漫談安防視頻監控系統中的視頻處理技術(shù)

　　視頻處理芯片新發(fā)展

　　隨著(zhù)近3-4年來(lái)中國數字視頻監控市場(chǎng)每年都以超過(guò)30%的比例增長(cháng)和其他領(lǐng)域的增長(cháng)，視頻處理芯片市場(chǎng)也隨之得到了增長(cháng)，安防監控行業(yè)的需求逐漸明確，芯片廠(chǎng)家開(kāi)始關(guān)注并主動(dòng)去推廣視頻監控這個(gè)潛力巨大的市場(chǎng)。視頻監控成為工業(yè)自動(dòng)化、消費電子、電話(huà)機等領(lǐng)域之外芯片廠(chǎng)商一個(gè)新的利潤角逐場(chǎng)。視頻監控產(chǎn)業(yè)的發(fā)展吸引了越來(lái)越多的芯片廠(chǎng)商加入。監控行業(yè)必將成為視頻處理芯片的重要應用領(lǐng)域。

　　2004年，美國SPI公司特別針對視頻監控應用而成立，并于2006年開(kāi)始在中國市場(chǎng)上推廣。談到SPI為何專(zhuān)門(mén)瞄準視頻監控領(lǐng)域，邁吉倫(美國SPI中國總代理)科技股份有限公司項目經(jīng)理黃石華認為，相對于機頂盒、電話(huà)機等領(lǐng)域，安防市場(chǎng)的應用趨于成熟，需求比較很明顯。只要產(chǎn)品表現好，就一定能搶占到市場(chǎng)。目前美國SPI公司正借助中國代理商的力量，從一些中小型客戶(hù)著(zhù)手，悉心培養自己的客戶(hù)。據NXP亞太區高級系統營(yíng)銷(xiāo)總監陳石明透露，目前在芯片市場(chǎng)，至少有25家廠(chǎng)商在競爭?？梢灶A見(jiàn)，隨著(zhù)搶食者的增多，未來(lái)競爭將更加激烈。

　　繼1999年，飛利浦PNX1300芯片在中國推廣并得到應用之后，2003年，TI推出通用數字媒體處理器TMS320DM642，正式進(jìn)軍中國數字視頻監控領(lǐng)域。2004年左右，海思作為全球率先推出H.264soc監控專(zhuān)用芯片的半導體公司，在經(jīng)歷了三年多的調研和研發(fā)之后，進(jìn)入到大家的視野之中。幾乎在同一時(shí)間，臺灣升邁科技母公司(智原)開(kāi)始整合ARMcore，兼容FA526CPU和MPEG4/MJPEGcodec及多項外圍IP，造就為數字監控量身打造的視頻編解碼芯片SoC。

　　隨著(zhù)電信運營(yíng)商加大對安防監控市場(chǎng)的持續投入，網(wǎng)絡(luò )監控在2007年開(kāi)始發(fā)酵，臺灣升邁科技產(chǎn)品市場(chǎng)企劃處部長(cháng)賴(lài)榮興則預測，未來(lái)DVS、IPcamera、NVR等網(wǎng)絡(luò )監控設備的成長(cháng)率將會(huì )倍增，從而將更加吸引芯片廠(chǎng)商加大對視頻安防市場(chǎng)的投入。

　　雙編碼技術(shù)與距陣

　　回顧一下，數字硬盤(pán)錄像機(DVR)的發(fā)展已經(jīng)有很多年了，總的來(lái)說(shuō)發(fā)展很快，各種新技術(shù)、新產(chǎn)品、新概念層出不窮，但錄像清晰度、錄像成本始終是監控系統中關(guān)注的二大重要因素。錄像清晰度與圖像質(zhì)量、分辨率、碼率、幀結構等視頻編碼參數有很大的關(guān)系，錄像成本與壓縮效率有很大關(guān)系，要取得高的圖像質(zhì)量，那么勢必增加錄像成本，反之，要降低錄像成本，那么勢必影響圖像質(zhì)量。具體應用中，如何做到兼顧這2個(gè)因素呢?為此，?？低?/a>提出并實(shí)現了“動(dòng)態(tài)調整編碼參數”技術(shù)。

　　視頻輸入的路數取決于控制端能訪(fǎng)問(wèn)的前端視頻編碼的路數，視頻輸出的路數取決于解碼服務(wù)器的數量，以及各服務(wù)器解碼輸出通道的路數，同時(shí)也取決于IP網(wǎng)絡(luò )的帶寬。切換規則由控制臺設置完成，控制臺同時(shí)可以方便地進(jìn)行PTZ控制。

　　數字矩陣相對于傳統的模擬矩陣，在切換規則的設置，切換界面的友好性，以及切換畫(huà)面的處理方面，具有較強的靈活性，同時(shí)，切換路數的擴展性方面也更加方便，成本更低。如對于切換畫(huà)面的處理方面，無(wú)需畫(huà)面分割器，在DSP平臺上就可以實(shí)現畫(huà)面分割線(xiàn)是，以窗口為單位進(jìn)行視頻輸出?？傊?，數字矩陣更加具有發(fā)展潛力。

　　高清視頻編解碼

　　經(jīng)過(guò)近10年的發(fā)展，芯片的編碼能力有了很大的提升。之前要實(shí)現1080i的圖像質(zhì)量需要用10顆芯片編碼，現在只要兩、三顆就可以了。結合市場(chǎng)需求來(lái)看，追求更好的圖像品質(zhì)是用戶(hù)非常合理且永恒的要求。而隨著(zhù)智能化監控時(shí)代的來(lái)臨，為了滿(mǎn)足監控系統對視頻圖像的分析處理要求，如車(chē)牌識別、人臉識別等，則對圖像質(zhì)量提出了更高的要求，例如高清格式。這對芯片的編解碼能力提出了更大的挑戰。

　　“對于我們前端芯片廠(chǎng)商來(lái)說(shuō)，最首要的是要提高視頻圖像的清晰度，原來(lái)我們的產(chǎn)品分辨率只能做到400線(xiàn)左右，TW2864通過(guò)采用10位ADC和增強型4H自適應梳狀濾波器，使圖像清晰度高達450線(xiàn)以上，且能獲得更佳的圖像質(zhì)量、豐富色彩品質(zhì)已經(jīng)圖像敏銳度。”TECHWELL程黎明介紹說(shuō)。

　　另外一方面，壓縮算法的不斷升級也改變著(zhù)圖像的畫(huà)質(zhì)。隨著(zhù)市場(chǎng)上主流的壓縮格式向H.264，甚至更為高級的算法格式發(fā)展，不斷地提高壓縮比、并進(jìn)行算法優(yōu)化成為芯片廠(chǎng)商的追求。“就運算量而言，MPEG-4比JPEG復雜4倍，H.264又較MPEG4復雜3倍以上，除了decoder的兼容性和encoder的壓縮質(zhì)量的基本要求，高速的系統架構、內存頻寬、高效率的DMA控制器，甚至多核的平行處理都是SoC效能是否優(yōu)秀的關(guān)鍵。”

　　從當前市場(chǎng)上主流的芯片廠(chǎng)商所推出的產(chǎn)品來(lái)看，大多有支持高清格式的產(chǎn)品，例如，ADI的ADV202、212產(chǎn)品可以支持高清格式。TI的DM355即可支持720p下的MPEG4實(shí)時(shí)編碼，碼率為4Mbp至8Mbps，可以作為高清網(wǎng)絡(luò )攝像機或高清視頻服務(wù)器的核心處理器。據了解，TI可支持720p下的H.264實(shí)時(shí)編碼芯片也即將推出。高清編碼芯片的誕生，將可以使視頻監控產(chǎn)品在更低的碼流下獲得更高的圖像畫(huà)質(zhì)。

　　近幾年來(lái)，中國的安防監控市場(chǎng)發(fā)展迅猛，受到了世界的矚目。DVR產(chǎn)品作為國內監控行業(yè)的主流產(chǎn)品已經(jīng)引領(lǐng)風(fēng)騷5、6年了。在數字監控技術(shù)引導下，國內監控市場(chǎng)出現暴發(fā)性的增長(cháng)，單就DVR而言每年增長(cháng)幅度超過(guò)40%，隨著(zhù)市場(chǎng)往縱深化方向發(fā)展，數字監控產(chǎn)品的網(wǎng)絡(luò )化、智能化，平臺化趨勢也日益明顯。