視頻監(jiān)控將趨于智能化

近些年，隨著全球安全意識提升，視頻監(jiān)控市場不斷增長。盡管全球經濟危機導致許多行業(yè)發(fā)展受阻，但ABIResearch數據顯示，2008年全球視頻監(jiān)控市場仍然保持了10%的增長率；而在09年經濟開始復蘇之際該市場仍繼續(xù)加速增長。該分析機構還預測，2014年整個視頻監(jiān)控市場價值將超過410億美元。受“平安城市”、展會賽事、行業(yè)安防等因素拉動，中國視頻監(jiān)控市場也在快速增長。

視頻監(jiān)控市場的蓬勃發(fā)展為芯片廠商和系統(tǒng)廠商帶來巨大的市場機會，同時也為開發(fā)人員帶來新的挑戰(zhàn)。從技術發(fā)展趨勢看，網絡視頻監(jiān)控將逐漸成為主流模式；智能化成為IP視頻監(jiān)控的下一個重要發(fā)展方向。隨著IP視頻監(jiān)控逐漸向高清、智能化方向發(fā)展，對主芯片的處理能力也提出更高的要求。本期專題特別邀請數位業(yè)內專家共同探討視頻監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展趨勢以及設計挑戰(zhàn)，并對主流方案進行分析。

TI中國通用DSP業(yè)務發(fā)展經理鄭小龍：視頻智能分析需要更強大的SoC系統(tǒng)

在中國的監(jiān)控市場上，目前數字化視頻錄像系統(tǒng)(DVR)還是主導，但網絡視頻錄像機(NVR)和網絡攝像機(IPNC)的發(fā)展極具潛力。視頻智能分析正在成為數字視頻監(jiān)控的熱點，而DSP將是這一技術的推動力。目前還沒有關于智能數字視頻分析的國際標準，因此只有可編程的高性能DSP和視頻處理器才使得更復雜的監(jiān)測算法的實現成為可能。

TI公司的數字信號處理器(DSP)曾經有力地推動了數字視頻監(jiān)控技術的發(fā)展，其中具有里程碑的是TMS320DM642通用數字媒體處理器。TI之后所推出的數字媒體處理單片系統(tǒng)達芬奇(DavinciTM)更是為數字視頻監(jiān)控提供了強大的平臺。達芬奇的各種系列平臺可以完全覆蓋數字視頻監(jiān)控的各個應用方向，其中有以ARM為主控處理器和以DSP為主處理器兩個主要的發(fā)展方向。其共同的特性就是可以支持多種視頻壓縮格式，包括H.264/MPEG-4等等，所有DSP核心均具有支持VCA的能力。

目前基于DSPSoC的方案在監(jiān)控市場占主流地位。同時，一些FPGA廠商希望能在差異化和客戶定制化方面顯示出自己的優(yōu)勢。通過針對監(jiān)控應用將FPGA器件和MPU/DSP結合在一起，設計師能從可編程協(xié)處理器的固有靈活性中得到好處，還可利用FPGA將精力集中在開發(fā)算法上，以充分利用MPU/DSP的處理能力。有的廠商就在其多路視頻監(jiān)控系統(tǒng)硬件平臺中采用了DSP+FPGA的方式，用到的是TI的TMS320DM6437，只有1個數字視頻輸入接口，為了連接8路視頻解碼器，需要在視頻解碼器與DSP的視頻輸入接口之間增加耦合邏輯，而可編程的FPGA可以方便實現二者之間的耦合邏輯。

為滿足未來數字視頻監(jiān)控市場的需求，更大限度的靈活性是必須的，視頻壓縮技術會向智能化編解碼發(fā)展，傳統(tǒng)的監(jiān)控還是要向實時智能分析發(fā)展，光學系統(tǒng)將會與數字化電子系統(tǒng)更緊密地結合。為此，TI已經做好了準備，目前正在開發(fā)更強大的SoC系統(tǒng)，其規(guī)格涵蓋視頻多制式的支持、定點和浮點DSP兼容對VCA的支持、高性能的ISP視頻前端支持等特性，而這一切將為數字視頻監(jiān)控領域帶來全新面貌。

ADI技術市場經理詹柯：匯聚處理器提升智能分析處理能力

歷經幾代技術的演進，視頻監(jiān)控系統(tǒng)正朝著網絡化(IP)和智能化方向邁進。另外，模擬與數字監(jiān)控系統(tǒng)混合并存也會是未來幾年中國安防市場的特點。

作為中高端的方案選擇，DSP是目前中國監(jiān)控市場的主流處理器。ASIC SoC是后進者，對市場有一定沖擊。此外，FPGA也在試圖進入該市場，但目前還沒有明顯的成功例子。由于現階段還沒有標準的用于智能分析和處理的算法，基于不同的壓縮格式實現智能視頻分析處理會對DSP的MIPS要求有很大不同，所以算法的優(yōu)化非常關鍵。由于兼具靈活性和高性能，DSP更為擅長智能分析處理工作。

針對圖像處理應用的理想DSP處理器必須具備以下幾方面的特點：內核處理能力強；專門針對圖像處理的指令集；易于大量數據傳輸的低功耗硬件架構；高集成度；豐富的軟件模塊庫；功能強大的開發(fā)工具。對于視頻監(jiān)控系統(tǒng)來說，最適合的控制和處理應該是控制功能和數字信號處理功能合二為一的匯聚處理器，ADI的Blackfin匯聚處理器就是一個典型代表。

BlackfinDSP處理器基于由ADI和Intel公司聯(lián)合開發(fā)的微信號架構(MSA)，通過將傳統(tǒng)DSP和MCU的優(yōu)點融為一體，兼顧了事件控制以及純算法運算處理功能，從而允許工程師在單芯片上實現圖像預處理、圖像處理、系統(tǒng)控制，大大提高了系統(tǒng)的集成度。

在指令集方面，Blackfin系列DSP針對圖像處理提供了豐富的向量指令和視頻指令。此外，ADI還提供多種針對圖像處理的軟件模塊，它們都專門針對Blackfin處理器而優(yōu)化，并經過業(yè)界嚴格驗證。這些軟件模塊能夠大幅降低系統(tǒng)工程師的開發(fā)難度，并顯著提高系統(tǒng)效率。為滿足數字監(jiān)控市場走向智能化的新特性，ADI下一代DSP處理器作為承載“數字化現實”的先鋒，將對智能視頻分析技術提供更加深廣的支持。

賽靈思亞太區(qū)市場及應用總監(jiān)張宇清：高性能FPGA靈活應對視頻監(jiān)控開發(fā)新挑戰(zhàn)

網絡化、個人化和智能化是中國視頻監(jiān)控市場重要的發(fā)展趨勢，視頻監(jiān)控的應用也將逐步趨廣。

中國國內早期的視頻監(jiān)控產品大部分都是采用DSP，在多通道、高分辨率視頻編解碼應用中，DSP用軟件很難達到系統(tǒng)的要求。而FPGA采用硬件加速的方法，可以實時進行多通道壓縮。FPGA的優(yōu)勢是可編程，非常適合需要靈活性高、提供差異化的應用設計。到目前為止，采用FPGA芯片的視頻監(jiān)控產品已經陸續(xù)開始量產。賽靈思針對視頻監(jiān)控應用推出的目標設計平臺(TDP)也為中國國內企業(yè)的研發(fā)提供了便利。

設計數字視頻監(jiān)控系統(tǒng)的主要技術趨勢是需要達到高畫質(1080p分辨率)、視頻分析、智能化管理、IP、H.264視頻壓縮標準、更高的圖像信號處理清晰度、器件功能針對應用并配合項目算法功能。這些新趨勢使開發(fā)人員必須要面對低功耗、低成本以及在環(huán)保方面的挑戰(zhàn)。

為應對這些挑戰(zhàn)，賽靈思配合專業(yè)領域的第三方合作伙伴開發(fā)IP核，為客戶提供方便使用的交鑰匙解決方案。例如，賽靈思與美國Eutecus公司合作提供基于Spartan-3ADSP的視頻分析解決方案。其中，高性能視頻分析IP—多核視頻分析引擎(MVE)具有高度優(yōu)化的架構，可顯著提高性能，主要針對高精度的原始高清處理分析應用。

今年2月，賽靈思公司還推出了Spartan-6FPGA，對性能和靈活性進行了理想的結合。利用基于嵌入式DSP邏輯片實現的高度并行架構，基于Spartan-6FPGA開發(fā)的系統(tǒng)能夠以全幀速率處理原始分辨率的圖像數據。同時還可利用經濟的可定制MicroBlaze軟處理器實現領先的視頻分析功能。Spartan-6FPGA不僅支持這些先進功能，同時還比前一代解決方案成本可降低多達33%，采用先進的功率管理和以太網供電技術，功耗也可降低多達50%。

目前FPGA在眾多應用和市場中逐步成為可替代ASIC和ASSP器件的高度靈活的解決方案。在視頻監(jiān)控領域亦是如此，應用越來越廣泛。

中星電子總裁金兆瑋：下一代監(jiān)控系統(tǒng)更趨合理化、標準化

中國的視頻監(jiān)控市場經歷了模擬監(jiān)控、數字監(jiān)控及網絡監(jiān)控三個主要階段，縱觀安防監(jiān)控產業(yè)的發(fā)展趨勢，監(jiān)控系統(tǒng)的各個組成部分都在經歷著由模擬向數字的轉化。展望視頻監(jiān)控市場未來的發(fā)展趨勢，全數字化的監(jiān)控系統(tǒng)即將到來。

從產品角度來看，目前的數字視頻監(jiān)控產品主要以ASIC、FPGA、DSP幾種模式為主。這幾種方案各有利弊，根據不同的使用需求發(fā)揮著各自的特點。

特別值得關注的是，隨著ASIC集成度日益提高，系統(tǒng)級芯片(SoC)以其高性能、低功耗以及通過軟件編程實現功能的靈活性等特點，即將成為未來大多數數字視頻監(jiān)控產品的主流方案。

尤其是多核異構SoC，將會為數字視頻監(jiān)控產品設計帶來新的發(fā)展機遇。未來的監(jiān)控系統(tǒng)取決于更加先進的科技含量，同樣也取決于更加合理的系統(tǒng)設計構架。

作為核心設備和解決方案提供商，中星電子針對不同的細分行業(yè)，定制了基本功能與特色功能相結合的行業(yè)解決方案。

中星電子自主研發(fā)的ViVS統(tǒng)一媒體平臺中間件是一種基于客戶需求的差異化的產品。它將多種不同應用的技術特性抽象出來，形成穩(wěn)定可靠的基礎平臺，在這個基礎上可以增加相應的業(yè)務模塊，以達到基于需求的差異化平臺設計。

下一代監(jiān)控系統(tǒng)產品的發(fā)展方向將更趨于合理化、標準化?；谥袊卜辣O(jiān)控產業(yè)的現狀，國家有關部門已著手制定《安全防范視頻監(jiān)控數字音視頻編解碼(SVAC)技術要求》，以規(guī)范行業(yè)標準。SVAC標準可以從很大程度上滿足監(jiān)控系統(tǒng)中將會出現的更多新的應用需求。同時，標準的開放性也有利于加強視頻監(jiān)控產業(yè)鏈間的合作，將領先技術和產業(yè)化成果共享，形成行業(yè)內良性競爭，共同推動中國視頻監(jiān)控市場快速、穩(wěn)定地向前發(fā)展。