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视频处理芯片成为监控技术角逐的源泉

作者: 时间:2008-03-13

DSP占据主导地位,与ASIC长期并存

    在数字监控领域,以DVR产品为例,需用到的视频处理芯片包括前端A/D(模/数转换)芯片以及后端压缩处理芯片。在前端芯片部分,市场上主流的芯片厂商如TI,NXP、ADI等基本上都有相应的产品,而Techwell是前端芯片领域的领导性厂商。据TECHWELL中国区市场经理程黎明透露,在前端处理芯片领域,Techwell在中国已经占到90%以上的份额。目前已经和市场上主流的DVR厂家如海康、大华、蓝色之星、同为等形成密切合作关系。

    “视频的数字化应用在安防市场中发展非常迅猛,其中核心视频处理起着举足轻重的地位。”TI通用DSP业务发展部经理郑小龙如此表示。当前,数字视频的主要处理方式可以分为三种。其一为传统的基于微机(PC)的软件处理方式,视频通过插入接口卡输入并通过CPU处理,业内将其归为软压缩技术;其二为基于专用处理芯片(ASIC)的硬件处理方式;其三为基于高速数字处理器(DSP)的实时软件处理方式。由于ASIC和DSP都能独立承担数字视频的压缩工作而不需要PC的参与,因此被称为硬压缩技术。着眼于视频安防市场的发展,TI郑小龙分析到,基于ASIC和DSP芯片的硬压缩技术由于可以提供更稳定性能的视频压缩性能和品质,其应用领域已大大超过软压缩技术。

    目前市场上流行的后端视频压缩处理芯片主要有DSP和ASIC两类,其中DSP均为通用媒体处理器,即以DSP为核心并集成视频单元和丰富的外围接口,DSP通过软件编程来实现视频编解码且能扩展特色化功能。 ASIC是专用视频编码器,它会集成一些外围接口,通过硬件实现视频编解码,所开发出的产品功能较为单一且具有同质性。“ASIC设计不象DSP平台那样容易规划,虽然厂商不少,但产品难以统一规划,而且缺少连续性。也许在某个阶段某个厂商能够推出一款叫得响的产品,但能够持续应用的时间往往有限。通用的DSP平台则不然,它不仅继续全面支持数字视频编解码的实现,而且将推进更多数字视频监控中的增值应用,如智能图像识别和实时视频分析,以及车牌识别、人脸识别、行为分析等,未来最有益于视频安防创新的还是DSP芯片,其中具有单片系统(SOC)类别的DSP将大显身手,例如TI通用媒体处理器DM642之所以能在视频监控市场上获得成功,既有之前通用DSP在网络摄像机、视频多媒体、视频高端处理应用的铺垫,也有后来以达芬奇为主的SOC方案的发展。”TI郑小龙介绍说。

    综合来看,ASIC与DSP芯片各具优势和特点。ASIC易于产品设计、方便使用,而且成本较低,但是由于很多功能以及算法都固化在芯片上,不够灵活,硬件设备厂家在做产品开发时容易受制于芯片厂商。而DSP由于采用软件编程,能够获得更大的灵活性和更强的高性能,因此在多种数字视频编解码标准存在的今天,占据了引领安防市场发展的核心平台地位。也因此,目前中国市场上的视频压缩处理芯片主要是以DSP为主流,像是TI、NXP、ADI这些芯片厂家都是以提供DSP软件编程的芯片为主,而中国市场上主流的DVR、DVS、IP Camera厂家大都是采用DSP方案。与之相反的是,ASIC方案在台湾、韩国、美国市场应用比较多。

    虽然目前DSP在中国市场占据主流,但不能因此就断言未来DSP将取代ASIC。从长远发展来看,与DSP一样,ASIC也一直处于技术的不断更新之中。而目前的市场需求来看,ASIC也仍然有它的存在价值。迈吉伦科技股份有限公司项目经理黄石华介绍:ASIC非常适合研发实力不够,或者需要快速实现量产化的客户,这种客户目前在国内很多,而DSP方案则更加适合各种高端应用市场。因此,根据不同的市场需求,他们都有各自的市场,并长期共同存在。

产业分工,更为清晰的市场定位

    芯片市场的激烈竞争,以及视频监控产业的规模化发展,也使得当前芯片厂商们的市场定位更加清晰,各企业之间分工也越来越明确,大家凭借各自优势发挥所长,为数字视频监控产业的发展贡献自己的力量。之前,像是TI、NXP、ADI这些芯片厂商不仅具有后端压缩处理芯片,也有前端解码芯片。目前这些厂家已经将产品研发及推广的重点放在后端压缩处理芯片上。而美国TECHWELL公司则通过不断提升其前端芯片的集成度与处理性能,占据目前中国市场视频处理前端芯片的领导地位。

    类似于海思半导体等SOC芯片厂商的出现,更加体现出芯片领域各企业的分工已经越来越细。由第三方在DSP或ASIC芯片上做功能的开发与整合,把各硬件设备企业需要用到的基本模块和标准模块提前加入到开发包,再交付给设备厂家开发,这样不仅可以减免设备厂家的繁琐的基本功能开发,提升设备的稳定性,而且还可以把设备厂家从一些重复的前端视频处理开发工作中解放出来,从而使设备厂家的研发人员可以把主要力量投入到具体行业的特殊要求中去。海思半导体罗勇华表示:这样的分工利于行业的设备标准化,只有一个行业有了标准之后,才能真正的蓬勃发展。而海思的目标就是要使设备厂家把更多的精力投入到行业解决方案及销售服务上,从而提升整个行业的效率。

    视频监控市场的持续放大,也吸引了除了芯片厂商以及视频监控厂商之外的第三方企业的加入,例如算法优化企业。2003年,上海圣堂电子瞄准视频监控领域成立,他们基于当前主流的芯片,如TI、PHILIPS,在其芯片上帮监控厂商做算法优化工作。“通过使用我们的算法优化软件,可以帮客户节约很多成本,以前,可能需要用4个芯片才能完成的视频处理工作,通过使用我们的方案只要用一颗芯片。虽然目前很多硬件设备厂家的研发人员也会做算法优化工作,但由专业的公司负责这项工作,就可以给他们提供更具有成本优势和跟有价值的产品。”

    圣堂电子总经理何炜透露, 2006年,中国安防市场上出现具有变革意义的一芯八路技术,与他们所做的视频压缩算法优化工作关系非常密切。而目前,圣堂已经与20多家DVR厂家结成了合作伙伴关系。

不变的追求:高性能、低成本

    谈到芯片产品的未来发展趋势,如NXP亚太区高级系统营销总监陈石明所言:芯片将朝着性能越来越高,成本越来越低,面积越来越小、功耗越来越低的趋势发展。当前各芯片厂家在开发产品时,除了要考虑支持市面上各种流行的操作系统以及更复杂的视频压缩算法格式外,最重要的方面就是不断提升产品的集成度,降低芯片的成本。“随着监控市场的规模化,芯片产品最终的较量就是成本的较量。”TECHWELL市场经理程黎明表示。

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