基于海思芯片的高清IP芯片級解決方案

1、市場概況2011年作為監(jiān)控領(lǐng)域高清產(chǎn)品的爆發(fā)年，“高清”和“IP”這兩個(gè)詞成為當(dāng)之無愧的熱門詞匯。越來越多的廠商加入這個(gè)領(lǐng)域，把高清IP這個(gè)蛋糕越做越大。數(shù)字高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)經(jīng)過概念、推廣，逐漸得到了客戶的認(rèn)可。安防產(chǎn)品數(shù)字化、智能化、高清化和網(wǎng)絡(luò)化是一個(gè)不可逆轉(zhuǎn)的潮流，市場上的高清產(chǎn)品如雨后春筍般展現(xiàn)在用戶眼前。目前市面上有高清IP解決方案層出不窮，其中包括海思，TI，NXP，TRIDENT，TECHWELL，智源等等多種芯片廠家都提出了具有自己特色的高清IP解決方案，如何選用適合自己的高清IP解決方案成為大家非常關(guān)注的問題。高清IP解決方案雖然市面上高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)的方案很多，但是從架構(gòu)來看，

2、不外乎以下兩種基本架構(gòu)：（一）采用CCD/CMOS傳感器（SENSOR）作為圖像采集設(shè)備，配套提供ISP的SOC芯片，這類方案具有明顯的成本優(yōu)勢，該方案的成像效果主要取決于芯片廠商集成的ISP（如3A，寬動(dòng)態(tài)等）效果；采用這種方案一個(gè)明顯的優(yōu)勢是此類方案比較靈活，可以根據(jù)方案的特點(diǎn)加以定制，如抓拍，低幀率等。（二）是采用前端攝像機(jī)模組（機(jī)芯，如日立的SC110，SONY的H11）作為圖像采集設(shè)備，配套一個(gè)ASIC或DSP進(jìn)行編碼壓縮和傳輸，這類方案相對成本較高，由于采用專業(yè)成像模組，原始圖像效果好，所以整個(gè)IPC產(chǎn)品的效果很大部分取決于配套壓縮傳輸模塊的效果，主要的指標(biāo)是壓縮后圖像的清晰度和實(shí)

3、時(shí)性。除以上架構(gòu)之外，對安防生產(chǎn)廠家而言，依據(jù)不同的市場需求和產(chǎn)品定位來選擇符合自有產(chǎn)品發(fā)展方向的解決方案，是每個(gè)設(shè)備生產(chǎn)廠商所面臨的困惑。在選擇方案時(shí)，需考慮如下幾個(gè)方面：1、 存儲及帶寬占用：圖像分辨率的提升，必然會消耗更大的帶寬和存儲空間。以1920X108030幀為例，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(shí)的存儲空間需要2.7GB。在普通局域網(wǎng)環(huán)境中，100M帶寬只能可靠傳輸10路編碼后的視頻，1T的硬盤也只能存儲400小時(shí)左右。如何平衡存儲和帶寬是擺在廠商面前的一個(gè)難題。2、 高清鏡頭的性能：圖像分辨率的提升，對鏡頭精度、水平度控制都提出了

4、新的要求，二百萬網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)的分辨率是PAL制式的十倍還要多，而普通的高清DC或DV上采用的技術(shù)用在安防產(chǎn)品上的成本較高，不利于網(wǎng)絡(luò)高清攝像機(jī)的推動(dòng)。如何降低成像系統(tǒng)的門檻，是網(wǎng)絡(luò)高清攝像機(jī)發(fā)展的關(guān)鍵因素。3、 3A控制技術(shù)：在模擬攝像機(jī)上，各個(gè)廠家對自動(dòng)對焦、白平衡，自動(dòng)曝光等3A控制技術(shù)做的比較完善，但在數(shù)字高清攝像機(jī)上的這些技術(shù)的應(yīng)用相對比較薄弱，3A控制對于高清晰的圖像質(zhì)量非常重要。目前國內(nèi)在這些技術(shù)領(lǐng)域所涉及的控制算法上積累的經(jīng)驗(yàn)比較少，尤其在高清系統(tǒng)中，分辨率的增加將會增加相應(yīng)算法開銷，如何保證實(shí)時(shí)快速的完成這些控制算法顯得非常重要。芯片解決方案海思是專注于數(shù)字媒體、3G終端、數(shù)據(jù)通

5、訊領(lǐng)域的芯片設(shè)計(jì)公司，在數(shù)字媒體領(lǐng)域，已推出高清網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控芯片及解決方案。目前市面上最主流的高清IP解決方案非海思莫屬，從Hi3512、Hi3515到最新的Hi3516，海思提供了一套完整的高清解決方案。以Hi3512為例，該方案基于ARM9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，具有高集成，可編程，支持H.264和MJPEG等多協(xié)議的優(yōu)點(diǎn)，其中視頻處理單元可以支持H.264 Main Profile、Baseline、Profile、MJPEG、JPEG等多種協(xié)議實(shí)施編解碼；支持1.3M Pixels30fps，支持最大300萬像素的JPEG抓拍；視頻處理單元還可以支持雙碼流編碼

6、等功能。Hi3512解決方案豐富的外圍接口方便滿足設(shè)備規(guī)格需求，有效降低整機(jī)BOM成本。海思和其他廠商解決方案一樣，都是基于Linux，對于網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的開發(fā)而言，需要SDK開發(fā)工具包，該工具包距離成品還有一定距離。對于高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)來說，網(wǎng)絡(luò)協(xié)議和SDK是個(gè)很重要的一個(gè)方面，每家公司都有自己的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議和SDK，并且基本都是獨(dú)家專用。也就是說各家的網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)是互不兼容，不讓互相替換的，如果采用外購模塊的方式這方面是個(gè)大麻煩，包括與各種前端sensor（傳感器）對接，編碼與傳輸，存儲與管理、顯示等都面連挑戰(zhàn)。前端sensor（傳感器）對接在模擬和標(biāo)清網(wǎng)絡(luò)時(shí)代，攝像機(jī)CCD基本上都采用統(tǒng)一的BT.65

7、6轉(zhuǎn)CVBS的接口，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(shí)代，不管是前端是CCD還是CMOS，各廠家都有自己的接口標(biāo)準(zhǔn)，例如通過LVDS，YCbCr等，即使表面上物理接口是一樣，可內(nèi)部數(shù)據(jù)都不相同，所以設(shè)備生產(chǎn)廠商需要具有能與廣大sensor廠商對接技術(shù)的能力。這個(gè)也是在百萬像素sensor還沒有統(tǒng)一數(shù)字接口前，芯片廠家必須要做的基礎(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。編碼與傳輸由于目前網(wǎng)絡(luò)帶寬普遍都是百兆局域網(wǎng)，性能有限，并且客戶在使用中對成本也有一定考慮，所以百萬像素的體驗(yàn)雖然好，但是客戶不能在目前的成本下使用太高的碼

8、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。正如前文所提到，海思對H.264的壓縮方案非常成熟，充分考慮到了視頻的時(shí)延和網(wǎng)絡(luò)打包的方便性等，在Hi3512中就可以實(shí)現(xiàn)2M帶寬傳輸720P實(shí)時(shí)高清解決方案。另外由于目前互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)狀況比較差，經(jīng)常會有丟包，延時(shí)等現(xiàn)象發(fā)生，如何保證視頻在較差的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中也可以很好的傳輸音視頻數(shù)據(jù)，也是一個(gè)需要解決的難題，這部分就需要看廠商的信號傳輸?shù)木W(wǎng)絡(luò)協(xié)議是否健壯，是否使用TCP/UDP/multicast等多種協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，方便用戶根據(jù)不同的環(huán)境選擇不同的協(xié)議。解碼顯示對一個(gè)完整的高清系統(tǒng)而言，僅僅前端實(shí)現(xiàn)高清是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，需要整個(gè)系統(tǒng)都高清化，

9、包括存儲，管理，解碼顯示等各個(gè)環(huán)節(jié)。目前在解碼顯示這塊，海思推出了Hi3515，其解碼能力非常突出，可實(shí)現(xiàn)一路VGA+一路BNC的同時(shí)輸出，可以實(shí)現(xiàn)路D1實(shí)時(shí)+4路同時(shí)回放或者2路D1實(shí)時(shí)+6路CIF實(shí)時(shí)+路同時(shí)回放或者8路12幀D1+8路同時(shí)回放。綜述目前各大安防廠商都采用海思的Hi3512以及Hi3515等芯片做高清IP解決方案，但是受各家研發(fā)實(shí)力及對海思方案理解程度的參差不齊，各家研發(fā)出來的高清系列產(chǎn)品功能上也有很大區(qū)別。以天地偉業(yè)為例，目前的高清攝像機(jī)系列涵蓋了海思的Hi3512，Hi3515以及即將推出的Hi3516等全系芯片解決方案，為客戶提供全系高清IP前端產(chǎn)品，如高清攝像機(jī)，高清紅外一體機(jī)，高清半球，高清紅外高速球，高清紅外云臺等系列產(chǎn)品。目前天地偉業(yè)130萬CCD高清攝像機(jī)，采用海思系列芯片最大分辨率可達(dá)1280x960P分辨率，其最低照度在彩色下可達(dá)0.1Lux，黑白為0.01Lux；支持雙濾光片日夜轉(zhuǎn)換；支持H.264/M-JPEG壓縮；支持背光補(bǔ)償、自動(dòng)光圈等功能；可對OSD時(shí)間日期和字符疊加；支持雙向語音、敏感區(qū)域遮擋，視頻移動(dòng)偵測等智能化功能；可實(shí)現(xiàn)真正的雙碼流傳輸，例如可實(shí)現(xiàn)主碼流為720P方便用戶上大屏顯示，副碼流為CIF分辨率，可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制和瀏覽