隨著人們對(duì)安全需求的日益重視和處理器性能的不斷增強(qiáng)、價(jià)格的迅速降低，視頻監(jiān)控應(yīng)用市場(chǎng)正快速膨脹。但是不管是定位于中小企業(yè)、中小網(wǎng)絡(luò)的DVR解決方案，還是定位在高端、企業(yè)級(jí)用戶的DVS，以及廣被業(yè)界看好的IP攝像機(jī)，都對(duì)方案提供商提出了更高的要求（更多挑戰(zhàn)）：更高的視頻信號(hào)分辨率和壓縮比；更靈活的媒體格式支持；更安全的內(nèi)容保護(hù)；更低的功耗、成本和開(kāi)發(fā)復(fù)雜度。

    在視頻監(jiān)控應(yīng)用領(lǐng)域主要包括媒體處理器、DSC、ASIC、DSP以及FPGA等幾種方案。其中DSC雖然具有部分DSP的功能，但是從總體來(lái)講，DSC和媒體處理器一樣，處理能力偏低。ASIC雖然具有成本優(yōu)勢(shì)，但是隨著音視頻標(biāo)準(zhǔn)的不斷變化以及算法的不斷演進(jìn)，ASIC在靈活度方面顯得力不從心。

    而主流DSP雖然具有非常靈活的處理方式，圖形處理功能也比較強(qiáng)大，但由于這類(lèi)器件往往是繼承傳統(tǒng)的信號(hào)處理架構(gòu)，并非專(zhuān)為視頻監(jiān)控而設(shè)計(jì)，因此往往會(huì)占用較多的系統(tǒng)資源，對(duì)一些控制要求較高和碼率較高的應(yīng)用缺乏系統(tǒng)級(jí)的競(jìng)爭(zhēng)力。

    FPGA的主要優(yōu)勢(shì)在于強(qiáng)大的并行處理能力，從理論上來(lái)講非常適合于高端視頻監(jiān)控中復(fù)雜、大量的視頻信號(hào)處理。但是從目前來(lái)看主要面臨兩個(gè)問(wèn)題，其一，視頻監(jiān)控對(duì)傳統(tǒng)FPGA廠商來(lái)說(shuō)是一個(gè)新興的領(lǐng)域，他們對(duì)該領(lǐng)域的理解還不深；其二，目前FPGA廠商的合作伙伴也沒(méi)有這方面的方案開(kāi)發(fā)經(jīng)驗(yàn)，因此缺乏完善的生態(tài)系統(tǒng)，到目前為止還沒(méi)有看到FPGA應(yīng)用于視頻監(jiān)控的成功案例。另外，F(xiàn)PGA天生的兩大缺點(diǎn)：功耗和成本，也是制約其進(jìn)入視頻監(jiān)控市場(chǎng)的瓶頸。

    不同于以上解決方案，高性能匯聚平臺(tái)Blackfin處理器是基于ADI與Intel聯(lián)合開(kāi)發(fā)的MSA（微處理器架構(gòu)）的新一代定點(diǎn)DSP產(chǎn)品，專(zhuān)為視頻處理應(yīng)用而優(yōu)化，通過(guò)將DSP和媒體處理器的魯棒性音頻和視頻處理能力與嵌入式16/32位微處理器的易編程能力相結(jié)合，Blackfin可在一個(gè)單芯片中進(jìn)行控制、網(wǎng)絡(luò)處理、多媒體支持以及強(qiáng)大的信號(hào)處理，并允許在控制和信號(hào)處理需求方面進(jìn)行靈活劃分，從而允許工程師采用單一的軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境、加快系統(tǒng)的調(diào)試和配置，并降低系統(tǒng)總體成本。同時(shí)，由于Blackfin系列均采用同一架構(gòu)，因此非常方便工程師在不同平臺(tái)間進(jìn)行軟件移植和產(chǎn)品升級(jí)。

    復(fù)雜算法挑戰(zhàn)主芯片處理能力和靈活性在視頻監(jiān)控中，核心處理器中所需的處理能力取決于輸入視頻信號(hào)的分辨率和所需的壓縮比。過(guò)去，許多視頻監(jiān)控設(shè)備采用像素分辨率為NTSC(352×240)或PAL(352×288)的公共中間格式(CIF)，同時(shí)在壓縮格式方面主要采用M-JPEG格式。隨著視頻監(jiān)控應(yīng)用領(lǐng)域的迅速拓展，以及處理器能力的不斷增強(qiáng)，人們期待更高的圖像清晰度和更高的幀率：在分辨率方面，業(yè)界期待FULLD1或者更高的解析度，在壓縮格式方面，則希望采用視覺(jué)效果更好的MPEG-4格式。同時(shí)，隨著網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)的需求增強(qiáng)，人們還需要考慮如何在傳輸過(guò)程中占用更少的帶寬和存儲(chǔ)空間。

    同H.263+和MPEG-4相比，H.264不僅可節(jié)省33％的碼率，大大降低存儲(chǔ)容量，而且由于H.264采用了“網(wǎng)絡(luò)友善”的結(jié)構(gòu)和語(yǔ)法，并整合了專(zhuān)為高效傳輸包頭數(shù)據(jù)而設(shè)計(jì)的網(wǎng)絡(luò)提取層，因此非常適合于網(wǎng)絡(luò)傳輸。因此MPEG-4也正在往H.264的編碼格式演進(jìn)。

    但是，這些領(lǐng)先的媒體格式和壓縮格式都涉及到更為復(fù)雜的算法，同時(shí)，在一些高端系統(tǒng)可能還會(huì)需要視頻流的計(jì)算分析功能。這些新的需求都對(duì)解決方案主芯片的處理能力提出了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。

    除了強(qiáng)大的處理能力之外，還需要處理器平臺(tái)提供足夠的靈活性。這主要基于兩方面的原因：一方面由于媒體處理格式和算法不斷更新，客戶希望能對(duì)原有的解決方案進(jìn)行基于軟件的簡(jiǎn)便升級(jí)，而不是重新設(shè)計(jì)。另一方面，網(wǎng)絡(luò)互連的趨勢(shì)意味著許多產(chǎn)品不得不支持網(wǎng)絡(luò)中存在的多種標(biāo)準(zhǔn)。此外，在多種新標(biāo)準(zhǔn)和專(zhuān)有算法各領(lǐng)風(fēng)騷的今天，很難真正預(yù)測(cè)哪種標(biāo)準(zhǔn)會(huì)真正勝出，因此，為降低風(fēng)險(xiǎn)，提高產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力，作為視頻監(jiān)控的核心設(shè)備DVR、DVS以及IP攝像機(jī)必須盡可能的支持整個(gè)網(wǎng)絡(luò)上的多種不同的格式和算法。[nextpage]

    為此，Blackfin處理器在一個(gè)統(tǒng)一的內(nèi)核體系結(jié)構(gòu)中提供了一種匯聚的解決方案，其內(nèi)核最高可達(dá)756MHz/1,512MMACs，峰值處理能力為1.2GMIPS?？梢灾С侄嗦暤酪纛l和VGA/D1視頻的多媒體應(yīng)用處理和MPEG-4，H.264以及WindowsMedia等多種媒體格式，從而允許以高分辨率格式進(jìn)行先進(jìn)的視頻編解碼處理。同時(shí)基于該強(qiáng)大的匯聚平臺(tái)，Blackfin還為工程師提供了一個(gè)“純軟件解決方案”，當(dāng)需求變化時(shí)只需修改上層軟件就可容易的支持不同的媒體格式和擴(kuò)展功能。從而在提供強(qiáng)大的處理能力的同時(shí)還具有了充分的靈活性，大大提高了終端產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力和生命周期。

    網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)挑戰(zhàn)解決方案安全度雖然視頻監(jiān)控是為安全應(yīng)用而開(kāi)發(fā)，但是隨著數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化進(jìn)程不斷加速，當(dāng)視頻監(jiān)控設(shè)備作為互聯(lián)網(wǎng)的一部分，通過(guò)Wi-Fi、ADSL、有線電視網(wǎng)或蜂窩通訊網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行視頻傳輸、信息交換時(shí)，設(shè)備本身卻變得不再安全。這主要包括內(nèi)容的安全、系統(tǒng)開(kāi)發(fā)商知識(shí)產(chǎn)權(quán)（IP）的安全，同時(shí)還涉及到各種外部非法入侵、用戶身份的識(shí)別、以及各級(jí)管理權(quán)限認(rèn)證等。當(dāng)前的安全方案一般是通過(guò)軟件或者封裝技術(shù)來(lái)保護(hù)視頻監(jiān)控的內(nèi)容和系統(tǒng)開(kāi)發(fā)商的IP。但是這兩種方案都存在很大的風(fēng)險(xiǎn)，因?yàn)榧冘浖膶?shí)現(xiàn)方法主要是基于操作系統(tǒng)的安全環(huán)境和非安全環(huán)境的隔離來(lái)實(shí)現(xiàn)，所以易受到簡(jiǎn)單的軟件攻擊和硬件攻擊（如使用仿真硬件或者代碼注入方法）的破壞。而內(nèi)存分析技術(shù)也使得采用軟件來(lái)打亂秘密資產(chǎn)的隱藏?cái)?shù)字版權(quán)管理（DRM）密鑰方法不再安全。

    BlackfinLockboxSecureTechnology則利用軟、硬件相結(jié)合的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)各種安全保護(hù)功能。單次可編程（OTP）的存儲(chǔ)器是BlackfinLockboxSecureTechnology用來(lái)實(shí)現(xiàn)這些功能的部件之一。對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行鑒定的公共密鑰存貯于OTP內(nèi)存中的用戶可編程區(qū)域，這種存儲(chǔ)方式可以由OEM來(lái)控制和定義。同時(shí)，由于Blackfin具備可編程性，所以其指令集能實(shí)現(xiàn)豐富的軟件加密算法，這就意味著相同的裝置能支持多種內(nèi)容保護(hù)格式。因此該技術(shù)從來(lái)源的驗(yàn)證、內(nèi)容的完整性、機(jī)密性、以及可更新性等多個(gè)方面為整個(gè)視頻監(jiān)控設(shè)備提供了一個(gè)軟硬件結(jié)合的安全環(huán)境。體積受限應(yīng)用挑戰(zhàn)系統(tǒng)功耗管理根據(jù)傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法，要提高處理能力，則需相應(yīng)的提高主頻，但主頻的提高則會(huì)帶來(lái)功耗的增加。在包括IP攝像機(jī)和IP視頻樓宇對(duì)講系統(tǒng)等在內(nèi)的一些體積受限的視頻監(jiān)控應(yīng)用中，如果功耗過(guò)大則會(huì)造成裝置內(nèi)熱量增加進(jìn)而會(huì)影響電路板、元器件以及整個(gè)系統(tǒng)的可靠性。因此在這些設(shè)備中如何一方面保證強(qiáng)大的處理能力，另一方面又能降低功耗，成了業(yè)界面臨的又一挑戰(zhàn)。

    目前業(yè)界采用的主要方法是根據(jù)數(shù)據(jù)流對(duì)處理器的不同要求而智能的調(diào)節(jié)內(nèi)核主頻，這種方法雖然能夠在一定程度上降低功耗，但是節(jié)能需求無(wú)極限，業(yè)界期待更有效的降低功耗方法，從而在保證系統(tǒng)可靠性、穩(wěn)定性的前提下，為提升主芯片的處理能力帶來(lái)更大的空間。Blackfin處理器專(zhuān)為低功耗應(yīng)用而優(yōu)化，一方面該系列基于一種選通時(shí)鐘內(nèi)核設(shè)計(jì)，可按照逐條指令來(lái)選擇性地切斷功能單元的電源；另一方面，該處理器平臺(tái)支持多種針對(duì)所需CPU工作極少期間的斷電模式。此外，由于功耗不僅與頻率成正比還與工作電壓的平方成正比，Blackfin處理器還采用了動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)內(nèi)核的頻率與電壓兩種方式來(lái)降低功耗。根據(jù)處理的數(shù)據(jù)流不同，讓芯片工作于不同模式，并根據(jù)不同工作模式的特點(diǎn)，通過(guò)內(nèi)部穩(wěn)壓器對(duì)電壓進(jìn)行動(dòng)態(tài)智能管理，使每種模式對(duì)應(yīng)不同的功耗狀態(tài)，從而進(jìn)一步降低處理器的功耗?；谝陨隙喾N節(jié)能技術(shù)，Blackfin處理器在提供強(qiáng)大處理能力的同時(shí)卻不會(huì)帶來(lái)功耗的提升。 [nextpage]

    激烈競(jìng)爭(zhēng)挑戰(zhàn)系統(tǒng)成本和上市時(shí)間對(duì)于方案提供商來(lái)說(shuō)，除了強(qiáng)大的處理能力、超低系統(tǒng)功耗、真正的安全性之外，要想使自己的方案具有更大的競(jìng)爭(zhēng)力，還要降低系統(tǒng)成本和縮減終端產(chǎn)品上市時(shí)間。該系統(tǒng)成本不僅是指產(chǎn)品本身和開(kāi)發(fā)工具的成本還包括代碼開(kāi)發(fā)、維護(hù)和升級(jí)成本以及學(xué)習(xí)成本。雖然基于ASIC的方案從處理器本身來(lái)講是一種低成本的方案，但是在應(yīng)對(duì)媒體格式、算法的改進(jìn)和升級(jí)方面則具有天然的弊端，主要表現(xiàn)為終端產(chǎn)品開(kāi)發(fā)商不得不為支持新功能而對(duì)ASIC芯片重新開(kāi)發(fā)；這不僅會(huì)造成重新仿真、驗(yàn)證、流片所帶來(lái)的成本方面的浪費(fèi)，而且由于重新設(shè)計(jì)ASIC芯片所需的漫長(zhǎng)開(kāi)發(fā)周期，客戶往往因?yàn)榈却庐a(chǎn)品的推出而錯(cuò)失市場(chǎng)機(jī)會(huì)。

    Blackfin在一個(gè)統(tǒng)一的內(nèi)核體系結(jié)構(gòu)中提供了一種匯聚的解決方案，不僅在一個(gè)單芯片中提供了傳統(tǒng)上需要MCU和DSP兩款芯片提供的功能，而且由于該平臺(tái)還具有豐富的外設(shè)，因此還為工程師節(jié)省了購(gòu)買(mǎi)外圍器件的成本以及搭建外圍電路的時(shí)間；另一方面該處理器為工程師提供了一個(gè)統(tǒng)一的開(kāi)發(fā)環(huán)境：只需一套代碼、一套工具就可以完成整個(gè)系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)。從而在降低系統(tǒng)總體成本的同時(shí)還加速了終端產(chǎn)品的上市時(shí)間，這一點(diǎn)對(duì)激烈的視頻監(jiān)控市場(chǎng)來(lái)說(shuō)尤為重要。

    另外，由于客戶本身的喜好和專(zhuān)長(zhǎng)，以及其公司方案的延續(xù)性，不同客戶可能會(huì)采用不同的操作系統(tǒng)。為縮短用戶的學(xué)習(xí)曲線加快產(chǎn)品上市時(shí)間，Blackfin處理器支持全系列的操作系統(tǒng)，包括以u(píng)cOS,VDK,ThreadX為代表的Low-weight操作系統(tǒng)和以u(píng)cLinux,Nucleas為代表的Full-featured操作系統(tǒng)。從而使得工程師可以在更換處理器平臺(tái)后很快的將精力集中到其產(chǎn)品服務(wù)的增值上，而不是操作系統(tǒng)本身。