網絡化數字化的安防需求來臨,監(jiān)控設備的關鍵零組件首當其沖感受到改革與變化,這一波革新,將會對監(jiān)控基礎組件產生什么影響?會左右未來產品發(fā)展的方向嗎?
當客戶端及產品端下游不斷有反映需求時,最上游的關鍵組件就會掀起一波新的技術與應用變革。接下來,就讓我們從感光組件(Image Sensor)、數字處理器(DSP/ ISP)與壓縮芯片(Codec)到儲存等組件部份逐一探討。
關鍵組件產業(yè)鏈的現況
先要關鍵組件了解目安防產業(yè)鏈的關系,以及關鍵組件的核心關系(圖1)可先從產業(yè)鏈、產品技術來分析安全監(jiān)控組件產業(yè)現況來拆解全球、中國大陸與臺灣監(jiān)控組件產業(yè)鏈,如(圖2)所示。
1.上游:安全監(jiān)控產業(yè)鏈上游主要是Sensor感測組件、DSP/ISP圖像處理、光學鏡頭為主,目前大部分制造廠商都欠缺相關組件或技術,依賴日韓進口,目前由日系廠商如SONY、Sharp 與Panasonic、Nextchip所掌握。
2.中游:目前全球大部分制造廠商多聚焦在中游,即監(jiān)控攝像機機、監(jiān)控錄放機的制造、生產與組裝?,F階段中國大陸安防廠商主要發(fā)跡于中游,有成就于中游,例如??低暋?a href="http://www.tzku.cn/tag/e5a4a7e58d8ee882a1e4bbbd/" target="_blank" class="keylink">大華股份等開始嶄露頭角,且逐步成長為具有自主研發(fā)能力的品牌。
3.下游:大部分安防廠商的下游銷售通路是經銷商或代理商,但SI、工程商是安防廠商的主要銷售通路。
關鍵組件的應用發(fā)展
2012年作為高清監(jiān)控的爆發(fā)年,“HD高清”和“IP”成為當之無愧的熱門詞匯。越來越多的廠商加入到這個領域,把高清IP這個蛋糕越做越大。數字高清網絡攝像機逐漸得到客戶的認可。安防產品數字化、智能化、高清化和網絡化成為不可逆轉的潮流,市場上的高清產品如雨后春筍般展現在用戶眼前。目前市場上高清IP解決方案層出不窮,其中包括海思、TI、NXP、Nextchip、Intersil、智源等芯片商都提出獨具特色的高清IP解決方案,如何選用適合自己的IP高清組件解決方案成為大家非常關注的問題。高清網絡攝影機的組件方案有以下兩種基本架構。
Image Sensor影像傳感組件芯片
1.采用CCD/CMOS傳感器(SENSOR)作為影像采集設備,配套提供ISP的SoC芯片,這類方案具有明顯的成本優(yōu)勢,成像效果主要取決于組件芯片廠商集成的ISP(如3A,寬動態(tài)等)效果;采用這種方案一個明顯的優(yōu)勢是比較靈活,可以根據方案的特點加以定制,如影像擷取,低張數控制等。
2.第二種傳感芯片是采用前端攝影機模塊(如PIXIM或日立與SONY的機芯模塊)作為影像采集設備,再配套ASIC或DSP進行編碼壓縮和傳輸,這類方案成本相對較高,由于采用專業(yè)成像模塊,原始影像效果好,所以整個IPC產品效果取決于配套壓縮傳輸模塊,針對的是壓縮后圖像的清晰度和實時性。
如選擇關鍵組件
除以上兩種傳感器搭配方式架構外,對安防廠家而言,依據不同的市場需求和產品定位來選擇符合自有產品發(fā)展方向的解決方案,設備制造商選擇方案時都會考慮如下幾點。
儲存及帶寬占用程度:影像分辨率的提升必然會消耗更大的帶寬和存儲空間。以1920×1080@30fps為例,利用H.264 的編碼算法,為保證清晰度,碼流需要控制在6Mbps左右,這樣每小時的存儲空間需要2.7GB。在普通局域網環(huán)境中,100M帶寬只能傳輸大約10路編碼后的影像,就算1T的硬盤也只能存儲400小時左右。如何平衡存儲存和帶寬是一道難題。
鏡頭高清的性能:影像分辨率的提升,對鏡頭細膩度提出了新的要求,兩百萬像素以上網絡攝影機的分辨率是NTSC/PAL標準影像的十倍還要多,而普通的高清數字像機DC或攝錄像機DV上所采用的技術成本較高,不利于網絡高清攝影機的套用。因此如何降低成像系統的門坎,是網絡與HD高清攝影機發(fā)展的關鍵組件因素之一。
3A控制技術:在一般模擬攝像機上,各廠家的自動對焦AFC、白平衡AWB,自動曝光AES等3A控制技術做的比較完善,但這些技術在數字HD或IP高清攝影機上應用比較薄弱,3A控制對于高清晰的影像質量非常重要。對組件而言,如何保證實時快速完成控制算法顯得非常重要。
高像素更顯優(yōu)勢
在Sensor制程上,目前CMOS優(yōu)勢盡出,因為同樣等級、尺寸大小的感光芯片,CMOS可以比CCD放入更多像素,更適合開發(fā)高像素。而由于CMOS必須在同一平面上分布像素與電路,電路占去大部分,真正的有效的感光面積不到50%。因此有業(yè)者致力縮小開發(fā)制程,讓線路面積變得更小,相對提升有效感光面積;也就是說,同樣的感光組件效能,CMOS使用更小規(guī)格的芯片就能做到。CMOS在材料單成本也具有優(yōu)勢,因為CMOS本身即可傳送數字訊號,可省下ADC芯片的成本,也避免訊號轉換造成失真、耗損。目前有業(yè)者將CMOS芯片整合進數字處理運算(DSP / ISP)、圖形化接口(UI)等controller的部分功能,更節(jié)省許多材料采購成本。所以就算單顆CCD與CMOS同價,但因CMOS能一片抵多片,性價比相對更高。
低電耗才是王道
相較同樣規(guī)格等級的CCD,CMOS具有電耗低、尺寸小優(yōu)勢,適合無法布線、必須使用電池的小型攝像機。