IP和高清: 視頻監(jiān)控的未來方向

    視頻監(jiān)控行業(yè)正在加速從模擬向數(shù)字化技術(shù)轉(zhuǎn)變，而IP化、先進(jìn)的高清晰編解碼、分析技術(shù)的引入，則讓這一傳統(tǒng)行業(yè)呈現(xiàn)出嶄新的面貌。

　　市場(chǎng)快速成長

　　視頻監(jiān)控突然之間“成了對(duì)數(shù)字視頻芯片提供商而言發(fā)展速度最快的市場(chǎng)”。

　　克里斯·戴是加利福尼亞州圣克拉提供數(shù)據(jù)視頻芯片的Mobilygen公司總裁兼CEO，他在圓滿結(jié)束了訪華之旅后不久說了上面這番話。如今，視頻監(jiān)控應(yīng)用正在中國市場(chǎng)以驚人的速度蓬勃發(fā)展。

　　據(jù)安全行業(yè)協(xié)會(huì)（SIA）在去年發(fā)布的《中國安全市場(chǎng)報(bào)告》聲稱，預(yù)計(jì)中國的安全與保護(hù)市場(chǎng)會(huì)從2005年的63億美元猛增至2010年的180億美元。這個(gè)市場(chǎng)包括消防安全監(jiān)控以及安全監(jiān)控和訪問控制領(lǐng)域。

　　從德州儀器（TI）等老牌公司到Stretch和Mobilygen這些新興公司，都希望牢牢抓住這個(gè)大好契機(jī)，他們正在竭力推銷針對(duì)數(shù)字視頻服務(wù)器（DVS）、數(shù)字視頻錄像機(jī)（DVR）及互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議（IP）視頻攝像機(jī)的視頻監(jiān)控解決方案。許多公司直接把目光對(duì)準(zhǔn)了新興的中國市場(chǎng)。

　　從模擬轉(zhuǎn)向數(shù)字技術(shù)

　　市場(chǎng)調(diào)研公司MultiMedia Intelligence的總裁馬克·柯爾斯坦提到了推動(dòng)視頻監(jiān)控設(shè)備市場(chǎng)發(fā)展的四大技術(shù)因素: “高性能編解碼器、強(qiáng)大的分析技術(shù)、百萬像素?cái)z像機(jī)以及便于從閉路電視（CCTV）遷移到IP/聯(lián)網(wǎng)視頻監(jiān)控的所有底層技術(shù)�！�

　　In-Stat研究公司的首席分析師米歇爾·亞伯拉罕說，監(jiān)控行業(yè)正在經(jīng)歷一場(chǎng)轉(zhuǎn)變。據(jù)估計(jì)，如今使用的監(jiān)控視頻攝像機(jī)90%以上采用模擬技術(shù)。模擬監(jiān)控系統(tǒng)把同軸線從閉路電視攝像機(jī)拉到位置集中的磁帶錄像機(jī)或者硬盤驅(qū)動(dòng)器。

　　拍攝下來的視頻畫面壓縮到數(shù)字視頻錄像機(jī)（DVR）上，以便節(jié)省存儲(chǔ)空間，這種做法越來越常見。使用DVS系統(tǒng)也日益普及: 模擬視頻先經(jīng)過數(shù)字化處理，再經(jīng)過壓縮處理，然后用IP進(jìn)行分包，最后傳送到服務(wù)器上。

　　但業(yè)界許多人士展望的局面是IP聯(lián)網(wǎng)數(shù)字系統(tǒng)。在這種系統(tǒng)中，監(jiān)控視頻可以在數(shù)字?jǐn)z像機(jī)上直接用H.264進(jìn)行編碼，然后以較低的比特速率通過以太網(wǎng)傳送。In-Stat公司的亞伯拉罕說: “這不需要拉同軸線，網(wǎng)絡(luò)耗用的帶寬也比較少。”

　　視頻芯片廠商們正在競相提供各個(gè)層面的數(shù)字視頻監(jiān)控解決方案。Stretch公司聲稱，其新的處理器架構(gòu)采用集成的FPGA（現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列），提供了更大的靈活性，可支持各種壓縮方法和許多專有的視頻分析技術(shù)。說到提供圖像質(zhì)量更高、成本較低的視頻監(jiān)控?cái)z像機(jī)參考設(shè)計(jì)，經(jīng)驗(yàn)最豐富的TI可以說是這方面的領(lǐng)頭羊。Mobilygen公司竭力宣傳其片上系統(tǒng)（SoC），該系統(tǒng)擁有精心分區(qū)的架構(gòu)，采用了硬連線，還內(nèi)置了一定的可編程功能，這樣就能以較低的功率進(jìn)行更高圖像質(zhì)量的編碼。

　　通過把FPGA集成到處理器中，“我們可以根據(jù)所要解決的應(yīng)用來添加指令”，Stretch公司總裁克雷格·萊特爾說。“有了FPGA，完全可以通過C代碼進(jìn)行編程，還可以進(jìn)行改動(dòng)及優(yōu)化。”據(jù)稱，這款芯片能夠采用H.264等編碼進(jìn)行計(jì)算密集型的視頻分析。

　　萊特爾聲稱，Stretch的處理器功能比其他可編程解決方案（如TI的DSP/ARM芯片組合）更強(qiáng)大，同時(shí)“價(jià)位比較低，只有其他方案的四分之一。”他補(bǔ)充說，Stretch基于C語言的編程環(huán)境“讓傳統(tǒng)工程師覺得很舒適”。

　　整體解決方案尚待完善

　　雖然新興公司常常急于想把新興市場(chǎng)描繪得前景一片樂觀，但在完善的解決方案方面依然存在一些不確定因素。

　　IT的佩特科維奇說，去年TI四處物色解決方案時(shí)，認(rèn)識(shí)到“大多數(shù)模擬閉路電視攝像機(jī)公司對(duì)如何生產(chǎn)IP攝像機(jī)毫無頭緒。我們希望向客戶演示我們芯片所提供的各種出色圖像管道功能及其他新穎功能，而第三方廠商的監(jiān)控?cái)z像機(jī)存在圖像質(zhì)量問題，我們克服不了這些問題”。

　　于是，TI與美光科技有限公司旗下的Aptina成像部門進(jìn)行合作，共同開發(fā)高清晰度IP網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)參考設(shè)計(jì)。這種參考設(shè)計(jì)結(jié)合了TI的DaVinci數(shù)字媒體處理器與Aptina的500萬像素高清晰度成像傳感器，能夠獲得高清晰度IP攝像機(jī)解決方案，用到的電子器件成本“不到40美元”，佩特科維奇說。

　　佩特科維奇特別指出，如今數(shù)字IP攝像機(jī)的價(jià)格比模擬視頻平臺(tái)貴3～10倍。而TI的目的就是“以模擬視頻攝像的價(jià)格為IP監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)提供高清晰度質(zhì)量”。

　　分析師柯爾斯坦稱TI是“市場(chǎng)領(lǐng)頭羊”，他表示該公司的“最新款解決方案毫無疑問針對(duì)市場(chǎng)主流，而且成本比較低”。

　　與此同時(shí)，Mobilygen的en-ViE系列不但包括支持高清晰度編碼（1920×1080）的SoC，還包括了入門級(jí)SoC，最高支持720p規(guī)格的高清編碼。該公司稱其致力于以較低功耗提供更高的視頻質(zhì)量。競爭廠商提供的設(shè)備進(jìn)行H.264編碼時(shí)每個(gè)通道的功耗為2瓦，而Mobilygen聲稱進(jìn)行高清晰度編碼時(shí)每個(gè)通道的功耗只有0.5瓦。據(jù)這家公司聲稱，功耗不但是攝像機(jī)要考慮的一大因素，也是DVR要考慮的一大因素，因?yàn)闊崃坎粩喾e聚會(huì)導(dǎo)致DVR的硬盤驅(qū)動(dòng)器出故障。

　　Mobilygen公司的首席技術(shù)官兼創(chuàng)辦人索林·西斯馬斯說，提供完全可編程解決方案的競爭對(duì)手也存在功耗問題，這倒不是由于可編程功能本身，而是由于內(nèi)存帶寬問題。隨著片上內(nèi)存的利用率不斷增加，功耗會(huì)隨之加大。

　　Mobilygen的SoC擁有可從高清晰度像素抽取統(tǒng)計(jì)數(shù)字的硬件管道，該公司竭力宣稱這項(xiàng)功能特別有助于進(jìn)行視頻分析。芯片還能同時(shí)高速傳送壓縮視頻和基于MPEG-7的元數(shù)據(jù)。

　　不過戴表示，圖像質(zhì)量是大多數(shù)用戶最關(guān)注的一個(gè)參數(shù)。采用通用中間格式（CIF）分辨率的MPEG-4已遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了視頻監(jiān)控的要求。戴說: “中國的所有銀行現(xiàn)在都要求至少提供D1分辨率。”他又說，連H.264編解碼器的圖像質(zhì)量也大不相同，完全可編程的解決方案可能會(huì)影響圖像完整性。

　　最后，向完全I(xiàn)P聯(lián)網(wǎng)的視頻監(jiān)控市場(chǎng)轉(zhuǎn)型面臨漫長而艱難的過程。TI的佩特科維奇說: “雖然IP是一項(xiàng)廣為人知的技術(shù)，但視頻安全市場(chǎng)的許多人仍不熟悉相關(guān)方面，如添加IP地址、處理服務(wù)質(zhì)量問題、安裝路由器以及獲得IT部門的幫助�！绷硗庖病皼]有標(biāo)準(zhǔn)方法可以把視頻攝像機(jī)連接到視頻管理系統(tǒng)”。