數字信息產業(yè)的發(fā)展以計算和通信兩大方向為標志，由此又衍生出許多新興市場，數字視頻監(jiān)控正是其中極有生氣、極具活力的應用領域。那么在這一領域中，廠商決勝的關鍵又是什么呢？
縱觀數字視頻監(jiān)控各個發(fā)展階段，技術創(chuàng)新是其最顯著的特征，而推動數字視頻監(jiān)控發(fā)展的動力則在于數字視頻技術與處理平臺相輔相承的不斷超越。從數字信號處理器（DSP）到數字媒體處理器，再到數字媒體單片系統(tǒng)（SOC）平臺，每一次超越都為更新的技術提供了更大的空間。面向未來數字視頻監(jiān)控的創(chuàng)新和競爭，更強大的技術手段的運用將是致勝的關鍵。
數字化的必由之路
數字視頻監(jiān)控與傳統(tǒng)模擬閉路電視系統(tǒng)在多年前的首度交鋒也許并未鋒芒畢露，但至少對模擬系統(tǒng)的地位有所動搖。如果說模擬閉路電視系統(tǒng)曾是視頻監(jiān)控的代名詞，那么這種看似直觀又簡單的系統(tǒng)，其實在功能上難免流于有“監(jiān)”而無“控”之實，因為一方面攝像機所拍影像是以順序記錄下來的，要去查看就非要倒帶不可；另一方面，點對點同軸線纜式的結構特點也決定了傳輸方式的單一，以及網絡連接能力的不足。最早應用的數字監(jiān)控系統(tǒng)基于MPEG1數字視頻技術，雖然圖像質量和實時性上差強人意，但數字化所帶來的益處顯而易見，比如數字存儲方式易于查詢和索引，而數字傳輸方式可以充分利用數據網絡進行傳輸，也堪稱是一種突破。早期的數字視頻監(jiān)控系統(tǒng)需要借助于一些數字媒體芯片，MPEG1視頻監(jiān)控系統(tǒng)一般采用專用視頻編碼器和通用音頻編碼器的組合方案，價錢雖然較為昂貴，但數字化的萌芽昭示了視頻監(jiān)控局面必將改觀。
在短短幾年后，當數字視頻監(jiān)控與傳統(tǒng)模擬閉路電視系統(tǒng)全面交鋒時，模擬系統(tǒng)的根基被動搖了。采用MJPEG或MPEG4的數字系統(tǒng)所顯示出的圖像的分辨率和實時性已經接近模擬電視系統(tǒng)的效果，而其綜合的優(yōu)勢更是得以充分釋放，這不僅表現在靈活的組網性能，還表現在智能處理或識別跟蹤方面上的能力。當數字視頻監(jiān)控在真正意義上具有可“監(jiān)”可“控”的實力時，模擬系統(tǒng)的地位就已經被徹底顛覆了。此時借助數字視頻處理平臺的壯大和豐富，數字視頻監(jiān)控的核心既可采用通用處理平臺，也可采用專用音視頻編解碼器。不僅整體性能得到很大的提升，系統(tǒng)的價格也不升反降，這也就奠定了數字視頻監(jiān)控在市場的主流地位。
隨著人們對數字視頻監(jiān)控期望值的增加，監(jiān)控系統(tǒng)的形態(tài)和功能也愈趨復雜，其中在數字視頻壓縮率和圖像清晰度上也有了更高的要求。因此，H.264作為一種高效的數字視頻壓縮技術能夠一舉成名便順理成章。而H.264所具有的高壓縮率一方面可以使數字視頻存儲量大大降低、數字視頻在網絡上傳輸所占用的帶寬減小；另一方面在數據率較低的前提下實現大幅清晰圖像的效果，如以往僅支持CIF 或VGA的圖像，而現在加上D1。而此時數字視頻監(jiān)控的核心往往需要采用高性能的數字視頻處理平臺，這類平臺在針對數字媒體處理應用的同時也開始兼顧數字視頻監(jiān)控的特殊應用。這種技術創(chuàng)新并沒有給消費者帶來負擔，恰恰相反，從性能價格比上消費者得到的 是更多的實惠。
數字化的進程始終在深化，由此給數字視頻監(jiān)控帶來的機遇也是巨大的。這幾年來全球數字視頻監(jiān)控市場的增長尤為迅猛，在中國每年的平均增長率大約為30%-40%。然而，數字視頻監(jiān)控所面對的挑戰(zhàn)也是巨大的，因為未來的數字信息市場充滿了融合的氣氛。
數字化視頻的核心
其實DSP與數字視頻監(jiān)控是有不解之緣的，正如DSP在人們的心目中留下的印象就是一種具有高性能的核心引擎，并且總是在不斷地催生最新產品、推進新興市場。數字視頻市場的迅猛發(fā)展就得益于更高速度和性能DSP的不斷更新換代，其中DSP幾乎主導了數字視頻監(jiān)控產品和市場，同時在不同程度上影響到了IP機頂盒和IP可視電話等市場的進程。不僅如此，由DSP而演化出的數字媒體處理平臺可以全面覆蓋數字視頻媒體處理產品。
在MPEG1時代，數字視頻監(jiān)控產品的主流為視頻壓縮卡，一般采用視頻和音頻的組合方案，視頻由一個可以實現MPEG1視頻編解碼的專用集成電路（ASIC）來承擔，而音頻則大量采用TI的TMS320VC5402，因為這個具有100MIPS，即每秒處理1億條指令的通用DSP在業(yè)界應用極廣，在音頻處理方面具有絕對優(yōu)勢。曾經有人用它設計出數字相機，雖然其速度和分辨率還有待提高，但這畢竟是一個很好的嘗試。
到了MPEG4時代，數字視頻監(jiān)控產品除了視頻壓縮卡，還有嵌入硬盤錄像機（DVR），而可選擇的處理器平臺已經有了很多種。當時TI的C6x高速通用DSP平臺業(yè)已推出，其處理能力可以達到1600 MIPS，即每秒處理16億條指令，完全支持MPEG4編解碼。作為C6x系列平臺中的一員，TMS320C6205可在數字視頻監(jiān)控產品中一顯身手，而其最強勁的對手是PNX1300。兩者均有處理CIF分辨率下MPEG4的編碼能力，前者集成PCI接口，功耗較低而不需要散熱器，最適于視頻壓縮卡；后者集成協處理器和視頻接口，但功耗較高而必需加散熱器，更適合嵌入式系統(tǒng)，特別是曾成功移植PSOS嵌入式實時操作系統(tǒng)。
當一個新興市場崛起之后難免出現群雄割據的局面，另外的競爭對手來自通用媒體處理器BSP15，還有一些來自韓國的專用MPEG4編解碼器。雖然由于各自有所突顯的優(yōu)勢，因此市場上曾經有一些不同的產品推出，但在大市場的環(huán)境下卻始終難成氣候，原因在于：首先，任何一種全新的通用處理器將需要完善的開發(fā)支持體系，如果開始沖勁有余而后又底氣不足，特別是后續(xù)產品難以為繼，那么必然面臨市場的強大阻力；其次，任何數字視頻標準，在推出到商用需要不斷完善，而專用編解碼芯片很難以不變應萬變，特別是ASIC一旦有所疏漏，將會連累到最終產品。這也是眾多數字監(jiān)控廠商最終堅持采用軟件可編程的DSP的原因，不僅如此，他們還希望能始終把握主流方向。
客觀地講，在數字視頻監(jiān)控中很難說哪種平臺最好，但需要看哪個廠商速度更快，且對產品的規(guī)劃更強，技術支持更到位。TI在調整數字視頻戰(zhàn)略后厚積薄發(fā)，推出通用數字媒體處理器TMS320DM642，這一款具有承前啟后能力和意義的器件，對全球數字視頻監(jiān)控市場具有極其深遠的影響。它具有的4800MIPS的高速度、三個高性能雙向視頻接口以及所承諾低功耗能否順利地滿足數字視頻監(jiān)控系統(tǒng)日益提高的需求，還有在軟件上視頻編解碼算法是否可以順利實現升級或移植。以DM642為核心處理器，構建單芯片四路或更多視頻系統(tǒng)，不僅支持MPEG4編碼，而且也有能力支持H.264編碼。DM642方便擴展多片應用，其擴展方式有多種，如PCI接口、HPI接口、EMIF接口，還有強大的視頻口。目前常見的多片DSP的解決方案有兩片、三片、四片用于8至16路的視頻監(jiān)控，甚至還有八片用于高端視頻前端編碼。DM642具有三種時鐘版本，即720MHz/600MHz/500MHz，并還有不同配制軟件和管腳全兼容的系列，便于用戶自由選擇和組合來開發(fā)差異性的產品。
數字媒體處理器的一個巔峰就是數字媒體單片系統(tǒng)（SOC），對于數字視頻監(jiān)控廠商而言，這或許可以成為決勝數字視頻監(jiān)控未來的利器。
數字媒體處理器的潛力
正是由于數字媒體處理器具有極大的潛力，從而吸引了許多數字監(jiān)控廠商持續(xù)投入開發(fā)并鉆研。這里可以以TI DM642的發(fā)展經歷，來一睹數字媒體處理器在中國的發(fā)展情況。
2003年秋天，安徽創(chuàng)世科技公司在北京的國際公共安全展覽會上，首先展出采用DM642的網絡視頻服務器，這是在他們具有C6211平臺上成功移植的結果。之后，基于DM642他們又將MPEG4算法升級到了H.264,并且成功地開發(fā)了面向無線網絡視頻監(jiān)控的H.264無線網絡視頻服務器。此外，北京泰可尚公司也憑借在C6x平臺上的積累，在極短的時間內開發(fā)出基于DM642的MPEG4視頻壓縮卡，在轉產成功后又開發(fā)出基于DM642的嵌入式產品。
不到一年，以DM642為核心的多路視頻壓縮卡、多路視頻硬盤錄像機、多路視頻服務器的產品不斷推出。2004年北京的安防展上，采用TI平臺的產品幾乎平分秋色。隨著?？低暋⒊啥嫉录永贒M642產品的量產，市場對DM642的認可度迅速增強。2005年深圳的安博會上，采用DM642的產品已經成為主流。在以DM642為核心特色化產品的開發(fā)上，浙江大華、南望圖像、遠通科技、上海迅特等公司均有獨到之處。
采用通用軟件可編程處理器DM642的數字視頻監(jiān)控系統(tǒng)可以進一步拓展多種增值應用，其中有兩個增值應用開發(fā)最具有典型性。即：國內上海銀晨公司在DM642上成功開發(fā)出來的人臉識別算法；國外Objectvideo公司同樣在DM642上開發(fā)出的一套智能識別跟蹤算法。
現在，TI媒體處理器的集大成者就是“達芬奇”平臺，在這個強大的SOC中可以開發(fā)的資源將更加豐富，DM64+核心將使原有的DM642算法增加了再用性，而所集成的ARM9處理器所運行多種通用的嵌入式實時操作系統(tǒng)，全面地支持更多的應用軟件。
針對網絡視頻的“七種武器”
在數字視頻監(jiān)控中發(fā)展網絡視頻將是一個具有很大前景的方向，其中具有代表性的產品包括網絡視頻服務器和網絡攝像機，它們將具有更強大和更豐富的功能。對于網絡視頻處理平臺可以有多種選擇，我們不妨歸結為“七種武器”。
通常，處理器可以分為這幾類，橫軸表示所提供的完整性和進行優(yōu)化可實現的高價值，縱軸則表示所提供的創(chuàng)新的靈活性。
MCU不能是主兵器，因為功能太弱，但在應用中的控制還是必不可少。CPU最通用，可以是主兵器，但在處理視頻性能和功耗上有所限制，因為內部不可能有那么多的并行流水處理。FPAG可算是強兵器，但硬件可編程帶來成本的問題，高端不利批量生產，中低端性能受限。DSP則通過高性能的軟件可編程的特色可以算是一件合適的兵器。ASIC在消費類產品中可能是好兵器，成本也較低，但是在成形后難以再有所變化，應用范圍很窄。ASSP雖有一定殺傷力，而且完整性也較強，但同樣在靈活性上略顯不足。以“達芬奇”為代表的SOC稱得上一件新式的有力武器，希望它能成為未來網絡視頻應用的利器。
下面就結合一個網絡視頻服務器中應用的具體實例來說明。
如果采用其它DSP來實現一個網絡視頻服務器方案，那么在外圍還需要用到許多配套芯片，如FPGA用于IDE控制器和MMC/SD控制器，CPLD需要用于擴展USB接口和其他外部接口，還需要視頻解碼器接模擬視頻輸出。而采用“達芬奇”系列中的一款DM6446，一片DM6446可以省略五個芯片，從而降低一半成本，而由此帶來的系統(tǒng)調試簡便以及系統(tǒng)穩(wěn)定性高等優(yōu)點顯而易見。該平臺同時集成了優(yōu)化的DM64+的核心，它所集成的ARM9處理器也可以有強大處理和控制能力。另外，所集成的視頻處理子系統(tǒng)、視頻加速協處理器無疑又是重要的系統(tǒng)資源，相信在對數字媒體處理器潛力挖掘的過程，也就是數字視頻監(jiān)控廠商不斷超越自我表現的過程。
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