【安防知識(shí)網(wǎng)】眾所周知，通用可編程DSP引領(lǐng)眾了數(shù)字視頻監(jiān)控的興起，然而同數(shù)字視頻產(chǎn)品不斷產(chǎn)業(yè)化的進(jìn)程一樣，當(dāng)某一階段技術(shù)趨于成熟之后，就會(huì)有眾多的定制器件參與競(jìng)爭(zhēng)，這也就是使得可編程平臺(tái)在持續(xù)提高的基礎(chǔ)上還要不斷推陳出新，甚至要有新理念的突破才能立于不敗之地。由于數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)不僅包含適于DSP的視頻壓縮編解碼處理，還有大量適于CPU的控制、管理、存儲(chǔ)和網(wǎng)絡(luò)功能，于是，更高的集成度將通過(guò)SOC來(lái)實(shí)現(xiàn)。SOC全稱(chēng)為SystemOnChip，關(guān)于其中文譯法則仁者見(jiàn)仁，智者見(jiàn)智。部分人認(rèn)為就直譯為“片上系統(tǒng)”，又有部分人覺(jué)得似乎是“單片系統(tǒng)”更準(zhǔn)確。業(yè)界所普遍認(rèn)可的SOC具有兩個(gè)或兩個(gè)以上處理器核心的單片集成系統(tǒng)，而且其中即可有CPU主處理器，同時(shí)也可有DSP和協(xié)處理器類(lèi)的軟核，后者是ASIC類(lèi)的硬核，甚至也可包含其它的專(zhuān)用處理子系統(tǒng)，并且集成有豐富的外設(shè)接口。以下將結(jié)合德州儀器(TI)通用可編程單片系統(tǒng)在數(shù)字視頻監(jiān)控中的應(yīng)用，探討SOC發(fā)展的優(yōu)勢(shì)和趨勢(shì)。

　　單一SoC平臺(tái)面向多種產(chǎn)品

　　TI所規(guī)劃的面向視頻監(jiān)控類(lèi)的產(chǎn)品的通用可編程平臺(tái)始于DM642通用媒體處理器，這是一個(gè)以DSP為核心集成有豐富的外設(shè)接口的芯片，其全球累計(jì)銷(xiāo)售量已超過(guò)一千萬(wàn)片。以此為基礎(chǔ)，TI規(guī)劃出達(dá)芬奇(Davinci)平臺(tái)，這是系列SOC期間，充分體現(xiàn)了單片系統(tǒng)的特色，既能應(yīng)用于嵌入式的DVR和NVR的多路設(shè)別，也兼顧DVS和IPC的需求，因此一個(gè)平臺(tái)就可以支持多種不同類(lèi)型產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)，有效降低研發(fā)投入并加速產(chǎn)品推出周期。

　　DM644X是第一款的Davinci芯片，其中所集成的CPU時(shí)ARM9核心，所集成的DSP是C64+核心，還集成有視頻協(xié)處理器VICP。另外所集成的視頻子系統(tǒng)同時(shí)包含前端和后端兩部分，其中前端可以直接與CCD或CMOS視頻傳感器，并配有圖像縮放和預(yù)覽工具，還有所謂“3A”功能，即自動(dòng)白平衡、自動(dòng)曝光和自動(dòng)聚焦控制單元;后端集成多層字幕疊加(OSD)、四個(gè)視頻DAC和24位數(shù)字RGB輸出。所集成的外設(shè)包含以太網(wǎng)接口、PCI接口、SPI串行接口、ASP音頻接口、USB2.0接口、ATA硬盤(pán)接口、MMC/SD存儲(chǔ)卡接口等。軟件開(kāi)發(fā)為開(kāi)放式，可采用業(yè)界認(rèn)可的多媒體API進(jìn)行軟件系統(tǒng)的集成。如圖1為基于DM644x的視頻監(jiān)控產(chǎn)品。

　　

　　圖1基于DM644x的視頻監(jiān)控產(chǎn)品 [nextpage]

　　Davinci系列包含成熟的視頻軟件、完善的開(kāi)發(fā)工具和有力的技術(shù)支持，因此一個(gè)原型設(shè)計(jì)可以衍生出數(shù)字視頻錄像機(jī)、數(shù)字視頻服務(wù)器和IP網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)等更多的產(chǎn)品形態(tài)。Davinci所構(gòu)建的是一個(gè)數(shù)字媒體開(kāi)發(fā)框架，并將為各個(gè)系列的平臺(tái)所共享。

　　多種SoC平臺(tái)面向單一產(chǎn)品

　　一個(gè)SOC平臺(tái)的成功表現(xiàn)在為業(yè)界認(rèn)并經(jīng)過(guò)市場(chǎng)驗(yàn)證，DM644x就是如此，而由此延伸到更多的系列中的應(yīng)用。在Davinci的后續(xù)單片系統(tǒng)中，DM646x、DM3xx都有主CPU，并集成有DSP類(lèi)軟核和處理子系統(tǒng)及豐富外設(shè)。

　　DM643x和DM648雖沒(méi)有主CPU但所包含的DSP核心，但是可以基于DSP?BIOS實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)功能，或者第三方的商用Linux嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，另外集成有處理子系統(tǒng)或協(xié)處理器軟核，以及豐富的外設(shè)，可以自成系統(tǒng)。

　　IP網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)方案是一個(gè)很典型的視頻監(jiān)控產(chǎn)品，客戶(hù)對(duì)其產(chǎn)品規(guī)格由不同的需求，對(duì)此Davinci以統(tǒng)一的數(shù)字媒體框架提供不同平臺(tái)的支持。DM6446可支持D1下H.264并附加智能視頻功能;DM6437可作從DM642平臺(tái)升級(jí)同樣支持D1下H.264;基于DM355的IP攝像機(jī)在業(yè)內(nèi)備受青睞，其突出特點(diǎn)是可以單片支持MPEG4高清720P編碼，同時(shí)還可支持一個(gè)CIF流。視頻前端可直接連CCD或CMOS傳感器。片上有各種存儲(chǔ)接口。該片軟件免費(fèi)捆綁提供，工藝采用低功耗設(shè)計(jì)，易于實(shí)現(xiàn)小型一體化設(shè)計(jì)。剛剛推出的DM365除具有上述所有優(yōu)點(diǎn)之外，增加了對(duì)高清H.264的支持，且集成音頻和網(wǎng)絡(luò)等增強(qiáng)功能，而且視頻前端有ISP單元，可支持人臉檢測(cè)、視頻穩(wěn)定和噪點(diǎn)去除功能;DM6467可支持1080P下H.264高清并由所集成DSP核心C64+支持高級(jí)視頻智能分析功能，并支持高清BT1120高清輸入和千兆以太網(wǎng)接口。如圖2所示為基于不同Davinci的IP網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)方案。

　　

　　圖2基于Davinci的IP網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)方案

　　由此可見(jiàn)，在特定產(chǎn)品規(guī)劃、定義和設(shè)計(jì)前，應(yīng)該評(píng)估多種SOC平臺(tái)，如果這些平臺(tái)又具有共同性，且又覆蓋不同檔次的產(chǎn)品，這對(duì)數(shù)字視頻監(jiān)控開(kāi)發(fā)人員而言將意義重大。

　　多個(gè)SoC平臺(tái)的強(qiáng)大組合

　　無(wú)論是嵌入式DVR、DVS或NVR都須希望能一芯支持多路系統(tǒng)，對(duì)此Davinci各個(gè)系列平臺(tái)均有相應(yīng)的支持能力。DM6446或DM6441單片可支持H.264格式四路CIF,目前已有成熟的產(chǎn)品在市場(chǎng)銷(xiāo)售;DM365單片可支持H.264格式兩路D1或八路CIF。由于Davinci系列的視頻接口只有一組BT656的輸入和輸出，在支持多路應(yīng)用時(shí)要擴(kuò)展，為此TI單片四路視頻解碼器已被廣泛采用，而將推出的TVP5158更是增加視頻多路分割功能，可以直接連接Davinci視頻口。 [nextpage]

　　DM6467屬于Davinci-HD，即單片支持1080P高清H.264編碼，其核心處理由兩個(gè)視頻協(xié)處理器實(shí)現(xiàn)。DM6467單片多路能力極強(qiáng)，可支持H.264格式實(shí)時(shí)四路D1或十六路CIF，而升級(jí)到千兆主頻后更是能單片可支持H.264格式實(shí)時(shí)八路D1。DM6467可通過(guò)PCI或千兆網(wǎng)絡(luò)口擴(kuò)展級(jí)聯(lián)，而TVP5158也可支持級(jí)聯(lián)，于是就可實(shí)現(xiàn)不同分辨率和不同視頻路數(shù)下的組合，最高可達(dá)H.264格式實(shí)時(shí)十六路D1。如圖3所示為基于Davinci-HD的多路系統(tǒng)方案，核心為多片DM6467，視頻擴(kuò)展由多片TVP5158。值得一提的是每片DM6467的DSP都有能力處理每路視頻所需的智能分析。

　　

　　圖3基于Davinci-HD的多路系統(tǒng)方案

　　“軟硬兼施”SoC平臺(tái)的巨大潛力

　　為使SOC芯片方案盡可能地提高性能并豐富功能，可編程是一大要素。而對(duì)大幅度降低功耗、減少成本，高集成是又一大要素。為此TI所推出的系列SoC平臺(tái)力求通過(guò)創(chuàng)新，以便安防視頻監(jiān)控廠商的產(chǎn)品能更完善地順乎市場(chǎng)的發(fā)展和滿(mǎn)足客戶(hù)的需要。達(dá)芬奇平臺(tái)的成功推進(jìn)奠定了TI通用可編程平臺(tái)在視頻監(jiān)控領(lǐng)域的領(lǐng)先地位，這些系列產(chǎn)品所集成的ARM9處理器、C64+?DSP核心、視頻協(xié)處理器VICP、視頻前后端子系統(tǒng)VPSS等核心單元式的數(shù)字視頻監(jiān)控產(chǎn)品的定義和研發(fā)更加高效和靈活，根據(jù)不同應(yīng)用需要選擇不同系列應(yīng)用于目標(biāo)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)可以兼顧硬件和軟件系統(tǒng)平臺(tái)的開(kāi)發(fā)，這些都在安防領(lǐng)域獲得了不同程度的成功印證。

　　在目前經(jīng)濟(jì)形勢(shì)下監(jiān)控市場(chǎng)仍在成長(zhǎng)，但競(jìng)爭(zhēng)也異常激化。市場(chǎng)上的專(zhuān)用器件(ASIC)也開(kāi)始在做“單片系統(tǒng)化”，已存在的SOC芯片方案就由以ARM集成硬件編解碼器，但其不足在于對(duì)視頻格式的支持受限，不具有靈活性。無(wú)論SoC芯片如何發(fā)展，對(duì)可編程的特性將長(zhǎng)期保持存在。SoC芯片的發(fā)展趨勢(shì)將表現(xiàn)在主控CPU的升級(jí)換代、視頻協(xié)處理器的能力增強(qiáng)、DSP資源完全同于增值應(yīng)用且同時(shí)支持定點(diǎn)和浮點(diǎn)運(yùn)算，還有更多的高性能外設(shè)接口被集成到單片中來(lái)，如DVI、SATA、PCIe等等。雖然也有一些可編程性專(zhuān)用平臺(tái)出現(xiàn)，但不具有通用性，開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)較為復(fù)雜，而且對(duì)類(lèi)似視頻監(jiān)控增值性功能的支持能力很弱。

　　隨著數(shù)字視頻壓縮編解碼技術(shù)的成熟，視頻監(jiān)控領(lǐng)域的創(chuàng)新技術(shù)熱點(diǎn)將轉(zhuǎn)向視頻內(nèi)容分析(VCA)技術(shù)。為提高視頻監(jiān)控系統(tǒng)的效率，VCA將有可能全面改變視頻監(jiān)控應(yīng)用的方方面面。技術(shù)的發(fā)展和革新加速了VCA在視頻監(jiān)控中的普及，而可編程DSP又首當(dāng)其沖地發(fā)揮著重要的作用，TI在C64+和核心上開(kāi)發(fā)了名為VLIB的VCA開(kāi)發(fā)底層函數(shù)庫(kù)，并承諾免費(fèi)提供廣大的視頻監(jiān)控客戶(hù)，這將開(kāi)啟了一個(gè)新型智能視頻產(chǎn)品不絕的源泉。