大約10年前，CCTV行業(yè)首先開始在攝像機(jī)中采用數(shù)字技術(shù)。不過，傳統(tǒng)的CCD攝像機(jī)為模擬攝像機(jī)，所以處理圖像時(shí)存在許多干擾和衰減。為減少干擾和衰減，攝像機(jī)制造商對各種組件進(jìn)行了改進(jìn)，同時(shí)也使得攝像機(jī)的體積變大。然而通過數(shù)字化和減少某些組件，使得制造商現(xiàn)在已經(jīng)能夠提供小型的攝像機(jī)。\r\n

攝像機(jī)芯片
CCD和DSP芯片是兩種主要的攝像機(jī)組件。CCD芯片捕捉圖像，而DSP芯片對圖像進(jìn)行處理，以生成更清晰的視頻效果。

CCD芯片

黑白和彩色CCD芯片可以分為單芯片和三芯片兩類，與上一代產(chǎn)品相比，可獲得二倍以上的分辨率。一般說來，黑白芯片可達(dá)到570TV線，彩色芯片可達(dá)到480TV線，由此可見CCD芯片的靈敏度已顯著提高?；綜CD芯片又包括幀傳輸（Frame-transfer）和行間傳輸（Interline-transfer）兩種類型。

幀傳輸芯片包括兩個(gè)明顯的部分：感旋旋光性部分和存儲(chǔ)部分。圖像投影到感旋旋光性部分上以確定電荷范圍，同時(shí)，使用不透明的鋁制光學(xué)防護(hù)罩，遮掉投射到存儲(chǔ)區(qū)域的光線。每隔１秒鐘內(nèi)的1/50秒，信息帶就從感旋旋光性部分傳輸?shù)酱鎯?chǔ)區(qū)域，然后在下一個(gè)1/50秒鐘內(nèi)對在該區(qū)域的這些信息進(jìn)行處理。

行間傳輸芯片的像素列之間具有轉(zhuǎn)移寄存器，從而能夠?qū)崿F(xiàn)更好的處理效果，但光線會(huì)泄漏到轉(zhuǎn)移寄存器中。雖然已經(jīng)過過濾，但光線仍然能穿透，并在芯片內(nèi)深處生成電荷。深層電荷添加到傳輸寄存器的電荷上，使得屏幕下方生成紅或白色豎條，這被稱之為傳輸污跡。

在Sony、Panasonic、Hitachi、Sharp和Samsung等廠商生產(chǎn)的CCD芯片中，Sony在提供優(yōu)質(zhì)彩色性能方面領(lǐng)先，而Samsung 則在黑白技術(shù)方面領(lǐng)先。許多制造商表示，為達(dá)到優(yōu)質(zhì)要求，他們多采用Sony CCD傳感器。根據(jù)Sony的研究，該公司在CCD市場上占有很大份額，Sony最早開發(fā)的HAD（Hall-accumulation-diode）傳感器能夠提供更高的感光度、減少噪聲和成像后的衰減，而EXview HAD CCD技術(shù)則允許在黑暗中利用高靈敏度進(jìn)行拍攝，這是監(jiān)控系統(tǒng)和其它攝像機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域所必不可少。

DSP芯片

DSP可以與A/D、D/A轉(zhuǎn)換器、DSP處理器和微處理器進(jìn)行集成。來自模擬CCD芯片的信息經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換器，信號(hào)被轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，所以攝像機(jī)能夠抗干擾。另外，DSP芯片提供白平衡、增益控制、快門速度、光圈和焦距控制等更多功能，以提高圖像的質(zhì)量。

Forward Concepts的總裁Will Strauss認(rèn)為，數(shù)字信號(hào)處理已經(jīng)變得很普遍，且正在領(lǐng)導(dǎo)著消費(fèi)電子產(chǎn)品和多媒體產(chǎn)品，它是數(shù)字無線和IP技術(shù)的基礎(chǔ)。

了解了該技術(shù)的巨大潛力后，Texas Instruments花費(fèi)了七年時(shí)間開發(fā)他們的“Ｍissionary”DSP技術(shù)?！坝捎诓煌脩羧簞?chuàng)建了多種視頻應(yīng)用，所以加速了聯(lián)網(wǎng)數(shù)字視頻的發(fā)展，”J.P　Freeman公司的總裁Joe Freeman說，“由于TI在可編程DSP和影像專業(yè)技術(shù)方面的領(lǐng)導(dǎo)地位，TI決定利用甚至推動(dòng)此趨勢的進(jìn)一步發(fā)展。”

DVR中的芯片
DVR系統(tǒng)由圖像壓縮芯片、屏幕分割器、CPU、內(nèi)存設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)芯片（TCP/IP）和DAV/ADC組成，某些制造商使用DSP這類壓縮芯片來對數(shù)字信號(hào)進(jìn)行圖像壓縮。

操作系統(tǒng)芯片

嵌入式芯片上的操作系統(tǒng)能使系統(tǒng)更有效地工作，提供更穩(wěn)定的性能，而如今也有越來越多的DVR制造商生產(chǎn)這種芯片。Pelco公司的數(shù)字視頻系統(tǒng)產(chǎn)品經(jīng)理Olaf Kreutz說：“由于嵌入式解決方案的功能日益強(qiáng)大，而且能夠節(jié)省成本，所以它們已獲得了主流（8到16位攝像機(jī)）DVR市場的市場份額。1996年，幾乎所有DVR都是基于PC來操作，而現(xiàn)在，嵌入式DVR已經(jīng)占市場比例的一半以上?！?

Astel是一家韓國的DVR公司，目前開發(fā)出了嵌入式Linux操作系統(tǒng)的存儲(chǔ)卡控制器DVR芯片。該單芯片解決方案具有1.5MB的USB傳輸速率、用于存儲(chǔ)硬件的外置串行EEPROM、可對介質(zhì)卡（專利申請中）自動(dòng)啟動(dòng)代碼生成算法，以及對不正確或有缺陷的介質(zhì)卡（專利申請中）自動(dòng)運(yùn)行CIS修復(fù)算法。

另外，Axis是一家瑞典網(wǎng)絡(luò)監(jiān)視產(chǎn)品制造商，最新推出的新一代ASIC芯片-Axis ETRAX 100LX CPU／網(wǎng)絡(luò)控制器，在面積為27x27毫米的芯片上集成了2MB閃存、8MB　SDRAM和一個(gè)以太網(wǎng)收發(fā)器。另外，該芯片設(shè)計(jì)采用Linux 2.4系統(tǒng)，并包含一個(gè)內(nèi)存管理單元。

該芯片是針對無線網(wǎng)關(guān)等聯(lián)網(wǎng)設(shè)備、數(shù)碼錄像機(jī)，以及門禁控制和安全系統(tǒng)所設(shè)計(jì)，它使開發(fā)人員能夠降低設(shè)計(jì)和生產(chǎn)周期中的成本。Axis的高級(jí)市場專員Jennifer Chua說：“設(shè)計(jì)自己的芯片，這一決策確保了能夠最精確地控制芯片、以及芯片間的功能和操作?！?

圖像壓縮芯片

“圖像壓縮芯片是DVR的關(guān)鍵部件”，REC公司的銷售經(jīng)理Gary Kuo說，“優(yōu)質(zhì)的壓縮芯片能提供更理想的壓縮比率和存儲(chǔ)能力?！蹦壳埃嬖诟鞣N各樣壓縮方法，也有眾多的壓縮芯片供應(yīng)商。

以前，DVR制造商主要向多媒體行業(yè)購買圖像壓縮芯片。不過，如今一些韓國的芯片制造商已經(jīng)將目標(biāo)對準(zhǔn)了安防市場，特別是DVR產(chǎn)品。以Pentamicro為例，該公司推出Ｍultistream II（AT2021）是一種多通道的MPEG-2圖像壓縮芯片。

該公司宣稱與過去僅支持一個(gè)通道（channel）的MPEG-2芯片相比，AT2021可最多支持16個(gè)通道。Pentamicro董事總經(jīng)理Jeong Sei-Jin評(píng)價(jià)說，“AT2021的特點(diǎn)是具有動(dòng)作感應(yīng)功能，它無需使用附加傳感器，僅在物體移動(dòng)時(shí)壓縮圖像，另外，大多數(shù)公司都提供JPEC、MPEG-1和H.263芯片，這些芯片一般僅用于消費(fèi)類電子產(chǎn)品，而不是安全系統(tǒng)。”

另外，日本的NTT電子公司也推出了可應(yīng)用于MPEG-2視頻、音頻和TS多媒體的超級(jí)壓縮型編碼器和解碼器模塊。

根據(jù)Information Network統(tǒng)計(jì)，整個(gè)MPEG壓縮芯片市場預(yù)計(jì)將從2002年的15億美元，增長到2006年的28億美元。2002年，由于消費(fèi)者踴躍購買DVD播放機(jī)、錄像機(jī)、數(shù)碼電視機(jī)頂盒和MP3播放器等數(shù)碼產(chǎn)品，使得MPEG壓縮芯片市場增長了27.4%，2002年銷售了600萬件MPEG-4產(chǎn)品，預(yù)計(jì)到2006年，該銷量將增長到將近9000萬美元，而且該產(chǎn)品正在迅速成為便攜式和流視頻應(yīng)用的實(shí)際標(biāo)準(zhǔn)。

DSP芯片

DVR的DSP芯片和攝像機(jī)的DSP芯片略有不同。后者通常用于處理CCD組件的圖像，而前者主要處理圖像顯示模式，如4畫面顯示、多路復(fù)用器，以及警報(bào)觸發(fā)動(dòng)作感應(yīng)等。
2000年，TＩ攜基于可編程DSP的數(shù)字記錄器引擎進(jìn)入商業(yè)安全和監(jiān)視市場。

TI公司的全球網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)業(yè)務(wù)經(jīng)理Vicent McNeil說，基于DSP的數(shù)字監(jiān)控平臺(tái)的目標(biāo)是使硬盤驅(qū)動(dòng)器或攝像機(jī)具有智能化，從而做到真正能夠從全球各地進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控。McNeil解釋說，利用TI設(shè)計(jì)的在DSP上運(yùn)行的視頻動(dòng)作感應(yīng)算法，該系統(tǒng)能夠設(shè)置警報(bào)，并且僅在感應(yīng)到動(dòng)作時(shí)記錄。

另外，為小批量產(chǎn)品開發(fā)ASIC的成本相當(dāng)高，因此Pelco的Olaf Kreutz表示，小規(guī)模公司通常會(huì)使用可編程DSP芯片，雖然價(jià)格略高，但只需要另外開發(fā)軟件即可，而不需另外再使用一組芯片?！癉SP系統(tǒng)可進(jìn)行軟件升級(jí)十分重要，因?yàn)檫@保證了使用者能在今后進(jìn)行設(shè)計(jì)和開發(fā)。”

聯(lián)網(wǎng)需求
在聯(lián)網(wǎng)需求方面，Baxall公司攝像機(jī)部門的產(chǎn)品經(jīng)理Patrick Moore解釋道：“雖然透過IP／以太網(wǎng)監(jiān)控的爭論仍然非常激烈，但如果能夠以低成本獲得優(yōu)異的質(zhì)量，則將帶來監(jiān)控市場聯(lián)網(wǎng)功能的大幅需求?！?

正如Patrick Moore所提到的，Internet、Intranet和遠(yuǎn)程監(jiān)視都將是未來幾年內(nèi)的主流。因此，DSP芯片的網(wǎng)絡(luò)集成功能，如TI公司的TMS320DM642將開始普及。

ACS公司的HS/CCTV銷售經(jīng)理Yong-Wan Jeon說：“聯(lián)網(wǎng)功能是今后應(yīng)用的發(fā)展趨勢?！彼J(rèn)為，如果芯片中能夠集成網(wǎng)絡(luò)和圖像處理功能，那么，攝像機(jī)制造商能夠節(jié)約成本，并生產(chǎn)出更小型的攝像機(jī)。

以Axis的Artpect為例。Artpec是功能強(qiáng)大的攝像機(jī)和視頻控制器，其芯片可為在Intranet和Internet上開發(fā)的、高性能的、采用JPEG格式的攝像機(jī)，提供需要的基本功能。Axis 網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)使用ETRAX-100、100 MIPS RISC CPU和Artpec-1芯片，進(jìn)行JPEG傳輸。Artpec-1是Axis開發(fā)的第一個(gè)專用于網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)的芯片，它每秒最多可支持60個(gè)壓縮圖像。

而TＩ現(xiàn)已推出了組合網(wǎng)絡(luò)和MPEG-4 DSP壓縮技術(shù)，但仍尚未用于監(jiān)視設(shè)備，如果這一技術(shù)成功應(yīng)用到IP攝像機(jī)或DVR等監(jiān)視設(shè)備中，它將在安全行業(yè)引起一場革命。

使用芯片的優(yōu)勢
更小的芯片意味著更容易設(shè)計(jì)小型設(shè)備，可編程DSP芯片也將提供更高的靈活性。

Yoko的Chen說：“在第一階段，我們需要應(yīng)用五個(gè)以上的芯片，才能處理高質(zhì)量的攝像機(jī)圖像。但如今利用先進(jìn)的半導(dǎo)體技術(shù)，CCD傳感器能夠完成更多的工作，所以我們不用購買多種芯片，在節(jié)省資金的同時(shí)，還可提供更多的功能?！?

“DVR也是如此，”REC公司的Kau說，“越來越多的壓縮芯片不再僅僅能夠進(jìn)行壓縮處理，有一部分還添加了復(fù)用器或4畫面圖像顯示功能，這樣，DVR制造商可以節(jié)約大量的資金?！?BR>

瓶頸
雖然大多數(shù)制造商認(rèn)為，多功能芯片是開發(fā)小型高性能攝像機(jī)的完美解決方案，但如今仍然存在一些問題。

首先，監(jiān)控系統(tǒng)還沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)?！叭绻霈F(xiàn)兼容性問題怎么辦？芯片供應(yīng)商需要花費(fèi)大約半年時(shí)間才能制造出新硬件，”AM ROAD公司的銷售經(jīng)理Jerry Yu說。

其次，芯片主要是為消費(fèi)類設(shè)備設(shè)計(jì)的。由于監(jiān)視設(shè)備的銷量較低，大多數(shù)芯片是為數(shù)碼相機(jī)和便攜式攝像機(jī)等多媒體設(shè)備設(shè)計(jì)的。根據(jù)美國亞利桑那州Scottsdale的市場研究公司IC Insights統(tǒng)計(jì)，全球消費(fèi)類設(shè)備的芯片銷售量預(yù)計(jì)將從2002年的186億美元，增長到2006年的293億美元，市場份額也從14%上升到18%。消費(fèi)類設(shè)備中使用的芯片功能并不能夠完全應(yīng)用在安全產(chǎn)品中，因此，監(jiān)視設(shè)備制造商可能需要開發(fā)自己的DSP芯片。

第三，芯片的性能仍然存在問題。ACS公司的Jeon表示：“大多數(shù)監(jiān)控設(shè)備制造商缺乏研究和開發(fā)能力?！盰oko的Chen也說：“到目前為止，韓國和日本的供應(yīng)商掌握著關(guān)鍵的攝像機(jī)技術(shù)，因此，其它國家會(huì)發(fā)現(xiàn)很難開發(fā)出多功能的芯片?！?

趨勢
如今，可編程DSP芯片的市場規(guī)模約為50億美元，而TI是這個(gè)市場中的老大。另外，RISC、ASIC、ASSP和FPGA也在使用DSP技術(shù)，所以產(chǎn)生了另一個(gè)100億美元的DSP芯片的市場。

無疑，監(jiān)控設(shè)備制造商熱衷于尋找可降低成本的方法，來制造多功能監(jiān)視設(shè)備，且大多數(shù)制造商相信芯片是最佳的解決方案。臺(tái)灣Kampro公司（最近被GE收購）總裁Lanfer Yang說，“半導(dǎo)體技術(shù)已經(jīng)顯著改進(jìn)，所以可以將越來越多的功能集成到同一個(gè)芯片上。設(shè)想一下，如果出現(xiàn)可提供錄制、圖像處理和聯(lián)網(wǎng)功能的小型內(nèi)置芯片的攝像機(jī)，客戶甚至不需要購買刻錄機(jī)?！?BR>