提高集成度
无论是前端解码芯片还是后端压缩处理芯片,各厂家都不断追求产品集成度的提升。例如,以前TECHWEL提供的前端芯片,有很多功能都是由后端芯片厂家去处理,而最新的Techwell TW2864编解码器将画面分割器、音频等DVR需要的一些细节都集成进来,由此一来,后端的芯片厂家就只要集中精力做视频压缩处理部分的工作了。
而从后端压缩处理芯片的演变来看,其芯片的集成度以及运算处理能力也一直在进步,单芯片处理视频的路数在不断增加。从飞利浦PNX1300—1500—1700芯片的发展轨迹来看,以前一颗芯片只能实现一路视频输入,然后逐渐发展到一颗芯片可以实现2路、4路、8路视频输入,芯片的集成度不断提升。而另一方面芯片的频率也不断提高,如在PNX1300的时候,芯片的频率只能达到104兆,到1500的时候就提升到108兆了。据NXP亚太区高级系统营销总监陈石明透露,2008年,NXP即将推出的PNX1005芯片,性能会更高,可以实现真正的H.264视频压缩处理,并能使DVR的成本降到更低。
高清视频编解码
经过近10年的发展,芯片的编码能力有了很大的提升。之前要实现1080i的图像质量需要用10颗芯片编码,现在只要两、三颗就可以了。结合市场需求来看,追求更好的图像品质是用户非常合理且永恒的要求。而随着智能化监控时代的来临,为了满足监控系统对视频图像的分析处理要求,如车牌识别、人脸识别等,则对图像质量提出了更高的要求,例如高清格式。这对芯片的编解码能力提出了更大的挑战。
“对于我们前端芯片厂商来说,最首要的是要提高视频图像的清晰度,原来我们的产品分辨率只能做到400线左右,TW2864通过采用10位ADC和增强型4H自适应梳状滤波器,使图像清晰度高达450线以上,且能获得更佳的图像质量、丰富色彩品质已经图像敏锐度。”TECHWELL程黎明介绍说。
另外一方面,压缩算法的不断升级也改变着图像的画质。随着市场上主流的压缩格式向H.264,甚至更为高级的算法格式发展,不断地提高压缩比、并进行算法优化成为芯片厂商的追求。“就运算量而言,MPEG-4比JPEG复杂4倍,H.264又较MPEG4复杂3倍以上,除了decoder的兼容性和encoder的压缩质量的基本要求,高速的系统架构、内存频宽、高效率的DMA控制器,甚至多核的平行处理都是SoC效能是否优秀的关键。”升迈科技赖荣兴分析到。
从当前市场上主流的芯片厂商所推出的产品来看,大多有支持高清格式的产品,例如,ADI的ADV202、212产品可以支持高清格式。TI的DM355即可支持720p下的MPEG4实时编码,码率为4Mbp至8Mbps,可以作为高清网络摄像机或高清视频服务器的核心处理器。据了解,TI可支持720p下的H.264实时编码芯片也即将推出。高清编码芯片的诞生,将可以使视频监控产品在更低的码流下获得更高的图像画质。
适应智能视频分析处理
随着视频监控的发展,视频分析技术受到人们的广泛关注,比如车流量统计、人流统计等。以前智能分析主要是通过PC机处理器去实现,芯片厂商在设计产品时很少考虑智能化这一块,而随着视频分析功能在前端嵌入式平台中实现,如DVR、DVS等等,也就相应地对视频处理芯片提出了新的需求。对于芯片厂商来说,要满足视频分析处理的需求,最首要的是要提升芯片的运算处理能力。
ADI市场技术经理张铁虎分析到,由于目前还没有标准的用于智能分析和处理的算法,基于不同的压缩格式实现智能视频分析处理会对DSP的MIPS(衡量CPU速度的一个指标)要求有很大不同,所以算法的优化非常关键。由于ASIC的性能表现不能满足智能处理的需求,而DSP的灵活性和高性能,使得智能分析处理成为DSP比较擅长的工作。所以,目前很多DSP芯片厂商会同算法合作伙伴一起,从指令层面对算法进行优化。另外,他还认为,DSP将来的发展趋势应该是把编码运算工作由内部的加速器(accelerator)来处理,从而把DSP空间留给用于智能处理的算法。
“由于基于不同的算法实现视频分析处理有所不同,所以灵活的芯片架构和足够的MIPS是理想的配置,比如ADI的双核处理器BF561,可由一个core做操作系统,另一个做智能处理。另外,BF561可以高达600Mhz,而下一代处理器会是1GHz+。”据透露,ADI DSP Blackfin的Core技术是1999年与Intel合作的MSA架构。从智能处理方面,可以覆盖智能检测,智能识别等各个方面,比如人脸的检测和识别,车牌的检测和识别,烟雾和火警检测,以至复杂的各种人的行为识别技术。