隨著中國(guó)安防監(jiān)控市場(chǎng)的長(zhǎng)足發(fā)展，DVR板卡技術(shù)已經(jīng)日臻成熟，產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)成本也大幅下降；與此同時(shí)，DVR板卡市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)性也日趨激烈，性價(jià)比優(yōu)異、功能先進(jìn)成為一些廠家開(kāi)拓市場(chǎng)的兩種有力武器。為了適應(yīng)新的市場(chǎng)需求，廠商們不斷地進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新，研發(fā)新產(chǎn)品以保持市場(chǎng)的領(lǐng)先地位，而產(chǎn)品的更新速度隨之加快，另外，眾多廠商也把主要目標(biāo)放在尋求更大的市場(chǎng)空間上。
文/張興
隨著中國(guó)安防監(jiān)控市場(chǎng)的長(zhǎng)足發(fā)展，DVR板卡技術(shù)已經(jīng)日臻成熟，產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)成本也大幅下降；與此同時(shí)，DVR板卡市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)性也日趨激烈，性價(jià)比優(yōu)異、功能先進(jìn)成為一些廠家開(kāi)拓市場(chǎng)的兩樣有力武器。為了適應(yīng)新的市場(chǎng)需求，廠商們不斷地進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新，研發(fā)新產(chǎn)品以保持市場(chǎng)的領(lǐng)先地位，而產(chǎn)品的更新速度隨之加快，另外，眾多廠商也把主要目標(biāo)放在尋求更大的市場(chǎng)空間上。
目前在安防監(jiān)控市場(chǎng)上，主要有三種不同的分辨率標(biāo)準(zhǔn)：CIF（352×288）、Half-D1（704×288）以及D1（704×576）。其中CIF為安防監(jiān)控領(lǐng)域主流，D1是安防監(jiān)控領(lǐng)域追求的目標(biāo)。在安防監(jiān)控領(lǐng)域很多場(chǎng)合需要清晰的畫質(zhì)，雖然D1產(chǎn)品市場(chǎng)份額較小，但某些特殊場(chǎng)合如金融領(lǐng)域的銀行金庫(kù)、醫(yī)療等方面，這些場(chǎng)合對(duì)畫質(zhì)的要求相對(duì)較高。因此生產(chǎn)D1產(chǎn)品的廠家也在努力挖掘這一部分市場(chǎng)潛力，以期擴(kuò)大D1的市場(chǎng)總數(shù)及市場(chǎng)占有率。安防監(jiān)控市場(chǎng)流行的Full-D1有基于DSP的壓縮編碼卡和基于ASIC芯片的硬件壓縮編碼卡兩種方案。TI公司的DM642芯片方案，Philips公司的PNX1501等方案屬于前者，Vweb公司的VW2005芯片，WIS的GO7007等芯片方案則屬于后者。目前國(guó)內(nèi)DVR板卡市場(chǎng)上選用DSP方案的制造商以用TI、PHILIPS、AD等品牌的芯片居多，占據(jù)了比較大的市場(chǎng),而ASIC方案的則以VWEB為主。
DM64X系列芯片
DM64X視頻處理 DSP是TI公司生產(chǎn)的。TI公司是DSP芯片的行業(yè)老大，它的眾多產(chǎn)品多年來(lái)一直在這個(gè)行業(yè)占據(jù)主導(dǎo)的角色，應(yīng)用到了電子信息行業(yè)各個(gè)領(lǐng)域中。
600MHz的TI DM642芯片可以進(jìn)行2路D1的實(shí)時(shí)編碼，通過(guò)加載不同的編碼算法微碼程序可以實(shí)現(xiàn)多種格式的壓縮編碼,比較常見(jiàn)的是MPEG4或者H.264等壓縮標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)用靈活, 芯片功耗較低，產(chǎn)品穩(wěn)定有保障。但是內(nèi)部缺乏Scaler功能，視頻的不同尺寸的縮放需要軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)，缺乏備硬件電路加速，預(yù)覽的場(chǎng)合需要耗費(fèi)額外的資源來(lái)處理視頻的縮放。在處理進(jìn)行D1編碼時(shí)候需要耗費(fèi)一些資源來(lái)進(jìn)行DeInterlace的處理。
PNX1501系列芯片
PNX1501處理能力略遜于DM642，但是有多個(gè)協(xié)處理器，因此DSP Core無(wú)需參與圖像的濾波和縮放處理，因此使用這種方案的板卡不需要顯卡具有縮放能力。PNX1501是從PNX13XX系列發(fā)展而來(lái)，PNX1501架構(gòu)上使用和PNX1301相同的M3260VLIW內(nèi)核， PNX13XX基礎(chǔ)上新增加了27條高效多媒體處理指令，使用先進(jìn)的DDR技術(shù)，可以用較低的外頻得到與使用SDRAM技術(shù)相同的數(shù)據(jù)吞吐率，主要改進(jìn)了視頻輸入處理器和內(nèi)置圖像縮放和濾波協(xié)處理器，視頻輸入處理器支持格式轉(zhuǎn)換和濾波處理，支持兩路視頻輸入，圖像縮放和濾波協(xié)處理器發(fā)展到6-Tap的64相濾波器，可以獲得更好的圖像縮放效果，無(wú)論全屏顯示還是縮小到小畫面，都具有良好的視覺(jué)效果。具有去交錯(cuò)(De-Interlace)功能，它完成D1壓縮的重要功能，不需要額外的開(kāi)銷就可以完成。它處理的好壞直接影響圖像質(zhì)量。支持PCI2.1標(biāo)準(zhǔn)的總線數(shù)據(jù)吞吐峰值只有 133Mbyte/s，芯片內(nèi)置協(xié)處理器使得圖像預(yù)覽的時(shí)候在多路的情況下PCI總線數(shù)據(jù)吞吐率固定在39MByte/s以下(1024×768×2×25Byte/s)，若不使用內(nèi)置協(xié)處理器縮放的話，隨著路數(shù)的增多，PCI數(shù)據(jù)傳輸就會(huì)力不從心。
VW2005
Vweb方案中的壓縮算法是由芯片商提供，提供多種壓縮編碼標(biāo)準(zhǔn)：MPEG1、MPEG2、MPEG4。VW2005芯片是Vweb公司開(kāi)發(fā)的實(shí)時(shí)MPEG-4音視頻編碼芯片。該芯片將未壓縮數(shù)字視頻信號(hào)壓縮為MPEG-1/2/4視頻格式，將兩路獨(dú)立通道的I2S數(shù)字音頻信號(hào)壓縮為MPEG-1/2、MP3、AAC或AC3音頻格式。其具有Host和PCI接口，既可以輸出用于網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域的TS傳輸流，也可以輸出用于存儲(chǔ)的PS程序流，體積小、處理能力強(qiáng)，能讓研發(fā)人員進(jìn)行自主開(kāi)發(fā)。采用VW2005的方案可以搭配PHILIPS的SAA7130，硬件視頻縮放可由7130完成，由于是硬編碼，輸出碼率可以很大動(dòng)態(tài)范圍，這方面較DSP方案有一定優(yōu)勢(shì)。
廠家根據(jù)市場(chǎng)的各種需求采用上述不同方案，這些方案也有不同的市場(chǎng)定位和有各自的特點(diǎn)。
本文以采用VW2005視頻壓縮芯片為例概述D1板卡功能構(gòu)成。板卡由4片視頻A/D芯片、4片音頻A/D芯片、4片MPEG4編解碼芯片、一片橋芯片（采用HINT公司的HB1）組成。A／D芯片、MPEG-4編解碼芯片完成4路攝像頭的輸入模數(shù)轉(zhuǎn)換以及MPEG-4視頻數(shù)據(jù)流的壓縮，它輸出多種壓縮編碼格式的視頻壓縮編碼卡，針對(duì)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)商進(jìn)行單路和多路視頻開(kāi)發(fā)的PCI視頻卡，其具有低CPU占用率、多路實(shí)時(shí)顯示、支持報(bào)警輸入輸出等特點(diǎn)。板卡為4路D1清晰度(PAL：704×576，NTSC：704×480) 壓縮編碼卡，支持MPEG-4、MPEG-2、MPEG-1壓縮格式，每路參數(shù)都獨(dú)立可調(diào)，音、視頻實(shí)時(shí)壓縮。
板卡主要模塊的功能：
音頻A/D
采用BB公司的PCM1801U，其主要完成模擬音頻信號(hào)到數(shù)字音頻信號(hào)的轉(zhuǎn)換。音頻A/D芯片通過(guò)I2S接口與壓縮芯片相連，將采集到的模擬音頻信號(hào)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，把數(shù)字音頻信號(hào)送入MPEG-4壓縮芯片壓縮。音頻采樣頻率為32 kHz、44.1kHz、48 kHz。
視頻A/D
攝像頭將采集到的模擬數(shù)據(jù)發(fā)送到A/D轉(zhuǎn)換芯片進(jìn)行視頻解碼，A/D轉(zhuǎn)換芯片把模擬視頻轉(zhuǎn)換成數(shù)字視頻，模擬視頻A/D任務(wù)是對(duì)輸入的信號(hào)進(jìn)行采樣量化編碼后，轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字視頻信號(hào)。數(shù)字視頻信號(hào)送入MPEG-4壓縮芯片。模擬電路需要提供A/D轉(zhuǎn)換芯片所需要的時(shí)鐘頻率24.576 MHz，A/D轉(zhuǎn)換芯片將用此頻率來(lái)同步壓縮芯片,這里采用PHILIPS 公司的SAA7130 是一種高性能的單片NTSC/PAL/SECAM復(fù)合視頻解碼器，低功耗、采用9bit ADC，具有靈活的像素端口，并具有外圍電路簡(jiǎn)單和易于編程等優(yōu)點(diǎn)。
壓縮編碼模塊
采用VW2005芯片，主要完成實(shí)時(shí)視音頻數(shù)據(jù)的壓縮功能。系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)，壓縮芯片讀取啟動(dòng)電路的啟動(dòng)碼，激活相應(yīng)的下載程序從相應(yīng)的端口下載運(yùn)行微碼，同時(shí)其他芯片通過(guò)I2C總線完成初始化，系統(tǒng)啟動(dòng)編解碼進(jìn)程。模擬視頻通過(guò)A／D轉(zhuǎn)換成數(shù)字視頻，實(shí)時(shí)視頻流從SAA7130H的VP口送入壓縮芯片的VP口，同時(shí)模擬音頻通過(guò)PCM1801U的A／D轉(zhuǎn)換后，音頻流實(shí)時(shí)輸入壓縮芯片的I2S端口。壓縮芯片通過(guò)PCI接口與橋芯片相連接，編碼壓縮后的數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)橋芯片的橋接再傳輸?shù)絇CI總線上，提供給遠(yuǎn)程傳輸或本地存貯。
橋芯片驅(qū)動(dòng)模塊
采用零反應(yīng)時(shí)間PCI-PCI搭橋，實(shí)現(xiàn)橋接的功能，支持多芯片組。壓縮芯片的編碼數(shù)據(jù)通過(guò)橋芯片的驅(qū)動(dòng)與仲裁，完成橋接任務(wù)，能讓四片帶有PCI接口的壓縮芯片與PCI總線相互通信，支持PCI2.2規(guī)范，支持32bit 33MHz的PCI操作。
該卡適應(yīng)了現(xiàn)在高清數(shù)字化監(jiān)控系統(tǒng)的要求，便于組網(wǎng)、安裝、使用和維護(hù)。隨著廠商的不斷努力，ASIC方案也實(shí)現(xiàn)很多安防產(chǎn)品必備的功能，比如移動(dòng)偵測(cè)、原始圖像捕獲、運(yùn)行時(shí)參數(shù)的調(diào)整?；贏SIC的硬壓卡在很多場(chǎng)合也大有用武之地，由于采用硬件電路編碼，輸出碼流可以高達(dá)8Mb/s，輸出碼率的范圍很大，可以應(yīng)用于大運(yùn)動(dòng)量的場(chǎng)合或者是需要達(dá)到很好視覺(jué)效果的場(chǎng)合采用ASIC系列方案的D1壓縮板卡，可以在安防監(jiān)控、金融、醫(yī)療等領(lǐng)域大顯身手。
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