網絡視頻監控市場的快速發展,給芯片供應商帶來了新的發展機會。在數字信號處理、模擬供電、監控平臺等方面,各大芯片供應商加緊研發,頻推新品,以搶占市場先機。
中星微電子有限公司副總裁俞青
大力投入安防芯片與平臺研發
IP視頻監控取代模擬視頻監控只是時間問題,問題是這個時間到底需要多長。可以肯定的是,通過奧運會的推動,這個時間將會大大地縮短。
目前,網絡視頻監控(IP視頻監控)市場發展呈現出一種趨勢:就是全球看中國,中國看奧運。中國的奧運會,將使2008年下半年安防市場變得更加活躍和繁榮,這對IP視頻監控產品的推廣是非常有利的。
奧運會加快IP監控發展
目前從全球來看,IP視頻監控市場正處在一個即將取代模擬監控市場的階段。在全球監控市場中,中國的安防監控市場容量最大,市場應用技術最多。遠距離、多采集點、多用戶的城市級視頻監控應用如平安城市、全球眼、寬視界等,對IP視頻監控系統的需求最為迫切。IP視頻監控取代模擬視頻監控只是時間問題,問題是這個時間到底需要多長。可以肯定的是,通過2008年奧運會的推動,這個時間將會大大地縮短。
根據我們對IP視頻監控系統發展趨勢的研究以及我們在這個市場上積累的經驗,我們認為今年下半年IP視頻監控系統將保持高速增長,并體現出以下特征:市場規模持續增長,應用范圍更加廣泛;實現成本的進一步降低;對視頻監控質量的重視日益提升。
中星微電子從2006年開始投入IP視頻監控系統的研發和設計,在網絡攝像機專用芯片、終端以及運營級網絡視頻監控平臺等方面持續投入,并取得了一系列的成果。從2007年開始,通過與寬帶運營商的合作,陸續在山西、遼寧、上海等地部署了中星微自主研發的網絡視頻監控平臺,有效地幫助寬帶運營商開拓新的寬帶增值業務,提供網絡視頻監控服務。
三類客戶對成本關注度不同
產品的成本問題是國內企業討論最多的問題,也是很多企業最為關心的問題。不過對IP視頻監控這一新興的安防領域,我們覺得成本問題要有區別地看待,不能把成本問題看成是解決IP視頻監控推廣的靈丹妙藥。在IP視頻監控系統推廣過程中,不同的客戶群對成本的反應是很不一樣的。通常大家把監控的客戶群分成三類:第一類是經常使用大量監控設備的行業專業客戶,如公安、交通等客戶,他們對監控的功能和性能很看重,但認為成本不是最主要的因素。第二類是像樓宇、園區、酒店、商鋪等使用監控的商業客戶,他們對監控系統的成本比較敏感,同時也非常關注IP監控系統相對于傳統監控多出的一些新特性,比如無線監控、智能監控等。第三類是運營商客戶,他們往往部署大量的監控攝像頭,然后提供給一些重要的集團客戶使用。運營商客戶對價格是非常敏感的,因為如果價格不合適,他們就很難發展客戶群,市場也難以形成大規模的增長。
中星微除了對安防核心芯片和IPCamera技術大力投入外,也一直重視通過技術創新來降低產品的成本。中星微依托自身在視頻編解碼芯片設計方面的優勢以及在一體化網絡攝像機終端產品設計和生產方面的成本控制經驗,正在為市場提供更具成本優勢的IP視頻監控系統終端。另外,基于我們在IP視頻監控平臺領域積累的經驗,我們針對中小企業以及家庭用戶的視頻監控需求特點,開發了一套運營級的網絡視頻監控平臺,并通過與寬帶運營商的合作在多個省市進行部署安裝,總結和積累了一些降低系統部署成本及維護成本的經驗。
提供多種IP視頻監控產品
發展到今年,中星微重點設計和推廣的幾類產品如下:
第一是擁有完全自主知識產權的安防視頻芯片和智能芯片。當前安防行業的芯片廠商和芯片種類還比較少,而芯片又是安防產品的核心部件,中星微進入安防領域芯片研發以后,能夠提供給國內做設備開發的企業更多高性價比的產品。
第二是能夠滿足運營級需求的高性價比IPCamera。今年我們將在去年發展的基礎上推出更多的網絡攝像機終端,并根據前期部署和業務發展總結的經驗,繼續優化我們的網絡視頻監控平臺。我們今年陸續推出的網絡攝像機將全面采用MPEG-4、H.264等高壓縮率編碼方式,實現有限網絡帶寬下視頻的提升。除了視頻采集與壓縮傳輸技術之外,我們今年的幾款產品也包含對監控現場聲音的同步采集。IP視頻監控系統的一個重要特點是視頻監控與其他安防設施的聯動報警,我們今年的網絡攝像機產品延續以往產品的經驗,提供與煙霧探測器、門磁等安防設施的聯動報警。針對一些特定的市場需求,我們也將提供支持無線傳輸、支持網線供電的產品,提供無須維護的電子云臺功能,提供支持寬動態的視頻采集功能,支持720P視頻清晰度等不同功能的網絡攝像機產品。
第三是為幾大運營商提供更加完善的運營級的視頻監控平臺。中星微電子的運營級視頻監控平臺,已經在國內幾個省市的運營商網絡下有了數萬個點的應用,而且運營商對這種應用的前景非常看好,所以今年會加大在這方面的推廣應用,并完善功能。
第四是對安防行業的合作廠商和代理商提供開放的IP視頻監控專業基礎組件,如硬件流媒體服務器、硬件基礎監控平臺設備等,讓合作伙伴能夠利用這些安防基礎組件快速建立安防的產品解決方案,以滿足不斷變化的安防市場應用需求。這些產品的特點就是用硬件來實現一些原來軟件不易處理的流分發、流存儲等功能,讓設備的性能得到很高地提升,以滿足IP視頻監控面臨的大容量和網絡化的需求。
安防行業是個非常重視產業鏈合作的行業,中星微也深刻認識到了這一點,所以在技術和市場方面,非常重視與產業鏈的合作伙伴開展合作。中星微的優勢主要是在芯片和芯片相關的硬件設備上,所以合作也是依靠中星微的技術優勢,以達到與合作伙伴的共贏。
在IPCamera終端方面,我們與一些IP網絡視頻監控終端產品的工廠進行緊密合作,通過多種質量和成本控制手段,為系統的集成部署提供多種多樣符合用戶需求的網絡攝像機產品。
在未來,我們將繼續發揮中星微電子在軟件算法、芯片設計、網絡視頻監控終端設計以及網絡視頻監控平臺設計方面的經驗和優勢,與產業鏈上下游展開全面的合作,共同促進IP網絡視頻監控業務的發展。
德州儀器DSP業務發展經理鄭小龍
通過合作降低IPCamera成本
隨著監控攝像機系統從傳統的CCTV(閉路電視系統)技術過渡至高質量IP網絡,監控攝像機系統設計人員正面臨著降低整體系統成本、改善影像質量、減少攝像機設計復雜性以及縮短安裝時間等一系列挑戰。
今年IP監控增長高于50%
在這個行業里面,IP網絡攝像頭是一個比較熱的話題。但是它的推廣并不像預期得那么理想。原因在哪里呢?在監控技術中實際上包含兩個系統:一個是所謂CCTV,它是通過同軸電纜、視頻錄像機這樣的方式來實現的,這個系統的特點是統一化的,但它是封閉專用網絡,用磁帶存儲,不具備智能性,很難擴展;另一個系統是數字硬盤錄放機(DVR)系統,在這個系統中實現了數字存儲、數字顯示及數字管理,它是通過寬帶來實現的。
DVR需要兩個設備,一個是視頻服務器,它可以和普通的模擬攝像機連接起來,信號通過視頻服務器壓縮傳播到網絡上。另一個就是把視頻處理和攝像頭合在一起的IP攝像頭,它的優勢是使系統的集成度更高,解決以往系統的高成本和技術比較落后的問題。以往的IPCamera(網絡攝像頭)不易推廣是因為它的成本和技術壁壘都比較高,但是IP攝像頭是未來的發展趨勢。它是數字化的、分布式的技術,運用靈活。它可以實現內部分析、智能識別以及硬盤存儲。
全球安防攝像頭的市場情況如何呢?原有的CCTV系統每年都在穩步增長。IPCamera的增長在前些年所占的比重很小。從去年開始這個份額就多起來了,2008年是關鍵的一年,我們認為IPCamera在2008年將有超過50%的增長率,而在未來兩年內,隨著IPCamera成本的進一步降低,這一監控技術將有更高的增長率。IPCamera為什么會有這樣大的增長呢?原因是它的成本將大大降低,它實現了IP會聚,系統是可以升級的;它支持硬盤,可以實現本地存儲和遠程存儲;有CMOS傳感器,可以遠程觀看,有以太網供電,還有智能分析的功能。德州儀器(TI)和美光正是看到這樣一個發展趨勢,共同投入推出一款IPCamera的參考設計,它可以滿足監控從模擬信號到網絡信號的發展趨勢。
聯手推出低成本高清方案
在國內市場上大家說得最多的就是價格。TI與美光科技旗下Aptina成像部門聯手推出基于TI達芬奇TMS320DM355數字媒體處理器與Aptina500萬像素高清安全影像傳感器的高清IP網絡攝像機參考設計。通過與Aptina密切合作,我們消除了IP高清視頻監控系統成本高、復雜性高以及對設計技能要求高的障礙。
我們的IPCamera參考設計,它的硬件是可配置的,從最低成本的基本型到全功能產品,可以包含主處理板、傳感器板、電源板、以太網供電、影像、報警接口、本地存儲以及USB接口,在方案中我們給這些芯片都制定了特別的價格。最終,我們的基本攝像頭成本可以做到34.98美元。如果再加上其他的配制,例如以太網供電、USB等,全功能的攝像頭價位也在50美元以內。
這個參考設計的視野能夠達到1280×720像素,而傳統的監控系統通常要采用兩個視野為480×720像素的D1攝像機才能捕獲同樣的場景。而兩個D1攝像機成本差不多300美元,還要用到一個專門的芯片,價格確實還是比較高的。
此外,從設備驅動程序、應用軟件到硬件和影像管線調試,視頻監控攝像機系統的開發工作通常需要單月150人的工作量來完成。DM355IPNC-MT5參考設計包含完整的優化示意圖、光繪文件以及免費Linux應用源代碼,可將系統開發時間縮短至小于單月4人工作量。例如,源代碼中還包括集成自動白平衡、自動曝光、簡單運動檢測、雙流高清MPEG4與MJPEG視頻編解碼器以及達芬奇IP網絡攝像機軟件框架等功能,有助于使攝像機迅速投入生產。這項參考設計還包含TI豐富的模擬、電源管理與數字技術,如TLV320AIC26音頻編解碼器與TPS23750以太網供電控制器,從而進一步節省了時間,提高了性能。
Intersil北京辦事處程科
IP視頻監控需要高性能模擬器件
從視頻監控的發展過程來看,最初是VCR(模擬式磁帶錄放機)監控系統,之后發展到DVR(數字硬盤錄放機)系統,而第三代產品就是IPCamera(網絡攝像機)。從視頻監控的發展來看,IPCamera是一個趨勢。
IPCamera系統還要完善
比起前兩代產品,IPCam-era有它的優勢:一方面,它可布置的區域比較廣,因為它可以連接到因特網,沒有信號衰減的問題,因而監控的范圍可以很廣泛。而模擬信號采用的同軸電纜或雙絞線等必須有個距離范圍上的限制,因此,它們的市場相對有些限制,主要針對在小區、單座大樓以及其他一些小場所中。另一方面,IPCamera的可擴展性非常強,由于Internet網絡的可擴展性好,IPCamera也獲得了這樣的優勢。此外,IPCamera雖然目前成本還比較貴,但它整體的成本會在未來有優勢。
從目前市場的情況看,我們了解到視頻監控市場上的主流產品還是DVR,它至少占據50%以上的市場。IP攝像機市場目前還沒有起來,因為一個技術的發展有它的過程,涉及方方面面的因素,包括市場的情況、客戶的設計以及設備的改造,所以產品的演進還沒有那么快。
而從今年下半年來看,IPCamera市場肯定比以前增長得要快,至于增長的比例還很難說。分析其中的原因有這樣幾點:一是從用戶的使用習慣來說,視頻監控應用最多的安防市場,目前還是以基于DVR的監控系統為主,DVR用戶在后端設備、場地等方面都進行了投入,因此,我們看到DVR系統還有很強的生命力,客戶基本上還選擇DVR。二是現在就使用成本來說,總體算下來,IPCamera還要高一些。三是IPCamera是通過網絡進行傳輸的,因此它還涉及帶寬問題。四是IPCamera視頻監控系統的軟件還不成熟,這是一個大問題,這使該系統的處理能力還不夠好,像DVR目前可以處理七八十個以上到一百個左右的攝像頭,但IPCamera只能處理到四五十個,因此,從大的監控系統上看,目前還需要改進。
需要兩大類模擬器件
Intersil是一家專注于高性能模擬IC的公司,尤其對于視頻監控市場,Intersil無論在產品種類、產品性能以及技術支持方面都做出了積極的努力。在DVR視頻監控應用上,我們提供兩大類產品:一是信號鏈電路,包括前端的放大器、信號調理、驅動以及ADC、DAC、接口器件和模擬緩沖輸出,涵蓋低端、中端和高端市場。二是我們還提供所有給信號鏈、處理器供電的電源IC。在IPCamera方面,我們可以提供RTC(時鐘管理芯片)、視頻放大器、視頻同步分離IC以及電源管理IC。
我重點介紹幾款Intersil的新產品。一是高精確度的時鐘管理芯片。一些特定應用場合如銀行、國家安全部門等的監控市場需要準確的定位時間,這就需要高精度的時鐘管理芯片,尤其是對器件的時間漂移要求非常苛刻。Intersil提供一系列時鐘管理芯片,像ISL120X系列,其中最新推出的產品ISL1202X系列,已經有很多客戶采用了它。它的特點是高精確度。
二是矩陣切換芯片,它的作用是切換監控系統中的攝像機。我們有ISL5953X系列,目前可以提供分為16×8(16路輸入,8路輸出,以下產品類推)、16×16、32×16、32×32幾種產品。這系列產品的特色以ISL59532為例,在每個輸入輸出端都集成了buffer(緩存)電路,從而節省器件的空間并降低了成本;帶廣播模式;接口非常靈活,帶有SPI接口,這是工業應用上與MCU連接最廣泛的接口;每個輸入端集成了一個直流恢復箝位電路;極佳的視頻DG/DP特性;串擾低。
三是模擬長線傳輸,這方面仍有它的市場空間,而且我們在這塊一直保持強勁的市場份額。目前的產品ISL9111/ISL9115/EL4543可以滿足信號通過五類線傳輸超過300米而沒有失真的要求。
四是同步處理芯片,它的功能是把輸入進來的圖像同步頭單獨提取出來以備處理。在這方面,ISL59885能從標準和非標準視頻輸入中提取同步時序信號,對于檢測不同格式視頻的同步十分重要。它支持HDTV和標準清晰度格式,還可以向下兼容。同時,它支持NTSC、PAL、SECAM、HDTV及非標準視頻,可以兼容非標準應用。
五是高性能視頻模擬前端專用芯片。我們的產品涵蓋從8位到10位的分辨率,采樣率高達275MSPS(每秒抽取百萬個樣本)。
海思半導體郝劍
構筑未來監控設備競爭優勢
從市場需求的角度看來,監控設備對設計穩定性、影像質量、成本和客戶定制化方面有要求。
SoC提高系統穩定性
影響監控設備穩定性的因素包括影像算法、儲存管理和機械件。DVR等設備為保證產品的技術優勢,往往在DSP上進行影像算法的優化,但卻因此忽略算法的穩定性。近幾年,經過市場的驗證,H.264已經成為主流的影像編譯碼算法,上游芯片廠商紛紛推出H.264的SoC芯片,使產品的影像質量和穩定性具有相當的優勢。
另一方面IP監控能夠提升影像質量。
影像質量分為兩類,包括預覽影像質量與錄像影像質量。如果預覽時影像質量清晰,可以適時預防危險發生,質量清晰的影像可以協助用戶在事故發生后迅速找到證據,追究責任。
傳統的監控影像分辨率一直無法突破D1(720×576或720×480)的瓶頸。在進入網絡監控時代后,IPCamera可以支持720P(1280×720)、130萬像素(1280×1024),甚至達到300萬像素(2048×1536)的影像分辨率。
而錄像的影像質量由于受到存儲空間的制約,只有采用更先進的影像編解碼技術,才可以在不增加存儲成本的前提下提高影像質量,例如,使用H.264影像編解碼技術。
大幅降低成本
系統成本包括設備的采購、工程安裝和系統維護成本三部分。其中以設備的采購成本競爭最為激烈,現在的安防廠商大多采用更高性能的處理器來提高產品整合度,確保成本優勢。
IPCamera的網絡化解決方案,可以大幅降低工程布線和供電設計,同時采用分散編碼與集中儲存的架構,可以大幅降低系統維護成本。
IPCamera使客戶定制更靈活
監控廠商在接到每一個訂單時,都必須根據客戶的定制需求為客戶量身打造產品。
傳統解決方案以DVR為中心,廠商必須在嵌入式操作系統上進行功能、接口的開發和定制,由于操作系統和開發環境的封閉性,導致研發成本過高,周期過長。
若采用分散編碼與集中管理的網絡化解決方案,把不變的規格,包括影響提取和編碼功能作為獨立產品,例如IPCamera可以把需要定制的功能如自動報警、權限控制等功能交由管理中心平臺處理。
而基于Windows開發的管理平臺,它具有靈活與低成本等特性,可以大大降低定制化成本,縮短市場開發時間,提高產品的競爭力。
總體來看,決定產品競爭優勢的細節不只是上述的穩定性、影像質量、成本和客戶定制化,還包括降低移動偵測誤報、提高語音質量(噪聲抑制和回波、聲抵消)等等。