高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)芯片方案對(duì)比之安霸VSTI

1、網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)目前的主流解決方案 核心的網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)解決方案一般都是采用一個(gè)芯片來(lái)完成視頻壓縮和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器的核心功能，目前，網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)的主要解決方案有DSP和ASIC兩大陣營(yíng)，DSP方面，主要有TI、ADI等，而ASIC解決方案中，近期比較成功的有映佳和海思的方案，下面我們就這些核心方案進(jìn)行一個(gè)分析。美國(guó)德州儀器(TI) TI公司是世界上最知名的 DSP芯片生產(chǎn)廠商，其產(chǎn)品也應(yīng)用最廣泛，TI生產(chǎn)的TMS320系列DSP芯片廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域，DM642是TMS320系列中性能應(yīng)用最廣泛、專為視頻應(yīng)用而優(yōu)化的高速數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)，由于TMS320系列DSP芯片具有價(jià)格低廉、簡(jiǎn)單易用、功能強(qiáng)大等

2、特點(diǎn)，已經(jīng)逐漸成為目前最有影響、 最為成功的DSP處理器。DM64X系列DSP以其多樣的視頻接口與豐富的板上資源被廣泛應(yīng)用在網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)、高清視頻、視頻服務(wù)器等行業(yè)中。 日前，TI又推出四款基于DSP的新型數(shù)字媒體處理器：達(dá)芬奇處理器(DaVinci)。這四款新型TMS320DM643X處理器是達(dá)芬奇技術(shù)中首批僅基 于DSP的產(chǎn)品，結(jié)合了增強(qiáng)型DSP內(nèi)核與最新視頻處理子系統(tǒng)(VPSS)，DM643X處理器能夠提高視頻性能，以D1解析度實(shí)現(xiàn)高達(dá)H.264的視頻解碼。而且與前代DSP數(shù)字媒體處理器相比，成本降低了50%。達(dá)芬奇平臺(tái)的開(kāi)發(fā)又使網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)監(jiān)控解決方案在各行各業(yè)中的廣泛應(yīng)用向前邁出了重要一

3、步。 美國(guó)模擬器件公司(ADI) ADI公司在DSP芯片市場(chǎng)上也占有一定的份額，先后推出具有自己特點(diǎn)的DSP芯片，其Blackfin系列的DSP具有功耗小，運(yùn)算能力強(qiáng)的特點(diǎn)。其中的BF531具有非常好的性價(jià)比，批量?jī)r(jià)格只有5美元，比較合適在低端的網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)的方案中采用，不過(guò)現(xiàn)在BF531只能處理到CIF的MPEG4編碼，在很多對(duì)于圖像清晰度要求高的場(chǎng)合無(wú)法滿足。另外ADI還有一款BF561也是比較合適的產(chǎn)品，這是一個(gè)雙核的DSP，能夠處理到D1的分辨率。 臺(tái)灣映佳(Imagia) 映佳最近在視頻監(jiān)控行業(yè)發(fā)展不錯(cuò)，在網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)市場(chǎng)上面，已經(jīng)有一些攝像機(jī)廠商開(kāi)始采用映佳的產(chǎn)品。映佳的解決方案是AS

4、IC的方式，采用的壓縮算法是標(biāo)準(zhǔn)的MPEG4，單片芯片可以做到D1，映佳的ASIC主要在推的是MPG440，之前映佳還推出過(guò)MPG420核MPG430，相比而言，MPG440基本上比較成熟，也得到了一些客戶的認(rèn)可，同時(shí)映佳還提供比較完整的網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)的解決方案，并且可以提供在應(yīng)用軟件上面強(qiáng)大支持。 華為海思(Hisilicon) 海思半導(dǎo)體是華為投資的半導(dǎo)體公司，在數(shù)字媒體方案推出標(biāo)準(zhǔn)H.264的視頻處理芯片Hi3510和Hi3512，并將該芯片定位在視頻監(jiān)控行業(yè)，其中重點(diǎn)的方向就是網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)市場(chǎng)。Hi3510內(nèi)部有一個(gè)ARM9的處理器，同時(shí)推出標(biāo)準(zhǔn)H.264的硬件壓縮處理器。該產(chǎn)品一經(jīng)推出就在

5、市場(chǎng)引起很大的震動(dòng)，雖然現(xiàn)階段Hi3510在D1的處理方面還有些不成熟，但是由于是標(biāo)準(zhǔn)H.264的產(chǎn)品，相信在市場(chǎng)方面會(huì)逐步獲得行業(yè)的認(rèn)可。另外：國(guó)內(nèi)ipcam主要的芯片和解決方案提供商為臺(tái)灣公司，廠家所做的主要是外觀設(shè)計(jì)、功能擴(kuò)展，真正有研發(fā)實(shí)力的不多。應(yīng)用比較多的芯片廠家有臺(tái)灣映佳、智源、海思，其中映佳的解決方案比較完善，智源和海思的硬體可以，但軟體不完善，所以大部分廠家會(huì)選擇映佳的芯片和解決方案做二次開(kāi)發(fā)。映佳：方案優(yōu)點(diǎn)是成品便宜,缺點(diǎn)是畫質(zhì)較差,延時(shí)較大,不便用于大型項(xiàng)目智源：畫質(zhì)較好,成品價(jià)格一般,缺點(diǎn)是本身芯片的不穩(wěn)定性,導(dǎo)致死機(jī),重啟,掉線等怪問(wèn)題海思：目前比較穩(wěn)定的方案之一,無(wú)

6、智源的缺點(diǎn),畫質(zhì)略差于智源.但升級(jí)后的芯片與智源畫質(zhì)持平,價(jià)格適中.TI的方案：目前波粒和海康在做,價(jià)格適中。另外說(shuō)下,穩(wěn)定性及功能除了硬件以外,軟件也是占用了相當(dāng)大的一部分.希望買家也多試試軟件.一個(gè)好的廠家,在軟件這方面沉淀很深的。低端是映佳，這個(gè)沒(méi)錯(cuò)，還有比映佳更低端的這個(gè)就忽略了。中端應(yīng)該是 智源 海思 inkuit 也是做中端產(chǎn)品基本上用的幾個(gè)方案之一。至于高端是TI，這個(gè)各有各說(shuō)法，看項(xiàng)目實(shí)際需求了，目前波粒和?？翟谑褂迷摲桨?。高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)芯片方案對(duì)比之安霸 VS TI高清網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控發(fā)展到今天，市場(chǎng)也開(kāi)始進(jìn)入真正的高清時(shí)代，諸多的有實(shí)力的高清攝像機(jī)廠家的產(chǎn)品線也逐漸完善起來(lái)，高

7、清網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控的配套產(chǎn)品有更加豐富和成熟。與此同時(shí)困擾很多人的高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)與后端平臺(tái)或者與后端NVR互聯(lián)互通的問(wèn)題也在逐漸迎刃而解，這得益于各個(gè)方案研發(fā)公司、生產(chǎn)廠家、平臺(tái)商、標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議組織都不遺余力的在網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)協(xié)議對(duì)接這塊投入了大量精力，使得高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)與第三方設(shè)備或者軟件平臺(tái)的對(duì)接不在像早期那么尷尬?，F(xiàn)階段面向市場(chǎng)的高清推廣商以及用戶本身面對(duì)紛繁復(fù)雜的高清芯片方案、高清品牌，同時(shí)也被諸多的高清概念、產(chǎn)品宣傳弄得暈頭轉(zhuǎn)向。一些公司在產(chǎn)品導(dǎo)入階段感覺(jué)很多產(chǎn)品都不錯(cuò)，但有時(shí)候細(xì)看有些又有很大的差距，反復(fù)琢磨后便會(huì)想到是否IPC的方案本身的差別呢？同行之間也經(jīng)常討論目前哪一家的產(chǎn)品做得比較好，

8、用的什么方案，資深一點(diǎn)的用戶在看到我們的高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)產(chǎn)品時(shí)偶爾也會(huì)提出疑問(wèn)：你們的攝像機(jī)是用的什么方案？等等一系列的問(wèn)題一直都是很多人所關(guān)心的問(wèn)題。前段時(shí)間從相關(guān)媒體上還看到一則消息說(shuō)在“安防之都”深圳搞了一個(gè)TI、海思、Ambarella高清方案的PK論壇?？梢?jiàn)人們對(duì)高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)使用什么樣的芯片方案本身還是非?？释哪撤N程序來(lái)講，選擇一個(gè)合適的方案是很重要的，關(guān)系到后期產(chǎn)品面向市場(chǎng)的定位、推廣以及企業(yè)的根本發(fā)展。目前已知主流的高清方案有德州儀器（TI），海思(HiSilicon)，安霸(Ambarella)，恩智浦（NXP），升邁（GrainMedia），Nextchip；本文著重介紹

9、一下目前關(guān)注度比較高的兩個(gè)方案：TI 和Ambarella。為了讓大家更清晰的了解這兩家的高清方案的優(yōu)劣勢(shì)，我將先從兩家方案公司簡(jiǎn)單的背景介紹開(kāi)始逐一為大家梳理。公司背景介紹TI是美國(guó)德州儀器的簡(jiǎn)稱，總部位于美國(guó)德克薩斯州的達(dá)拉斯，是全球知名的半導(dǎo)體企業(yè)，主要從事模擬電路和數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)的研究，其具有代表性的DaVinci- DM3x ARM9視頻處理器解決方案在安防行業(yè)有著廣泛的應(yīng)用。TI成立之初是一家使用地震信號(hào)處理技術(shù)勘探原油的地質(zhì)勘探公司，1951 年更名為現(xiàn)用名的德州儀器公司，其后逐漸進(jìn)入半導(dǎo)體市場(chǎng)。當(dāng)安防領(lǐng)域的視頻監(jiān)控從模擬階段發(fā)展到數(shù)字壓縮處理階段后，TI在安防視頻壓縮領(lǐng)域逐漸

10、暫居主導(dǎo)地位。高清視頻監(jiān)控領(lǐng)域有代表性的解決方案是DM355、DM365、DM368。Ambarella于2004年由C-Cube Microsystems公司三位元老組建，總部位于加州的圣克拉拉市；公司中文名稱為“安霸”，安霸是高清視頻業(yè)界的技術(shù)領(lǐng)導(dǎo)者，主要提供低功耗、高清視頻壓縮與圖像處理的解決方案，在電視廣播市場(chǎng)，安霸技術(shù)也得到廣泛應(yīng)用，大量來(lái)自世界各地的電視節(jié)目都經(jīng)安霸芯片壓縮后傳送。在業(yè)界率先推出了基于最新H.264視頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)的高集成SoC芯片，集成了各種關(guān)鍵系統(tǒng)功能，提供高性價(jià)比的高清整體解決方案，在H.264高清專業(yè)廣播編碼設(shè)備市場(chǎng)擁有近90%的市場(chǎng)?，F(xiàn)在已有多款DV/Hybr

11、id Cam采用安霸芯片，品牌包括Kodak, SONY, Samsung等。安霸從最初將A2系列引入到安防視頻監(jiān)控領(lǐng)域至今已經(jīng)發(fā)布了成熟的A5系列安防高清IPC解決方案，而在國(guó)內(nèi)能夠從A2到A5系列都有深入開(kāi)發(fā)，有深厚技術(shù)積累，并能規(guī)模轉(zhuǎn)化為實(shí)用的高清視頻監(jiān)控產(chǎn)品的公司屈指可數(shù)。綜合評(píng)述：從兩家公司的背景和發(fā)展歷程可以看出，TI在半導(dǎo)體領(lǐng)域有強(qiáng)大的綜合實(shí)力，特別是在標(biāo)清時(shí)代與海思、NXP（原飛利浦半導(dǎo)體）等壓縮方案的角逐中全線勝出，比如國(guó)內(nèi)比較主流的?？?、大華等都與其有莫大的了解。相比較而言安霸從歷史發(fā)展和規(guī)模看來(lái)都比較年輕，屬于新生代，但安霸團(tuán)隊(duì)有個(gè)明顯的優(yōu)勢(shì)就是從一開(kāi)始就專注于視頻壓縮技

12、術(shù)與圖像處理解決方案的研究，早期的MPEG和現(xiàn)在的H.264高清視頻壓縮都注定了其純粹的高清視頻壓縮和圖像處理技術(shù)的血統(tǒng)。傳統(tǒng)的廣播編碼領(lǐng)域的深厚積累，到現(xiàn)在引入安防高清IPC解決方案都顯示出了無(wú)與倫比的先天優(yōu)勢(shì)。方案特性概述TI目前主流的高清IPC解決方案主要是基于DM365和DM368，DM365可做H.264的720P/30fps高清壓縮，其實(shí)在這之前還有款DM355,不過(guò)DM355只能支持MPEG4編解碼算法，但MPEG4的劣勢(shì)相信大家都已經(jīng)很了解了。盡管如此TI在2009年推出的DM365最高也還是只能支持到H.264的720P/30fps高清視頻壓縮，該系列作為TI入門高清級(jí)的壓縮

13、方案在如功耗、編碼效率、畫質(zhì)等方面的性能表現(xiàn)并不理想，但由于其TI在DVR時(shí)代的應(yīng)用慣性，還是有很多高清IPC整合廠家選擇它，包括國(guó)內(nèi)主流的大品牌。鑒于DM365的諸多缺陷，TI迅速推出DM368彌補(bǔ)在高清IPC解決方案上的差距，DM368可實(shí)現(xiàn)多格式的1080P/30fps壓縮，包括了H.264編解碼等在內(nèi)；采用主頻為423MHz的ARM926ej-s處理器，整合了（hdvicp，mjcp）視頻圖像協(xié)處理器引擎；DM368已經(jīng)可以支持H.264的1080P/30fps全高清壓縮，同時(shí)畫質(zhì)和碼流方面有一定提升。安霸目前提供給安防領(lǐng)域的方案主要有A2和A5系列，A2作為初期導(dǎo)入的一個(gè)系列在高清I

14、PC領(lǐng)域名噪一時(shí)，早期高清市場(chǎng)唯一可做1080P全高清全幀率壓縮的高清IPC方案，其銳利的畫質(zhì)和較低的碼流讓同時(shí)期很多其他同類方IPC方案望塵莫及；但A2作為初期導(dǎo)入的方案在功耗和多碼流方面有不足之處，所以目前已經(jīng)全線過(guò)渡到A5系列。A5采用528MHz ARM11處理器，高清H.264和MJPEG視頻編碼引擎，并且集成了專業(yè)處理240MPixel/s圖像處理功能。其圖像處理引擎包含了增強(qiáng)的降噪處理、圖像增強(qiáng)濾波，以及電子防抖動(dòng)等技術(shù)。A5s 方案擁有多通道視頻編碼器，支持高達(dá)14MP像素的視頻編碼，先進(jìn)的3D MCTF 降噪技術(shù)和寬動(dòng)態(tài)處理功能，支持多達(dá)四路的視頻流（其中兩路視頻流可達(dá)108

15、0P/30fps+800x600P/30fps）。采用了先進(jìn)的45納米芯片工藝及豐富的I/O設(shè)備，可將A5s的eBOM縮減到最小，可讓產(chǎn)品適用于多樣化的外形，同時(shí)期低功耗這一特性被充分的展現(xiàn)了出來(lái)，其原有的銳利的高清畫質(zhì)、低碼流、多碼流輸出等優(yōu)勢(shì)也表現(xiàn)得更加優(yōu)秀，保持了一貫的優(yōu)勢(shì)。綜合比較：TI和安霸都是采用ARM+視頻壓縮單元，都能做到1080P/30fps，都能實(shí)現(xiàn)H.264的高清壓縮，在目前高清壓縮方案中都是比較優(yōu)秀的方案；但就單個(gè)高清IPC這一領(lǐng)域來(lái)說(shuō)安霸更有優(yōu)勢(shì)，這主要是由于TI更注重于傳統(tǒng)的監(jiān)控市場(chǎng)，其主要目標(biāo)是多路D1編碼，這也是TI的強(qiáng)項(xiàng)，同時(shí)由于DM365和368的主頻和性能

16、比起安霸A5s系列來(lái)說(shuō)要低，而且安霸一開(kāi)始就專注于單個(gè)高清IPC方案的研究，沒(méi)有原來(lái)傳統(tǒng)多路標(biāo)清市場(chǎng)的困擾，與DM365相比，早期的A2就已經(jīng)可以支持H.264的1080P/30fps壓縮，而最新的A5系列還可支持4路碼流同時(shí)輸出（碼流可獨(dú)立調(diào)節(jié)），最高可支持3MP20fps, 5MP12fps, or 10MP3fps的視頻壓縮。在1080P模式下其功耗不到1W。在保持比較良好的畫質(zhì)情況下1080P/30fps可做到2Mps的高效率網(wǎng)絡(luò)傳輸。而同期的DM365與安霸A2相比或者DM368與A5s相比在這些方面都顯得力不從心。IPC方案主要技術(shù)規(guī)格比較下表主要對(duì)兩個(gè)方案的主要參數(shù)做了比較，這里

17、有必要強(qiáng)調(diào)一下，方案本身的技術(shù)規(guī)格雖然能體現(xiàn)一定性能優(yōu)勢(shì)，但這種比較并不能決定選擇了誰(shuí)家的方案就一定能做出優(yōu)秀的產(chǎn)品。相信大家都能理解，高清IPC的外圍設(shè)計(jì)、產(chǎn)品的功能目標(biāo)定位、產(chǎn)品市場(chǎng)的定位以及對(duì)高清IPC的經(jīng)驗(yàn)積累和技術(shù)沉淀都可能會(huì)左右最終產(chǎn)品的實(shí)際性能。舉個(gè)淺顯的例子，早期做TI365的有做的不錯(cuò)的，也有很多廠家失敗的；安霸雖然方案本身優(yōu)勢(shì)多一點(diǎn)，但由于是新切入安防市場(chǎng)的，很多沒(méi)有高清沉淀的廠家望而卻步，或者勉強(qiáng)做出來(lái)的產(chǎn)品千差萬(wàn)別；再比如你配置臺(tái)式電腦，如果你只選擇了一顆頂級(jí)CPU，并不代表你這臺(tái)電腦就能有頂級(jí)的性能，因?yàn)檫€有主板、內(nèi)存、顯卡、硬盤這些外圍呢？甚至不同的操作系統(tǒng)的選擇也

18、會(huì)體現(xiàn)出不同的性能，這只是舉了個(gè)不是很嚴(yán)謹(jǐn)?shù)睦?，但能說(shuō)明一定問(wèn)題的。方案類型/技術(shù)規(guī)格安霸TI方案架構(gòu)ARM+視頻壓縮單元ARM+視頻壓縮單元處理器ARM1136J-SARM926EJ-S主頻528 MHz432MHz制造工藝45納米65納米編碼算法H.264 BP/MP/HP Level 5.0/MJPEGH.264 BP/MP/HP,MPEG-4,MPEG-2,MJPEG,VC1/WMV9 最高壓縮分辨率Full HD 1920x108030fps+D1，3MP20fps, 5MP12fps, or 10MP3fps1080p,30fps碼流控制1080P/30fps4Mbps,CBR/

19、VBR/ConstantQP rate control1080P/30fps6Mbps接口主流接口都支持主流接口都支持3A控制支持支持功耗1080P模式下1W未知實(shí)際應(yīng)用優(yōu)勢(shì)在實(shí)際應(yīng)用當(dāng)中方案本身的優(yōu)勢(shì)會(huì)通過(guò)最終的產(chǎn)品體現(xiàn)出來(lái)，比如當(dāng)組建高清網(wǎng)絡(luò)傳輸系統(tǒng)的時(shí)候，我們?cè)诒３忠粋€(gè)較好的高清畫質(zhì)的前提下盡量節(jié)省帶寬資源，這帶來(lái)的無(wú)疑是傳輸結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)化和資源的有效利用，特別是在大型的高清網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控顯得尤為重要。安霸方案從早期A2做720P和1080P/30fps的H。264編碼只需要2Mbps和4Mbps的網(wǎng)絡(luò)傳輸碼流，而同期的方案在2Mbps碼流時(shí)長(zhǎng)時(shí)間持續(xù)壓縮720P/30fps的話其芯片的發(fā)熱量

20、和編碼出現(xiàn)異常的幾率很高，甚至有時(shí)候出現(xiàn)不能完成壓縮的現(xiàn)象。這是個(gè)很有意思的比較，因?yàn)楫?dāng)基于安霸方案的攝像機(jī)廠家在宣傳這個(gè)優(yōu)勢(shì)時(shí)其他方案廠家也跟著宣傳，有點(diǎn)類似模式時(shí)代的參數(shù)跟風(fēng)現(xiàn)象，但做不做得到只有用戶自己長(zhǎng)時(shí)間測(cè)試過(guò)后才知曉其真?zhèn)?。后?lái)安霸體系的廠家又提出了同樣碼流看效果，同樣效果比碼流這些客觀的概念讓用戶能清晰的去辨別高清攝像機(jī)的綜合性能，這里說(shuō)的效果當(dāng)然是指畫質(zhì)、解析度等綜合指標(biāo)。比起盲目從技術(shù)參數(shù)上跟風(fēng)的廠家，安霸體系的廠家更愿意用自身實(shí)際有效的技術(shù)指標(biāo)去為客戶解決問(wèn)題。上面說(shuō)到高清畫質(zhì)、低碼流為網(wǎng)絡(luò)傳輸帶來(lái)了優(yōu)勢(shì)，同樣低碼流為高清后端存儲(chǔ)解決方案也提供了至關(guān)重要的依靠；這里同樣有個(gè)基本的概念：就是前端攝像機(jī)高清視頻壓縮過(guò)后通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳輸回后端的視頻流大小決定了后端存儲(chǔ)投資的大小。高清網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控在給用戶帶來(lái)震撼的視覺(jué)沖擊的同時(shí)，后端存儲(chǔ)投資收益不可忽視。同樣畫質(zhì)的720P或者1080P，碼流每增加1Mpbs，那么后端的存儲(chǔ)硬盤等介質(zhì)、以及存儲(chǔ)服務(wù)器等相應(yīng)會(huì)增加，而這類投資稍微控制不