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处理器的发展推动视频技术取得突破

时间:2010-04-16 00:00:00  来源:互联网  编辑:互联网

  看不见的东西同样实实在在地影响着视频监控的性能。两台摄像机可能外观完全相同,但图像传感器的分辨率及处理器速度却存在很大差别。在存储方面,强大的处理器能够处理压缩率更高的格式、通道,进行相应的视频分析。随着技术的进步,安防设备元器件的性能也得到了提升。

  In-Stat预测,2009至2013年之间,视频监控市场半导体元件的销售额不会有大的变化,因为价格的降低会抵消销售量的增长。根据其“全球视频监控设备”报告预测,截至2011年,模拟摄像机、网络摄像机、DVR、NVR和编码器的销售收入将达190亿美金。

  IMSResearch的预测相对保守,该机构估计,包括视频监控、门禁、入侵检测等系统在内的安防设备总市场份额将不足150亿美金。

  截至2012年,网络摄像机元器件的市场份额将超过3亿美金,主要包括编码器和图像处理器。In-Stat的分析师MichelleAbraham在一份报告中称,“编码器所遵循的标准从MPEG-4第二部转为H.264之后,这一市场仍将最具活力和机遇。”

  In-Stat发现,DVR的销售量增长已经超过了摄像机,其增长最快的部分是混合DVR。元器件厂商首先意识到这一增长。“从模拟路数的角度来说,混合DVR日益普及,但普通DVR仍占据着主导地位”,Techwell销售副总裁DavidNam表示,“估计到2009年,模拟路数的市场总量达四千万美金左右,这个是指DVR和混合DVR的总和。虽然主流产品是4路和8路系统,但从目前来看,16路产品的增长非常强劲。”

  In-Stat认为,视频分析系统价格的下降,意味着嵌入式设备的增长将会“加快步伐”。

  市场因素

  虽然市场的发展趋于缓慢,但处理器的价格依然坚挺。“大家已经看到模拟视频解码器市场价格略有下挫,”Nam分析,“这并不是因为全球经济下滑,价格下跌的原因是正常的市场竞争。在全球经济形势良好的时期,大家也看到了年复一年的价格稳步下降,这两者是相一致的。”

  产品厂商们正在积极谋求有效的解决方案。“大家还未看到处理器定价体系有何重大影响,”Stretch产品市场总监MarkOliver说,“在发展缓慢的市场中,许多厂商希翼将开发过程流程化,但同时仍能保持产品的多样性。”

  一些元器件厂商已经开发了成本可负担的解决方案。“Intel开发了IntelAtom处理器,向客户提供价廉物美的选择,”Intel企业数字安防及监控部门市场经理KarenOoi说,“IntelAtom处理器对于入门级DVR市场来说,是一种理想的选择。”

  视频监控的需求

  视频监控设备对元器件提出了更严格的要求。“安防市场拥有比消费市场更为多样的各类标准,”Oliver说,“消费市场会确定一个较为狭窄的分辨率及帧率范围以确保各种设备的兼容性,而安防市场则充斥着各种分辨率和帧率的组合,它们可能一夜之间就会改变。”

  监控的技术要求高于消费产品。“高分辨率、高画质、多摄像机通道支撑、高级多层图像显示、高清播放能力,都是专业级DVR的典型要求,”Nam说,“高性能DVR的技术规范要求更先进的视频复用与显示控制器,以及更高通道密度的H.264编解码器和更快、更强大的主控CPU。”

  视频元器件必须支撑全天候的随意操作,并具备高可靠性和高稳定性。监控元件还应支撑高分辨率,以获得更好的回放和变焦。

  然而,监控显示元件则沿袭主流趋势。“显示设备的趋势看起来像是消费级的电视机或监视器,”Macro视频技术企业技术行销部门JayKim说,“监控显示功能与消费级产品相类似,例如DVI或HDMI显示,以及高清DVR或NVR。”

  摄像机

  在边缘设备中,摄像机处理器技术有了一定增长。“随着中国视频监控市场的快速增长,迫切需要满足尖端智能应用的需求。”Vimicro首席技术官DaveYang在一份报表中说。该企业网络摄像机中央处理器支撑视频分析,包括面部识别、车牌识别。

  有报告显示,TI网络摄像机的参考设计中,带有嵌入式动态影像稳定及面部识别,包括增强视频质量的功能,例如噪点过滤,自动白平衡及自动对焦。TI这套方案充分利用全动态范围提升,显示了阴影部分的细节,同时没有掩盖高光照区域影像,大大提高了画面质量。它弥补了由于使用低价的CMOS传感器而造成的动态范围降低的弱点,同时还支撑五百万像素的分辨率。由于网络摄像机面临更多的网络风险,TI的解决方案使用了更先进的编码标准。

  存储设备

  处理器的速度是任何DVR、NVR和混合DVR的一种衡量标准。根据用途的不同,一系列处理器——DSP、ASIC、SoC和FPGA等,都使得快速处理成为可能。

  Hikvision的技术总监YonghuaJia表示,“随着越来越多采用高速多核架构,监控产品的性能不再仅仅依赖于由处理器自身架构所决定的主频率。”

  一些厂商则看到了对新的芯片架构需求的增长。“随着高清分辨率和视频分析技术的出现,大家看到消费市场的发展趋势——采用高端多核处理器来应对用户对增强处理能力的需求,”Ooi如是说。

  Stretch的解决方案是利用简化的C/C++编程来提升速度。“App可配置的处理器包含可编程结构,”Oliver说明,“这种结构可以通过对每一应用App生成一个自定义指令集,从而大大提升处理器的性能。”

  压缩格式

  存储设备要求处理器能够应付多种压缩格式。来自视频成品厂商的工程师Dali说:“大家寻求在H.264支撑下对多重编解码流的高效处理能力。”

  H.264的高效压缩加重了处理器的负担。来自SoC解决方案厂商GM——GrainMedia的C.J.Liang表示,“能够提供可靠的H.264解决方案的厂商将会获得成功,在今后的四年里,H.264将成为一种潮流。”

  更大的画面需要更高的压缩效率。“视频流更高的分辨率使得M-JPEG和MPEG-4格式应用更加昂贵,”Oliver说。他还表示,“H.264AVC和最近的SVC正变得越来越普及,SVC能够保持高清视频清晰度的灵活性和可扩展性,并可通过网络对远端的视频流进行存储管理和访问。”

  视频分析

  植入摄像机的智能技术,其功能受到了一定限制。更为复杂的逻辑运算仍由后端的存储设备来完成,智能分析仍为数据处理的一个部分。

  一些产品厂商强调其拥有智能组件。“拥有智能视频分析能力是一个重要标志,”Jia说,智能首先体现在元器件的设计上。“现在有一种明显的趋势,倾向于摄像机内嵌视频分析,早在以前,这一技术就在视频监控市场有所应用,”Oliver说,“一旦这种技术被广为接受,它将在DVR和网络摄像机市场中占据越来越大的份额。”

  GrainMedia的解决方案被用来设计视频编码器运算和百万像素分辨率,处理器的辅助照明功能变得重要。

  有更多的处理器支撑第三方视频分析。Ooi表示,“基于Intel的构造,大家有ObjectVideo、iOmniscient和Huperlab。”

  集成

  元器件需要具有易于集成的灵活性,才能最终成为成品。通过将很多供DVR用的显示及记录功能的元器件整合在一个集成电路板(IC)上,Techwell企业的设备大大简化了DVR的设计。Nam说,“这不仅简化了元件材料清单(BOM),也降低了BOM中元件的整体费用。”

  Oliver则称,Stretch的解决方案包括一种“芯片到芯片”的快速总线,使处理器能够联结为阵列,以增加其可扩展性。

  将一些处理器集成安装,可改善兼容性问题。Ooi认为,“目前的办法是将视频捕捉芯片直接安装于主板上,以减少可靠性和性能方面出现问题的可能性,并缩小系统尺寸,降低能耗”。

  供电及其它

  元件需要可靠高效的电源供电。Jia说:“如果无法使用风扇进行散热,那么为安防摄像机以及4路或8路DVR选用一款设计紧凑的低功耗处理器变得至关重要。低功耗处理器能降低产品设计的复杂度,并使产品获得良好的稳定性。”

  TI的网络摄像机系统采用PoE供电,仅需3瓦功耗,较为节能环保。

  产品厂商并非仅仅局限于技术规范,除处理器外,还应该考虑App、技术支撑和服务等。当使用新一代的处理器时,应着重考虑这种新产品的连续性和兼容性。

  相关标准

  IP技术带来的效益使之成为长期的发展趋势,多数专家认为,IP和高清技术是视频监控的未来发展方向。

  厂商对于视频标准的互用性并无把握。“类似ONVIF和PSIA这样的IP视频标准对于元件的选择鲜有影响,”Jia说,“对于芯片标准视频格式和系统开发平台的支撑来说,IP视频标准并非强迫性,而是推荐性的。”

  专有视频格式的盛行阻碍了IP视频技术的发展,造就了五花八门的各类标准。“几种新标准,例如ONVI、PSIA和HDcctv等的出现,造成了客户的困惑和担忧,”Nam说,“很多客户加入这些标准组织是为了能够理解这些标准,并获取第一手资料,以及根据该技术规范的规定提供输入信号的能力,这样他们就能够更好地做出准备,从而应对这些标准最终在市场上的胜利或失败。”

  TI的摄像机参考设计支撑PSIA——第一个IP视频标准。然而,HDcctv则带来了如何充分利用现有视频系统的讨论。这种标准使用HD-SDI技术通过同轴电缆传送720P视频信号,并允许用户在不需重新布线的情况下添加高清摄像机。

  “虽然IP视频技术是发展方向,现在的安防监控市场仍然是模拟摄像机和DVR的天下,”Nam说,“据估计,全球范围内约有4亿只使用同轴电缆安装的模拟摄像机,对已有同轴电缆架构的投入非常巨大,大家需要有一种技术对已安装的同轴电缆设备加以充分利用。”

  尽量利用现有系统能够大大节省投资。“在布设电缆上的投入,占系统总安装费用的75%,”Ooi说,“有了HDcctv提供高清视频分辨率,同轴电缆摄像机就能够发挥潜力,对客户有很强的吸引力。”

  Stretch作为HDcctv标准的发起者,提供遵从该标准的解决方案,但同时也支撑其他标准。“与大家交谈的大部分人,都正处于犹豫和观望之中,他们观看着ONVIF与PSIA之间的争论,并等待着产生最后的胜者,”Oliver说,“从Stretch的角度来看,对事情的发展并无定论,大家将支撑用户提出的要求。”

  只要有能够更好地兼容第三方设备的标准,视频监控元件就能克服专有视频格式的壁垒。当视频技术日益智能化、更加清晰、提供更高效的存储,具有高可靠性的处理器将能够大大促进产品的创新。

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