監(jiān)控技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)及衍生的新需求

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們的安全意識(shí)不斷提升，以及安全防護(hù)的使用成本與其產(chǎn)生的效益拉開距離，整個(gè)社會(huì)對(duì)安防的需求在不斷增加，市場(chǎng)提出了企業(yè)大范圍、遠(yuǎn)距離監(jiān)控的需求，如銀行跨地區(qū)聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控。由于模擬監(jiān)控存在的各種問題，通過網(wǎng)絡(luò)將圖像進(jìn)行遠(yuǎn)程傳輸?shù)募斜O(jiān)控方式應(yīng)運(yùn)而生。 
  
傳統(tǒng)模擬監(jiān)控（閉路電視監(jiān)控）一般采用同軸電纜直接傳輸攝像機(jī)的模擬視頻信號(hào)，采用雙絞線來傳輸其他設(shè)備的數(shù)字信號(hào)。由于監(jiān)控中心不可能（也不需要）對(duì)每個(gè)前端的攝像機(jī)配置對(duì)應(yīng)的監(jiān)視器，所以往往需要在同一個(gè)監(jiān)視器上對(duì)若干個(gè)攝像機(jī)的圖像進(jìn)行輪回顯示。模擬信號(hào)傳輸?shù)胶蠖撕?，一般是通過音視頻切換矩陣來切換控制各模擬信號(hào)上電視墻或單個(gè)監(jiān)視器，但由于整個(gè)系統(tǒng)都是模擬信號(hào)傳輸，所以可做到畫面效果非常清晰，并且可以無延時(shí)情況發(fā)生。

不過模擬監(jiān)控系統(tǒng)的弊端也是明顯的，由于同軸電纜傳輸距離短，信號(hào)容易衰減和被干擾（雖然可以傳輸過程中增加信號(hào)放大器，但不能改變其本質(zhì)），使得該系統(tǒng)的傳輸距離被同軸電纜限定在一個(gè)小范圍內(nèi)，并且模擬信號(hào)管理非常不方便，使用的矩陣系統(tǒng)一般也就能處理簡(jiǎn)單的切換等管理，使得在大項(xiàng)目應(yīng)用時(shí)，還要面對(duì)龐大的模擬信號(hào)的存儲(chǔ)問題。雖然目前也有新一代的數(shù)字硬盤錄像機(jī)來替代原來的VCR，解決了視頻的存儲(chǔ)問題，但其傳輸前端還采用模擬方式，使得模擬監(jiān)控前端的存在的本質(zhì)問題沒有改變。 
數(shù)字網(wǎng)絡(luò)化集中管理應(yīng)運(yùn)而生 
隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，根據(jù)馬斯洛需求理論，人們對(duì)安全需求增加，并隨著安全防護(hù)的使用成本與其產(chǎn)生的效益拉開距離，安防需求不斷增加，市場(chǎng)提出了行業(yè)、企業(yè)大范圍、遠(yuǎn)距離監(jiān)控的需求。如銀行跨地區(qū)聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控時(shí)，由于模擬監(jiān)控存在的各種問題，通過網(wǎng)絡(luò)將圖像進(jìn)行遠(yuǎn)程傳輸?shù)募斜O(jiān)控方式應(yīng)運(yùn)而生。在數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)化監(jiān)控方案中，攝像頭前端設(shè)備出來的信號(hào)已經(jīng)從數(shù)字化并經(jīng)過了壓縮，可以直接通過網(wǎng)絡(luò)傳輸，從而解決了同軸電纜的傳輸距離和傳輸成本的問題，圖像上百倍壓縮的效果，使得視頻監(jiān)控多路傳輸成為可能，使得大型項(xiàng)目集中監(jiān)控成為可能。
目前，隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的成熟及互聯(lián)網(wǎng)的大范圍普及，遠(yuǎn)程監(jiān)控已經(jīng)滲透到教育、醫(yī)療、政府、娛樂場(chǎng)所、道路交通、城市治安等多種領(lǐng)域。 

網(wǎng)絡(luò)化帶來傳輸及安全技術(shù)需求
由于目前的網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)并不是針對(duì)現(xiàn)在的這種恒定碼流的圖像傳輸用的， TCP/IP協(xié)議把數(shù)據(jù)打成小數(shù)據(jù)包傳輸，然后到目標(biāo)端再重新組合，使得網(wǎng)絡(luò)傳輸時(shí)產(chǎn)生了數(shù)據(jù)延時(shí)。眾多的小數(shù)據(jù)包容易在公網(wǎng)中丟失，造成圖像解碼出錯(cuò)。針對(duì)網(wǎng)絡(luò)傳輸視頻的需求，催生了一些新技術(shù)的發(fā)展。 
  
壓縮算法的需求：標(biāo)準(zhǔn)化的H.264算法
由于網(wǎng)絡(luò)帶寬的改變是一個(gè)重要工程，根據(jù)目前的技術(shù)和運(yùn)營商的情況，網(wǎng)絡(luò)帶寬的使用成本是制約大家使用更大帶寬的主要因素，所以為了盡量在目前網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中傳輸更多的視頻，市場(chǎng)對(duì)視頻的壓縮算法提出了要求。H.264算法以運(yùn)算復(fù)雜來提升壓縮質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)了在低碼流下（包括無線傳輸用的碼流）保持清晰完整的圖像技術(shù)，并能適應(yīng)各種網(wǎng)絡(luò)帶寬，為視頻網(wǎng)絡(luò)傳輸提供了保證。
網(wǎng)絡(luò)安全傳輸技術(shù)的需求：加密算法
前面提到，數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)姆绞經(jīng)Q定了網(wǎng)絡(luò)傳輸過程中，數(shù)據(jù)包容易丟失或者被截取，使得視頻安全性受到挑戰(zhàn)。一般通過計(jì)算機(jī)傳輸可以實(shí)現(xiàn)很好的數(shù)據(jù)加密傳輸，但是在前端設(shè)備直接接入網(wǎng)絡(luò)，其沒有計(jì)算機(jī)處理復(fù)雜加密的性能存在，很難實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的加密。
圖像完整性保證的需求：WATER－MARK技術(shù)
由于數(shù)字化的圖像是通過數(shù)學(xué)模型算出來的，存在圖像容易被修改的情況，使得整個(gè)錄像證據(jù)不能被法庭采用，而失去了很多應(yīng)用價(jià)值。而水印技術(shù)本來是一種很好的保護(hù)方式，但是由于算法復(fù)雜，而且增加水印算法后，會(huì)增加編碼處理性能，使得現(xiàn)在很多場(chǎng)合并沒有使用標(biāo)準(zhǔn)的復(fù)雜度的水印技術(shù)。
網(wǎng)絡(luò)傳輸流暢性需求：動(dòng)態(tài)碼流及壓縮格式變化技術(shù)
前面已經(jīng)提過，因?yàn)楝F(xiàn)在的網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)并不是針對(duì)固定視頻流的傳輸而設(shè)計(jì)，所以目前視頻在進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)傳輸時(shí)，網(wǎng)絡(luò)并不穩(wěn)定，制約了我們需要的固定視頻流傳輸?shù)男Ч?。而且在一些?chǎng)合中，視頻的實(shí)時(shí)傳輸是遠(yuǎn)程監(jiān)控的必要條件，使得網(wǎng)絡(luò)設(shè)備必須具備網(wǎng)絡(luò)動(dòng)態(tài)偵測(cè)環(huán)境，并動(dòng)態(tài)自身調(diào)節(jié)碼流和圖像編碼格式的功能。 
  
解決方式
由于主流DSP處理性能的不足，不能解決上述功能需求，而高性能DSP的成本非常高，所以我們建議以ASIC的方式解決DSP處理能力不足的問題。由以上需求所提出的現(xiàn)存技術(shù)難點(diǎn)，我們得出：網(wǎng)絡(luò)化視頻傳輸?shù)那岸吮仨毦邆鋸?qiáng)大的壓縮處理能力，并且具備計(jì)算機(jī)的一些處理能力，以方便對(duì)加密算法，水印技術(shù)等進(jìn)行處理。
普通的ASIC芯片不具備上述能力，所以我們認(rèn)為具有復(fù)雜處理能力的SOC架構(gòu)的ASIC具備解決視頻網(wǎng)絡(luò)化帶來的技術(shù)需求和成本矛盾。
ASIC SoC 是一種面向特定應(yīng)用的片上系統(tǒng),具有高性能、強(qiáng)實(shí)時(shí)、高可靠、低功耗、低成本化等特點(diǎn)，一般具備以下特征：至少有一個(gè)以上的CPU核；具有規(guī)范的總線架構(gòu)；具有RAM 資源(或片上訪存控制器)；具有適量的I/O設(shè)備；具有可擴(kuò)展的接口等。
由于SoC是面向特性應(yīng)用的片上系統(tǒng)，結(jié)合硬件加速等技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)H.264的高復(fù)雜度的算法運(yùn)算，并可針對(duì)視頻編碼方面進(jìn)行優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)最優(yōu)化效果。SoC ASIC除了具備如處理那樣的系統(tǒng)處理能力，同時(shí)硬件芯片的其他優(yōu)點(diǎn)，如實(shí)現(xiàn)硬件加密等功能。
就如海思在國內(nèi)推出的H.264的3510系列芯片，它就是針對(duì)視頻網(wǎng)絡(luò)化的趨勢(shì)開發(fā)出來的一款SOC芯片，它采用了海思專業(yè)H.264硬件編碼器和加速引擎 (可使用標(biāo)準(zhǔn)的解碼器來播放)、硬件的DES/3DES加密算法等，使得該芯片克服了目前DSP運(yùn)算能力不足和ASIC芯片系統(tǒng)不夠靈活的缺點(diǎn)。 
 
 < 圖> SOC芯片結(jié)構(gòu)