近年來，視頻監(jiān)控的革新技術逐步獲得應用。例如，監(jiān)控系統(tǒng)對事前防范、實時監(jiān)看及IVA智能分析的需求，逐漸轉向監(jiān)控前后端部份SoC單芯片上，通過整合的方式取代原本單純的硬件圖像處理。就目前而言，視頻編碼技術將主要采用ASIC和DSP兩種方案。ASIC芯片由于設計及生產周期過長，逐漸不能滿足視頻編碼芯片處理速度的要求;而DSP由于其通用設計，能夠結合各種視頻編碼算法，緊跟視頻編碼的發(fā)展速度，配置更靈活，優(yōu)化編碼器的效能。

　　另外，960H方案技術搭配CODEC芯片應用于DVR產品，雖然引起行業(yè)關注，但在無法獲得一個有效的Decoder解決方案之前，多數(shù)廠商暫不會考慮在CODEC上做960H技術開發(fā)。而H.264/AVC的CODEC編譯碼芯片，由于壓縮編碼效率、視頻內容自適性處理能力，以及對IP及移動網絡的自適應處理能力、抗干擾能力等方面一直優(yōu)于MPEG-4，目前H.264 Main profile已經成為編解碼芯片的主流格式。

　　H.264的CODEC芯片應用范圍相當廣闊，包括固定或移動的可視電話、移動電話、實時視頻會議、視頻監(jiān)控、流媒體、多媒體、Internet視頻、IPTV、智能手機以及視頻信息存儲等，都在向H.264靠近。壓縮技術是壓縮芯片效能實現(xiàn)的關鍵，在沒辦法改善網絡環(huán)境的情況下，提升前端或錄像端的壓縮比才能迎合百萬像素與HD高清分辨率呈現(xiàn)的要求。在高壓縮比的技術發(fā)展下，高清視頻儲存的問題將不再困擾廠商。今年4月，MPEG-4國際標準協(xié)會已提出影像壓縮H.265(也就是壓縮率提高50%的H.264 HVC格式)標準化討論，2012或2013年能否出現(xiàn)H.265壓縮格式更替趨勢值得關注。

　　芯片市場重新站隊

　　相較初期的數(shù)字視頻監(jiān)控市場，當前的格局顯然已大有不同?，F(xiàn)在CODEC編解碼芯片的主流品牌以德州儀器(TI)、海思與智原(升邁)為主，其它品牌有NextChip、NXP、TechWell 等(見表1)。我們可以看到，CODEC的應用以網絡攝像機及DVR作區(qū)隔，同時，可以看到部份廠商以“一魚二吃”的方式來設計CODEC，其中又以海思的35xx系列CODEC SoC設計為典型。

　　海思采用ARM9 CPU，以其效能及處理的速度優(yōu)勢，加上充份開放SDK，使得攝像機及DVR制造商在產品開發(fā)設計上可以擁有充份的自主權，特別是海思3530的加入讓這態(tài)勢更為明顯，而這也是海思的CODEC能夠在安防網絡視頻編解碼市場迅速獲得占有率的主要原因。智原Grain Media 88系列在加入新的81及85系列之后，除了支持IP網絡攝像機開發(fā)之外，還可以支持高清DVR的應用，從中不難看出智原在高清DVR芯片市場的競爭力與企圖心。德州儀器的CODEC編解碼芯片則挾其高清、高解析能及強大DSP圖像處理效能，形成一個高端的客戶群體，而這也是TI芯片產品大部分出現(xiàn)在一線廠商或較為高端的DVR、網絡攝像機產品的原因。Nextchip則中低端產品使用較多，由于韓國大部份廠商目前都朝向HD(HD-SDI)模擬高清發(fā)展，Nextchip能固守標清產品市場。

　　從地域劃分來看，我們觀察到一個有趣的現(xiàn)象。除了TI跨越了國家與地區(qū)的藩籬之外，其他品牌有著很明顯的地域區(qū)隔。海思的主要市場在中國大陸，韓國除了TI在高端產品占有一席之地，也是Nextchip的主要市場，智原與臺灣廠商合作密切毋庸置疑。這或許是個不具規(guī)律性的表面現(xiàn)象，但也不難看出與投入產品開發(fā)與研究的成本相關。[nextpage]

　　現(xiàn)有CODEC芯片商中，海思以較快的速度在國內擁有較高的市場占有率受到關注，具體原因分析如下：

　　·CODEC均為ARM9 Base的DSP架構，目前僅有TI的TM3200DM6467系列可以與它比較;

　　·CODEC在封裝上除3520外其余都為441pin，在電路板布局及設計方面對廠商來說省時且有成本優(yōu)勢;

　　·低功消耗;

　　·SDK開發(fā)包的全部開放方便廠商做二次開發(fā),這是訪察廠商共同表示的主因之一;

　　·SoC可以運用于網絡攝像機/DVS/DVR上，不像別的廠家對DVR及網絡攝像機有特定型號的區(qū)分;

　　·CODEC提供全系列CBR/VBR的控制功能;

　　·CODEC在前端部份對動態(tài)偵測及部份影像處理因ARM架構而成為標準,除TI以外期他廠家都必須另外包入才能達到此功能,這也是訪察廠商共同表示的另一個主因;

　　·壓縮格式為H.264 Main profilec或Baseline,這是優(yōu)勢卻也是低階產品采用時的障礙;

　　·價格在TI之下,以TM3200DM64x為例，TI 9.9USD 同級海思Hi3515則壓在9.7-9.5USD，同樣完成一臺16ch DVR，可降低約10-17美元，這是很大競爭空間。

　　其CODEC(SoC)以不同的項目功能來區(qū)分等級及用途，透過SDK開發(fā)包的開放，提供技術支持及參與客戶及合作伙伴的產品開發(fā)。

　　制造商如何選擇適當?shù)腟oC方案

　　考慮到應用需求與錄像質量要求，以及搭配報警或是門禁等子系統(tǒng)的需求,廠商在生產DVR或IP Camera之前都必須先做客戶端需求調查及市場反應,才能在初步的產品架構上去做出功能架構。然而，在做出功能架構之后，列出生產材料及成本BOM表后發(fā)覺可能成品會因價格因素無法在市場推出或營銷。因此，研發(fā)人員在設計產品之初，就必須有一套主要組件的選型采用評估機制。

　　制造商在選擇SoC方案時，除了考慮產品開發(fā)出來的獨特功能、帶寬需求、壓縮效能等之外，更多地考慮最終結果是否與客戶需求吻合，后者也是制造商選擇核心元器件的決定性因素。

　　網絡數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng)以影像壓縮處理技術為核心，在組件芯片上利用光電感、網絡、數(shù)據(jù)控制及接口轉換等技術來形成一個網絡攝像機或是數(shù)字錄像機，這些設備除了具有傳統(tǒng)閉路電視監(jiān)視系統(tǒng)的功能以外，還必須具有遠程分析辨識及傳輸、存儲、自我檢測與報警等功能。需求的滿足必須充分掌握和熟悉客戶端的使用特性，尤其是在視頻數(shù)據(jù)壓縮、視頻分析、視頻流傳輸與存儲等技術方面。

　　如何選擇SoC芯片方案，可從視頻壓縮、圖像處理、視頻傳輸、視頻顯示、視頻分析以及存儲六大核心要素。這些核心要素影響到壓縮技術標準的制定，使得在編解碼技術方面從MJPEG發(fā)展到MPEG-4再到H.264成為主流標準。下面從四個方面來看待芯片選型。

　　網絡傳輸標準篩選原則

　　分析安防監(jiān)控市場的需求，目前SD標清的客戶量仍然居多，標清的售價越來越低，同時高清HD需求快速成長，因此，以需要標清還是高清作為芯片選型的第一步。這需要先區(qū)隔標清與高清的需求及數(shù)量。

　　標清以低成本高產能、低功能性為主訴求選擇芯片，高清則以畫面質量內容及功能為主。在進行網絡傳輸時，標清和高清在延時方面也需要差異化設計，同時導致效能和成本都不同。

　　嚴格選擇不同的芯片組件，以滿足不同的網絡條件，如此一來，就可以避免出現(xiàn)一些不合理的情況發(fā)生，如高效能芯片配低標產品或低效芯片配高標產品。

　　智能化要求篩選原則

　　智能視頻監(jiān)控市場的需求千奇百怪，除了動態(tài)劃線劃框等基本功能之外，智能化的視頻及聲音識別分析的需求也越來越多，而且越來越強調多樣化、高穩(wěn)定及信賴度。這些技術內容包含分析及識別軟件，例如移動物體的大小、姿態(tài)、行進方向，人臉輪廓，人車行走路線追蹤、跟隨，不明物體的出現(xiàn)、消失或移動監(jiān)測，天然或人為災害的監(jiān)測，人員車輛進出統(tǒng)計，人員或車輛行為模式的分析，車牌、車型或顏色識別等。前后端增加必要的職能視頻分析需求之后，視頻分析也成為設計與研發(fā)攝像機、DVR時選擇芯片方案的參考要素。尤其是當IVA視頻識別分析技術逐漸在編解碼芯片上顯示出重要性時，實現(xiàn)芯片級的智能分析也成為一個熱門話題。實現(xiàn)智能化，可以讓開發(fā)人員預先定義配置和固件API，允許設置比特率、幀速率等參數(shù)以及GOP結構、H.264等工具，通過可進行編程設計的DSP，以及高效的CPU運行實現(xiàn)更強大的視頻分析性能。[nextpage]

　　高清要求篩選原則

　　目前，監(jiān)控市場的起始規(guī)格為720P@30fps，2011下半年則更一步提升到720P@60fps或1080P@30或60fps。這些要求都給制造商帶來了壓力，“看到細節(jié)”成為攝像機CODEC芯片選型的基本條件，尤其在一些特定的應用上，如人臉或車牌辨識甚至需要1080P@60pfs或500萬像素的高清規(guī)格。

　　為了滿足高清化的需求，除了傳感器技術走向高端的CMOS(1.3M, 2M, 5M)外，圖像處理方面的寬動態(tài)(HDR)和低照度(low lux)都需要迎頭趕上，在編解碼芯片部分，高清高階圖像處理器(ISP)加上高清編碼技術(H.264)也就成為芯片選型的重要選項。

　　行業(yè)需求的篩選原則

　　在攝像機及DVR都必須考慮到不同行業(yè)的應用需求，以此來考慮在產品設計開發(fā)時所需的芯片。例如，在高速移動目標中，數(shù)字圖像處理有高速度和高幀率捕捉細節(jié)的必要，同時需要配置高速度快門傳感器才能捕捉瞬間圖像。在全彩的圖像識別中，良好的低照特性能和低耗必不可少，必須要求非常低的延時和無損失壓縮才能滿足。在逆光目標的圖像捕捉及辨識中，要求芯片具備高效能的HDR強光抑制和高速的自動曝光AES能力，對于光線在前后景深不同下產生的動態(tài)光線差異，則須要使用具有超級寬動態(tài)WDR范圍，以便仍然可以擷取到光線較差部份的清晰圖像，以及在高清的條件下可以提供超過30fps的圖像幀數(shù)。這些特殊要求都需要芯片商在嵌入DSP處理器下來完美執(zhí)行。

　　而這些需求的實現(xiàn)的確會帶來挑戰(zhàn)，因此，需要制造商采用不同的處理器件及各種配置的PFGA來應對同條件下的影像邏輯處理。

　　芯片整合與獨立這條路如何走

　　過去一年中，很多廠商或是客戶端仍然對于CODEC圖像編解碼芯片是否該包入整合圖像處理ISP及IVA智能分析識別而爭論不休。

　　過去很多人都認為認為整合式芯片SoC的整合包入ISP后的效能差異在于會不會影響CPU處理速度及暫存內存的大小，其實，這樣的觀念是錯的。整合式芯片的效能其實是在于CODEC圖像處理的碼流數(shù)(Multi-stream)、界面型式及數(shù)量，以及最重要的是因應解碼后信號格式的要求。從前端編碼器出來的BT.656或是BT.1120信號，在影像編解碼過程中到底被編解碼了多少次，這影響到圖像清晰度和延時，而不同芯片廠所制造出來的CODEC SoC芯片之間也存在差異，芯片整合或獨立的關鍵，在于應用項目對效能以及視頻碼流數(shù)的需求。

　　芯片方案發(fā)展趨勢

　　從整個CODEC SoC視頻監(jiān)控編解碼芯片發(fā)展過程來看，圖像壓縮技術快速發(fā)展推動了圖像壓縮標準的制定，從而促使嵌入式架構及ARM及X86信號CPU處理器得以應用在編解碼芯片平臺上，DSP數(shù)字信號處理器的高性能和低功耗的可編程設計，讓SoC成為嵌入式圖像壓縮的理想平臺。在這樣的通用平臺上集成多個不同的圖像界面以及I/O接口，讓SoC得以發(fā)展成為目前備受關注的多媒體處理器，以應對監(jiān)控產品的推陳出新。SoC除了具有高速的ARM或x86及DSP核心系統(tǒng)之外，視頻輔助與子系統(tǒng)的處理器如高清輸出端口及報警門禁I/O或是畫面多媒體處理器也被加入到其中，這也是目前編解碼芯片越來越明確的發(fā)展趨勢。

　　在智能分析和高清成為主流需求的情況下，除了DSP應對一般的圖像處理之外，F(xiàn)PGA運算優(yōu)勢也逐漸被重視并被納入協(xié)處理器中。隨著智能監(jiān)控項目的增加，以FPGA的高速運算搭配DSP的良好信號處理能力得到重視。FPGA可以在復雜的圖像處理方面代替DSP，例如視頻分析及各種寬動態(tài)范圍的圖像壓縮處理等。對于高清圖像處理來說，F(xiàn)PGA更能提供自動曝光、自動白平衡、寬動態(tài)范圍等功能，以往DSP費力應對，只要在芯片架構中加入FPGA就可以完成復雜的矩陣運算，這樣使得編解碼部分更具有靈活的擴展性。目前，大部分的高端監(jiān)控設備已經在朝這個方向發(fā)展。

　　SoC編解碼芯片的技術發(fā)展必須包括傳感器(CCD或CMOS)、圖像處理器(ISP)、圖像壓縮編解碼及網絡傳輸，當然，也不可以忽略高清信號格式HDcctv的發(fā)展或SLOC的局部整合。廠商常說——沒有一顆圖像編解碼單芯片CODEC SoC可以完完全全地滿足所有的數(shù)字視頻監(jiān)控需求，除非那是一顆已完備得可以應付任何監(jiān)控系統(tǒng)要求，以及滿足一切應用需求的單芯片。