代,CCD和CMOS竞相推出,各厂家都有自己的接口标准,即使表面上物理接口是一样,内部数据都不同,所以需要与传感器原厂对接。在这方面需要芯片厂商与传感器厂商进行协调合作才会有比较好的效果。这个也是在百万像素级传感器还没有统一数字接口,编解码芯片必须要做的功课。这样才能支持百万像素网络摄像机的多样化和产业化。如Hi3515和Hi3520就把SONY的720P CCD这种原来需要CPLD转接的接口直接定义到了芯片里面,由于该CPLD的实现需要SONY原厂提供帮助,这样就直接帮助一些客户解决了原来不可获取的问题,同时每台百万像素网络摄像机都可以节省一颗CPLD本身的成本。

编码和网络处理 
        由于显示带宽的限制以及用户的使用成本考虑,百万像素的体验虽然好,但是用户不能在目前的成本下使用太高的码流来实现,所以对百万像素网络摄像机的编码效率提出要求。网络摄像机通过网络传输数据,在网络传输上实现方式的不同也会直接影响到体验。未经处理视频编码特点是由视频的运动量不同编码码流大小会发生变动,这样的码流在DVR录像应用中问题不大,但是在网络中,过大数据包则意味着网络堵塞,所以对编码器的内部控制需求非常的严格,并且不能影响图像质量。[nextpage]

        随着百万像素网络摄像机的发展,对核心构建的芯片编码要求越来越苛刻,在更高压缩比的前提下实现更贴近现实的场景。如海思百万像素解决方案就可以实现720P@2Mbps的压缩率,比一般产品动辄要3~4Mbps才能实现提升了至少50%压缩比, 2Mbps的码率还有另外一个含义(目前D1 DVR的存储码流就是2Mbps为主),意味着用户可以不增加网络和存储成本的情况下升级到720P的体验。随着3G网络的兴起,对各种网络的适配也是其重要的发展方向。如Hi3512/Hi3515支持多码流的编码方式,尤其是低码流的满足,能够支持在30~128Kbps之间的手机低带宽下实现QCIF、QQVGA~CIF/QVGA的全实时编码,以方便对全系统的搭配,既然客户选择了百万像素网络摄像机,那么客户对网络的应用体验要求就会更高,这个也是百万像素网络摄像机要关心的内容。

实时模拟预览输出 
        传统的安防人拿到网络摄像机会很头疼,施工过程中机身默认的网络IP已被修改,维修过程非常复杂。尤其百万像素的摄像机,由于分辨率更高,镜头一般视角更大,与工程商原来标清时代的施工经验有所不同,要求工程商施工要配熟悉网络配置的工程师带着笔记本电脑才能去调试,可以想象这个项目复杂度和成本的增加。现在,通过芯片内置CVBS输出,客户可以如同使用模拟摄像机一样,直接用传统模拟显示器就可看到网络摄像机的内部各种参数,以及网络摄像机的镜头效果等,方便工程商跟以前一样的人员配置就可以方便施工。

        因而,对目前网络摄像机芯片而言,在目前工程水平上快速满足客户的需求,才是根本所在,不能将节省的网络传输成本转移到施工人员的成本上。

存储、管理、及显示 
        网络摄像机可以同模拟摄像机一样布置调试,会扭转用户对网络摄像机使用难的状况。为了实现对这个系统的搭配,只有前端是远远不够的,必须要有后端芯片技术的处理。

        由于百万像素网络摄像机经过网络过来的数据是IP包,人是不能直接感受这些数据的,后端的系统将会存储为我们常见的格式以方便调用,同时要把这些数据解码,把这些数据变成我们可以感受的视频和声音,然后在通过模拟输出接入到监视器等显示设备上。

        如果没有考虑到这点需求的解决方案做的高清系统,常常遇到要么解码性能不够,要么是解码后不知道怎么样输出,又或者都实现了,但是要很多外围芯片甚至FPGA拼接起来,代价昂贵,不符合工程成本的利益。

        现在芯片实现更多功能的集成,如果只是简单少量点的需求,或者已经有了大平台,用户希望满足高清网络视频上电视墙的需求,采用具有单路解码效果的芯片即可。对中小型项目和大项目的分级点而言,要达到上文提到的傻瓜式的智能化应用,则用到的NVR或者目前最热门的混合型DVR来解决。考虑到把多台百万像素网络摄像机的大量数据流进行管理和存储会消耗非常大的网络搬运和PCI搬运,这对CPU来说是非常大的考验,这个就是Hi3520芯片为什么要集成双核CPU和千兆网口的原因。[nextpage]

        同时要做到对多路百万像素网络摄像机的图像实现解码(也就是模拟摄像机和DVR中常用的实时预览),就需要解决方案能性能足够强大和灵活,所以Hi3520方案与传统很多方案编码是编码,解码是解码不同,可以灵活地在总性能设置编解码分配,使得它可以很容易地均衡DVR性能。

        解码后要能输出,在标清时代,芯片的级联都是通过PCI来实现的,一个PCI能传2~3个D1的未压缩码流,但是在高清时代就不行了,高清解码数据通过PCI是传不到显示芯片上的,所以很多方案就会对高清图像进行缩放再输出,这样最后的效果就不能体现到真正高清效果。具有海思专利的高清级联通道的解决方式的推出零时延的多片传输效果,和芯片集成的高清的VGA输出匹配,加上DHCP技术,就可以轻松实现对高清像素网络摄像机的智能化的平台管理。

结语 
        总而言之,百万像素网络摄像机的芯片发展趋势不能简单看成网络摄像机的发展,更值得关注的是怎样实现应用体验与现实的结合,完善系列配套产品。百万像素网络摄像机的优势是高清解析度,如何将这种优势应用在实际项目中应用到,从芯片部分开始考虑,贴近安防应用开发,才能使百万像素网络摄像机才有更广泛的应用。(本文作者罗勇华现为深圳市海思半导体有限公司战略营销经理)

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[责任编辑:张利芬]

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