隨著視頻監(jiān)控應(yīng)用的飛速發(fā)展，監(jiān)控系統(tǒng)的作用早已超越了安全保衛(wèi)的階段，已經(jīng)發(fā)展和融入到各個應(yīng)用領(lǐng)域，如實(shí)時監(jiān)控、遠(yuǎn)程指揮、業(yè)務(wù)調(diào)度等。這樣對視頻的需求就不再限制原始的應(yīng)用錄像一個方面，已發(fā)展到對高清視頻實(shí)時監(jiān)視、大容量錄像文件的管理和千變?nèi)f化的各行業(yè)應(yīng)用需求，發(fā)揮著越來越重要的作用。正因?yàn)榇?，作為監(jiān)控系統(tǒng)的核心部件，攝像機(jī)和DVR在近十年里獲得了前所未有的高速發(fā)展。

　　攝像機(jī)從純模擬到百萬像素網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)，如今，網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)不僅擺脫多年前“叫好不叫座”的困境，而且還受惠于互聯(lián)網(wǎng)的高速發(fā)展和編解碼技術(shù)的成熟，帶來了高速發(fā)展的最好機(jī)遇。

　　再有DVR，也早已從十多年前的模擬磁帶機(jī)的替代品演變成為具有自己獨(dú)特價值的專業(yè)監(jiān)控數(shù)字平臺，并被行業(yè)市場廣泛接受。

　　基于國內(nèi)蓬勃發(fā)展的監(jiān)控形勢，作為研發(fā)高清芯片的大佬，海思半導(dǎo)體從發(fā)布全球第一顆專業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)H.264網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)解決方案Hi3510芯片開始，持續(xù)在監(jiān)控市場耕耘了4個年頭;2008年3月，海思又發(fā)布了Hi3510的升級版Hi3512的720P網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)解決方案。

　　同時，海思半導(dǎo)體也是高清DVR解決方案的強(qiáng)力推手，在2009年安防展上，海思半導(dǎo)體發(fā)布了第三代監(jiān)控解決方案又隆重推出了Hi3515和 Hi3520。每一代芯片的發(fā)布都代表了海思人對監(jiān)控理解的進(jìn)一步加深。現(xiàn)在，可通過對海思第三代監(jiān)控產(chǎn)品的設(shè)計過程來嘗試分享一下我們理解的百萬攝像機(jī)芯片的發(fā)展趨勢。

　　監(jiān)控系統(tǒng)與DVR產(chǎn)品的發(fā)展

　　監(jiān)控系統(tǒng)伴隨DVR這些年的進(jìn)步正向著IP化、智能化發(fā)展，監(jiān)控系統(tǒng)的三個具體的發(fā)展方向是：更高清晰度的錄像和監(jiān)看;對IP設(shè)備的管理;更方便快捷地在海量視頻錄像里面找到所需要的錄像文件。海思基于對DVR產(chǎn)品發(fā)展方向的理解，先后向市場推出了Hi3515和Hi3520解決方案，以滿足日益迫切的高清DVR的需求。就DVR的發(fā)展方向來看，除網(wǎng)絡(luò)化、智能化等宏觀方向外，以下幾個方向也需要被行業(yè)關(guān)注：

　　(1)DVR的編碼方式向更高壓縮效率的標(biāo)準(zhǔn)H.264發(fā)展;

　　(2)錄像分辨率從CIF向D1(720×576) 、720P、1080P發(fā)展;

　　(3)監(jiān)控分辨率也從D1向HD高清發(fā)展;

　　(4)封閉子系統(tǒng)向開放IP架構(gòu)系統(tǒng)發(fā)展;

　　(5)更方便快捷地在海量視頻里找到所需要的錄像。[nextpage]

　　Hi3515與Hi3520解決方案

　　海思半導(dǎo)體正是基于應(yīng)用對DVR的發(fā)展需求，向行業(yè)推出Hi3515和Hi3520解決方案的。

　　Hi3515是一顆具有高清編解碼能力的SOC解決方案，無論是硬件還是軟件開發(fā)上都繼承了海思Hi3511/Hi3512的模式，支持海思原來的客戶快速開發(fā)和升級。Hi3515在Hi3512的720P標(biāo)準(zhǔn)H.264實(shí)時編碼的基礎(chǔ)上，把性能提升到了1080P，在原來的架構(gòu)基礎(chǔ)上增加了2個 SATA的硬盤接口、2個USB2.0、Nand flash等接口，并且內(nèi)置了VGA和CVBS的接口等，可支持百萬像素的編碼或解碼(可解Hi3515和Hi3512的碼流)，是目前Hi3512高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)解決方案的進(jìn)一步升級。

　　而Hi3520是一款基于ARM11處理器內(nèi)核以及視頻硬件加速引擎的高性能通信媒體處理器，是海思面向監(jiān)控行業(yè)的D1(720×576的分辨率)和百萬像素DVR市場推出的基于H.264解決方案。

　　(1)Hi3520采用雙ARM架構(gòu)運(yùn)算能力高達(dá)1GHz，配合硬件加速引擎、圖像加速引擎，可提供H.264和MJPEG多協(xié)議編解碼，編解碼性能高達(dá)240fps D1，能夠提供最佳的多路編解碼DVR方案。

　　(2)豐富的視頻輸入輸出接口(CVBS、高清VGA、BT1120)，最高分辨率1920×1080p，能夠帶來更加清晰的畫質(zhì)和視頻體驗(yàn)，真正實(shí)現(xiàn)了客戶對錄像和監(jiān)看的需求。

　　(3)片內(nèi)集成了包括數(shù)字視頻接口、USB2.0，GMAC、I2S、I2C、GPIO、SPI、UART、SD RAM、DDR等各種外圍接口，同時Hi3520具有的初始視頻級聯(lián)設(shè)計，可以通過多片級聯(lián)的模式搭配出各種規(guī)格和型號的DVR設(shè)備，在滿足各種應(yīng)用場景的設(shè)備開發(fā)的同時，大大提高了產(chǎn)品的開發(fā)速度，能大大降低了設(shè)備的BOM成本。

　　(4)Hi3520是一顆具有2路高清編解碼能力的SOC解決方案，集成海思專利的高清視頻級聯(lián)通道，可以快速構(gòu)建多片級聯(lián)的百萬像素的編碼器或解碼器。該芯片做高清編碼或者解碼時達(dá)到1080P，SDK與Hi3515兼容(可解Hi3210、Hi3512、Hi3515的碼流)，方便客戶快速系列化產(chǎn)品。

　　讀者可以通過下面的Hi3520芯片結(jié)構(gòu)圖，基本了解到該芯片所具強(qiáng)大功能的核心所在。

　　本文寫到此，是希望通過對DVR技術(shù)的描述，來關(guān)聯(lián)到下文，即將要闡述的百萬像素網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)，從而來認(rèn)識什么是真正的二芯相得益彰。

　　百萬網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)的芯片技術(shù)及其發(fā)展趨勢

　　提起百萬像素網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)，很多人很容易想到是其跟傳統(tǒng)攝像機(jī)唯一不同的地方是CVBS口變成了網(wǎng)絡(luò)口。今天筆者嘗試從系統(tǒng)的需求角度來討論百萬像素網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)的發(fā)展趨勢，我們主要圍繞著這個產(chǎn)品的產(chǎn)業(yè)化展開，也就是解決百萬像素網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)與目前主流安防系統(tǒng)的配合問題。

　　網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)的優(yōu)勢是其組網(wǎng)和傳輸成本的大幅下降。其在信號采集的前端把壓縮的視頻變成網(wǎng)絡(luò)包，大大減少了傳輸消耗，這個也就是為什么是網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)領(lǐng)域首先提出百萬像素概念的原因。但是在應(yīng)用的過程中，網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)畢竟是一個新東西，安防大部分工程商只具有傳統(tǒng)的數(shù)模結(jié)合的產(chǎn)品施工經(jīng)驗(yàn)，對網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)的實(shí)際應(yīng)用還是不習(xí)慣，加上與之配套的顯示系統(tǒng)又無獨(dú)立的網(wǎng)絡(luò)和解碼能力，導(dǎo)致百萬像素網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)更多的是應(yīng)用在大型項(xiàng)目上，動輒就上大平臺，配各種轉(zhuǎn)發(fā)及解碼服務(wù)器等，這樣便導(dǎo)致百萬網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)很難應(yīng)用到普遍的中小工程中，大家還是習(xí)慣了模擬攝像頭+DVR+顯示的模式。所以，海思對新一代網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)的布局也是基于更貼近目前工程商的使用習(xí)慣來設(shè)計。

　　與各種sensor的數(shù)字對接

　　在百萬像素網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)以前，攝像機(jī)CCD都用統(tǒng)一的BT.656轉(zhuǎn)CVBS的接口(主要指傳統(tǒng)的CCD攝像機(jī))，視頻壓縮芯片只要對應(yīng)接駁BT656的芯片就能滿足sensor接入的問題。

　　但是在百萬像素的時代，CCD和CMOS競相推出，各廠家都有自己的接口標(biāo)準(zhǔn)，即使表面上物理接口是一樣，可內(nèi)部數(shù)據(jù)都不相同，所以攝像機(jī)芯片廠商需要具有能與廣大sensor廠商對接技術(shù)的能力。

　　海思在這個領(lǐng)域分別跟幾大廠商都有合作，每一代芯片在設(shè)計之前就要與sensor廠商的路標(biāo)匹配，大家一起來合作調(diào)驅(qū)動。這個也是在百萬像素sensor還沒有統(tǒng)一數(shù)字接口前，編解碼芯片必須要做的基礎(chǔ)性功課，這樣才能支持百萬像素網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)的多樣化和產(chǎn)業(yè)化。[nextpage]

　　編碼和網(wǎng)絡(luò)處理

　　由于顯示帶寬的限制以及客戶的使用成本考慮，百萬像素的體驗(yàn)雖然好，但是客戶不能在目前的成本下使用太高的碼流來實(shí)現(xiàn)，所以對百萬像素網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)的編碼效率提出了要求。海思從Hi3510開始，就致力于監(jiān)控專用的視頻壓縮技術(shù)的研究，使用標(biāo)準(zhǔn)H.264并充分考慮到了視頻的時延和網(wǎng)絡(luò)打包的方便性等(例如 H.264的有些tools是給廣播級視頻用的，廣播視頻就不用考慮時延問題，但是監(jiān)控就不能直接這樣用，需要在時限上優(yōu)化)，在Hi3512就已經(jīng)推出了2M的720P實(shí)時高清解決方案。Hi3515在算法上繼承了海思前兩代產(chǎn)品視頻的優(yōu)點(diǎn)，增強(qiáng)了部分細(xì)節(jié)效果。

　　由于網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)是在IP網(wǎng)上運(yùn)行的，在網(wǎng)絡(luò)傳輸上實(shí)現(xiàn)方式的不同也會直接影響到用戶的視覺體驗(yàn)。未經(jīng)處理的視頻編碼特點(diǎn)是由視頻的運(yùn)動量不同而編碼碼流大小會發(fā)生變動，這樣的碼流在DVR錄像應(yīng)用中問題不大。但是在網(wǎng)絡(luò)中，過大數(shù)據(jù)包則意味著網(wǎng)絡(luò)堵塞，所以對編碼器的內(nèi)部控制需要非常地嚴(yán)格，這個控制還不能影響圖像質(zhì)量。

　　海思借助在網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域的多年經(jīng)驗(yàn)，在這個領(lǐng)域有比較優(yōu)勢的地方，并逐漸應(yīng)用到產(chǎn)品中。隨著百萬像素網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)的發(fā)展，對核心構(gòu)建的芯片的編碼越來越苛刻，要求在更高壓縮比的前提下實(shí)現(xiàn)更貼近現(xiàn)實(shí)的場景，特別是隨著3G網(wǎng)絡(luò)的興起，對各種網(wǎng)絡(luò)的適配性正是芯片廠商研發(fā)的重要的發(fā)展方向。

　　實(shí)時模擬預(yù)覽輸出

　　傳統(tǒng)的安防人拿到一個網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)其實(shí)會很頭疼，因?yàn)殡y用。難道每次拿起來都不記得網(wǎng)絡(luò)IP是多少(貼在機(jī)身的默認(rèn)IP?或施工過程早改了)?維修這個設(shè)備還需要帶著便攜機(jī)，這讓工程商怎么會喜歡用網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品?難道以后布線就要找具有“華為大學(xué)”網(wǎng)絡(luò)認(rèn)證的工程師才可以?

　　Hi3515內(nèi)置CVBS輸出，可以讓客戶就像用模擬攝像機(jī)一樣，直接用傳統(tǒng)模擬顯示器就可看到網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)的內(nèi)部各種參數(shù)，以及網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)的鏡頭效果燈，以方便工程施工。我們可以簡單而直觀地暢想，還是以前的施工人員，還是挖溝布線，不同的只是埋的線少了，甚至WIFI無線了，工人還是跟以前一樣布置和調(diào)試攝像頭，根本不用管是否IP的，只是接線的時候模擬視頻線變成了一根5類的網(wǎng)絡(luò)線而已。

　　所以對網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)芯片而言，要在目前工程水平上快速滿足客戶的需求，才是根本所在，我們不能把網(wǎng)絡(luò)傳輸成本的節(jié)省轉(zhuǎn)移到施工人員的人力成本上。圖2就是Hi3515組成架構(gòu)及對外連接示意圖，讀者不妨瀏覽一下，以加深對其的了解。[nextpage]

　　存儲、管理及顯示

　　剛才提到網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)可以像模擬攝像機(jī)一樣地布置調(diào)試，應(yīng)該扭轉(zhuǎn)了大家之前對網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)使用難的形象了吧?為了實(shí)現(xiàn)對這個系統(tǒng)的搭配，只有前端是不夠的，所以海思推出了前面提出過到的Hi3520。

　　如果只是簡單的幾個點(diǎn)的需求，或者已經(jīng)有了大平臺，希望滿足高清網(wǎng)絡(luò)視頻上電視墻的需求，直接用Hi3515就可以實(shí)現(xiàn)單路的解碼效果。

　　如果是要求像前述描述的那種傻瓜式的應(yīng)用，那么就要用到NVR或者現(xiàn)在最熱門的混合型DVR來解決了。

　　而Hi3520靈活的編解碼策略，使得它可以很容易地均衡DVR性能，做到對網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)的管理，配合DHCP，就可以實(shí)現(xiàn)。

　　當(dāng)然由于是從百萬像素的視頻過來，與傳統(tǒng)方案一樣，單芯片輸出方案都是比較容易解決的，但是如果想像DVR一樣，一臺設(shè)備管理多個百萬像素網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)，就必須考慮多芯片級聯(lián)方案。海思Hi3520具備的單芯片2個百萬像素解碼性能，配合海思的高清級聯(lián)通道，以及高清VGA/HDMI輸出接口，則可以輕松解決這個難題。

　　所以說，百萬像素網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)的芯片發(fā)展趨勢不能簡單地看做是網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)的發(fā)展，關(guān)鍵是應(yīng)用體驗(yàn)與現(xiàn)實(shí)的結(jié)合，要看到配套產(chǎn)品的完善。

　　由于篇幅有限，我們不能展開對百萬像素網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)其他方面的發(fā)展趨勢作進(jìn)一步描述，百萬像素網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)的優(yōu)勢是高清晰，但是我們不能把網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品的配置等復(fù)雜的工作簡單地推給下游用戶，要從上游做起。

　　如何貼近安防應(yīng)用一直是我們芯片研發(fā)人的行事準(zhǔn)則，只有這樣百萬像素網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)才有更廣泛的應(yīng)用。

　　通過前面對海思兩款芯片結(jié)構(gòu)、功能和應(yīng)用的簡單介紹，讀者可能基本上了解了作為數(shù)字系統(tǒng)的兩個重要角色網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)及DVR對系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)所起到的至關(guān)重要的作用。