視頻編碼芯片在數字視頻監控中的作用

　　視頻信號數字編碼后進(jìn)行傳輸或存儲，同模擬視頻信號相比，有不可比擬的優(yōu)勢。視頻信號的數字編碼壓縮是有代價(jià)的，壓縮成本的高低，決定系統的成本。

　　只有在單片視頻編碼芯片出現后，數字視頻監控才進(jìn)入實(shí)用化階段。由于滿(mǎn)足數字視頻監控應用需求的多樣性要求，采用SOC技術(shù)的視頻處理器（VIDEO PROCESSOR，有的也叫DSP）將在數字視頻監控產(chǎn)品中占據主流。 

 

一、專(zhuān)用壓縮芯片帶來(lái)數字視頻監控市場(chǎng)
　在監控應用中，視頻圖象數字化是實(shí)時(shí)編碼壓縮的，這完全不同于VCD和DVD節目的制作（VCD和DVD節目的制作可以花費數十倍、甚至數百倍的時(shí)間進(jìn)行編碼壓縮）。視頻編解碼的運算強度非常大，用原來(lái)的DSP來(lái)實(shí)現視頻編解碼幾乎不可能，壓縮算法的優(yōu)化技術(shù)還不成熟，必須在專(zhuān)用ASIC中借助一些特定的硬件加速器如運動(dòng)估計（ME）、DCT模塊、格式轉換、變長(cháng)編解碼器（VLX）等來(lái)實(shí)現實(shí)時(shí)編碼。由于圖象編解碼的復雜性，純硬件實(shí)現規模太大，幾乎是不可能的，必須借助強大的處理器完成。這便是專(zhuān)用的圖象壓縮芯片也需要下載微碼的原因，目前在使用的MPEG-1/2編碼芯片都存在微碼，所說(shuō)的硬壓縮即芯片壓縮都是有處理器的。也正是這些壓縮芯片的出現，特別是單片編碼芯片的出現，監控系統的復雜程度大幅度降低，成本也隨著(zhù)降低，才使得視頻數字化監控成為可能。在通用DSP或視頻處理芯片還沒(méi)有發(fā)展到能夠實(shí)時(shí)壓縮視頻信號的情況下，專(zhuān)用視頻壓縮芯片的出現，帶動(dòng)視頻模擬監控轉向數字視頻監控。
 

 

　　視頻圖象處理芯片（VIDEO-PROCESSOR）除了處理器以外，在芯片內還集成了一些其它的IP（INTELLIGENT PROPERTY）模塊，如VIDEO IN、VIDEO OUT、AUDIO IN、AUDIO OUT等，有的還有圖象壓縮硬件加速模塊等。這樣的芯片，稱(chēng)為SOC（SYSTEM ON CHIP），即單片系統。從本質(zhì)上講，專(zhuān)用視頻壓縮芯片和通用視頻處理芯片都屬于SOC，差異是前者帶有固定的壓縮模塊、固定的處理方式和固定的微碼，后者需要監控產(chǎn)品開(kāi)發(fā)商開(kāi)發(fā)視頻壓縮算法程序。

專(zhuān)用的視頻芯片都是為消費類(lèi)應用設計的，將其應用到監控領(lǐng)域來(lái)，還存在一些其他方面的問(wèn)題：
　　1、消費類(lèi)使用是單一的視頻編碼，不會(huì )同時(shí)要求多路視頻同時(shí)壓縮，而監控往往要多路視頻同時(shí)進(jìn)行壓縮處理。
　　2、消費類(lèi)連續使用的時(shí)間一般不長(cháng)，而監控使用往往都是長(cháng)時(shí)間連續使用。
　　3、消費類(lèi)使用往往需要對視頻圖象信號做后期處理，進(jìn)行編輯；而監控系統強調的是實(shí)時(shí)壓縮，在實(shí)時(shí)壓縮的同時(shí)還必須進(jìn)行一些必要的處理，如運動(dòng)檢測、時(shí)間發(fā)生器、LOGO標識、水印等，這些處理都是前處理，這些輔助功能對壓縮產(chǎn)品而言顯得也非常重要，這些處理都是在壓縮前或壓縮中進(jìn)行的。
　　4、更為重要的差異是，消費類(lèi)使用不太需要動(dòng)態(tài)調整編碼參數，而在監控領(lǐng)域的應用中，強烈需要動(dòng)態(tài)的調整編碼參數，如幀率、圖象質(zhì)量、幀結構等。

　　同消費市場(chǎng)相比，監控市場(chǎng)太小，且監控應用的需求是多樣的，不可能用一款芯片滿(mǎn)足千奇百怪的應用需求。芯片廠(chǎng)家也不可能為監控市場(chǎng)開(kāi)發(fā)出一系列的芯片，而且芯片開(kāi)發(fā)周期很長(cháng)，成本代價(jià)太大，市場(chǎng)又在不斷發(fā)生變化，產(chǎn)品更新?lián)Q代的速度非常迅速，對監控市場(chǎng)而言，等待集成了算法的專(zhuān)用視頻壓縮芯片成熟后開(kāi)發(fā)產(chǎn)品，肯定跟不上市場(chǎng)的發(fā)展。曾經(jīng)在監控領(lǐng)域獲得廣泛應用的專(zhuān)用視頻壓縮芯片如W99200AF、Z1510、SM2210、SM2288、IVT15等，已經(jīng)不能滿(mǎn)足監控市場(chǎng)應用的要求。

 

二、視頻處理器推進(jìn)數字視頻監控市場(chǎng)
　　隨著(zhù)IC技術(shù)的進(jìn)步、處理器技術(shù)的發(fā)展，DSP、RISC、VLIW三種不同技術(shù)的處理器逐步統一，現在的多媒體處理器融合了三種處理器技術(shù)。

　　SOC技術(shù)發(fā)展非常迅速，VIDEO PROCESSOR已經(jīng)非常強大。視頻處理器集成了很多外圍電路，包括VI單元（VIDEO IN UNIT）、VO單元（VIDEO OUT UNIT）、AI單元（AUDIO IN UNIT）、AO單元（AUDIO OUT UNIT），內部還有一些協(xié)處理器，如變長(cháng)編碼/解碼器VLX、運動(dòng)預測ME、DMA控制器、IIC控制器等，這些IP模塊的集成大大增強了VP的處理能力，這些VP也是以DSP的名稱(chēng)出現。

　　隨著(zhù)DSP主頻的不斷提高，處理能力的不斷增強，以及視頻編碼技術(shù)的不斷進(jìn)步，在DSP上開(kāi)發(fā)視頻壓縮軟件，實(shí)現實(shí)時(shí)的視頻壓縮成為可能。其中，開(kāi)發(fā)擁有自主知識產(chǎn)品的、基于通用DSP平臺的、高效率的視頻壓縮軟件，顯得非常重要。我們開(kāi)發(fā)通用的DSP的能力不夠，我們開(kāi)發(fā)專(zhuān)用的視頻壓縮芯片的能力也不夠，但我們可以在通用的DSP上，開(kāi)發(fā)出高效率的視頻壓縮軟件，并根據監控市場(chǎng)應用的需求，不斷增添新的功能。由于監控市場(chǎng)的封閉性，視頻壓縮軟件可以不受標準的限制，可以及時(shí)吸納視頻編碼最新成果，以適應市場(chǎng)需求、滿(mǎn)足用戶(hù)要求為第一目的。而專(zhuān)用視頻壓縮芯片是為消費類(lèi)設計的，強調的是兼容性。因此，為了滿(mǎn)足監控市場(chǎng)的需求，在視頻處理器上開(kāi)發(fā)定制的壓縮軟件，具有以下一些特點(diǎn)：
　　1、可以不受標準的限制，采納最新的壓縮技術(shù)，符合監控市場(chǎng)的特點(diǎn)。比如，監控是長(cháng)時(shí)間錄象，對低碼率的要求很高。因此，在視頻壓縮軟件中，第一追求的是高壓縮比。
　　2、遠程監控很強調網(wǎng)絡(luò )的功能，低網(wǎng)絡(luò )帶寬的限制，導致對低碼率的要求。有些應用，對網(wǎng)絡(luò )的延時(shí)要求很低，要求低延時(shí)。因此，視頻壓縮軟件可以根據不同的應用需求，為不同的應用實(shí)現不同的功能：可以以低碼率為實(shí)現目標，可以以低延時(shí)為設計目標。
　　3、根據應用場(chǎng)合和環(huán)境的變化，可以在壓縮過(guò)程中動(dòng)態(tài)地修改編碼參數，如圖象質(zhì)量、幀率、幀結構等。
　　4、可以很方便地實(shí)現視頻信號疊加圖標、字符串等，如時(shí)間信息、地點(diǎn)信息。
　　5、在很多監控場(chǎng)合，還需要語(yǔ)音的壓縮，一般消費類(lèi)芯片支持的是聲音的壓縮，聲音的帶寬比語(yǔ)音的帶寬要大得多（語(yǔ)音在3400Hz以?xún)?，聲音的帶寬?~20KHz）。語(yǔ)音壓縮可以采用G.729a、G.729、G.723、G.723.1等，壓縮碼流只有8Kbit/s、6.3Kbit/s、5.3Kbit/s，而聲音的壓縮碼流最低為16Kbit/s，一般都在32Kbit以上，這對存儲差異不大，但在窄帶上傳輸來(lái)說(shuō)，顯得特別重要。
　　6、支持“水印”技術(shù)，防止記錄文件被串改。
 

　　總之，在視頻處理器上開(kāi)發(fā)自己的壓縮軟件，擁有自主的知識產(chǎn)權，能夠根據應用的實(shí)際需求做相應的編碼軟件的調整，意義特別重大：不再受壓縮芯片約束，可以自由的發(fā)揮。在視頻處理器（DSP）上實(shí)現視頻圖象的軟件壓縮編碼，正是國人的長(cháng)處。國人互勉，抓住機遇，在日益增長(cháng)的監控領(lǐng)域，創(chuàng )立民族品牌。

 

三、結束語(yǔ)
　　杭州?？低?/a>數字技術(shù)有限公司是一家致力于研究視音頻編解碼核心技術(shù)、開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)自主數字視音頻壓縮產(chǎn)品的專(zhuān)業(yè)公司，作為國內在視頻處理器（DSP）上開(kāi)發(fā)視頻編碼軟件的先驅?zhuān)诙嗫钜曨l視頻處理器（DSP）上進(jìn)行了非常有益的嘗試，已經(jīng)取得了非常有意義的進(jìn)展，目前推出的COIN DS-400XM和COIN DS-400XH兩個(gè)系列的產(chǎn)品，代表了監控類(lèi)數字視音頻編碼產(chǎn)品的發(fā)展方向。