高清網(wǎng)絡攝像機芯片方案對比之安霸VSTI

1、網(wǎng)絡攝像機目前的主流解決方案 核心的網(wǎng)絡攝像機解決方案一般都是采用一個芯片來完成視頻壓縮和網(wǎng)絡服務器的核心功能，目前，網(wǎng)絡攝像機的主要解決方案有DSP和ASIC兩大陣營，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行一個分析。美國德州儀器(TI) TI公司是世界上最知名的 DSP芯片生產廠商，其產品也應用最廣泛，TI生產的TMS320系列DSP芯片廣泛應用于各個領域，DM642是TMS320系列中性能應用最廣泛、專為視頻應用而優(yōu)化的高速數(shù)字信號處理器(DSP)，由于TMS320系列DSP芯片具有價格低廉、簡單易用、功能強大等

2、特點，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用在網(wǎng)絡攝像機、高清視頻、視頻服務器等行業(yè)中。 日前，TI又推出四款基于DSP的新型數(shù)字媒體處理器：達芬奇處理器(DaVinci)。這四款新型TMS320DM643X處理器是達芬奇技術中首批僅基 于DSP的產品，結合了增強型DSP內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解析度實現(xiàn)高達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%。達芬奇平臺的開發(fā)又使網(wǎng)絡攝像機監(jiān)控解決方案在各行各業(yè)中的廣泛應用向前邁出了重要一

3、步。 美國模擬器件公司(ADI) ADI公司在DSP芯片市場上也占有一定的份額，先后推出具有自己特點的DSP芯片，其Blackfin系列的DSP具有功耗小，運算能力強的特點。其中的BF531具有非常好的性價比，批量價格只有5美元，比較合適在低端的網(wǎng)絡攝像機的方案中采用，不過現(xiàn)在BF531只能處理到CIF的MPEG4編碼，在很多對于圖像清晰度要求高的場合無法滿足。另外ADI還有一款BF561也是比較合適的產品，這是一個雙核的DSP，能夠處理到D1的分辨率。 臺灣映佳(Imagia) 映佳最近在視頻監(jiān)控行業(yè)發(fā)展不錯，在網(wǎng)絡攝像機市場上面，已經(jīng)有一些攝像機廠商開始采用映佳的產品。映佳的解決方案是AS

4、IC的方式，采用的壓縮算法是標準的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可，同時映佳還提供比較完整的網(wǎng)絡攝像機的解決方案，并且可以提供在應用軟件上面強大支持。 華為海思(Hisilicon) 海思半導體是華為投資的半導體公司，在數(shù)字媒體方案推出標準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)，其中重點的方向就是網(wǎng)絡攝像機市場。Hi3510內部有一個ARM9的處理器，同時推出標準H.264的硬件壓縮處理器。該產品一經(jīng)推出就在

5、市場引起很大的震動，雖然現(xiàn)階段Hi3510在D1的處理方面還有些不成熟，但是由于是標準H.264的產品，相信在市場方面會逐步獲得行業(yè)的認可。另外：國內ipcam主要的芯片和解決方案提供商為臺灣公司，廠家所做的主要是外觀設計、功能擴展，真正有研發(fā)實力的不多。應用比較多的芯片廠家有臺灣映佳、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，所以大部分廠家會選擇映佳的芯片和解決方案做二次開發(fā)。映佳：方案優(yōu)點是成品便宜,缺點是畫質較差,延時較大,不便用于大型項目智源：畫質較好,成品價格一般,缺點是本身芯片的不穩(wěn)定性,導致死機,重啟,掉線等怪問題海思：目前比較穩(wěn)定的方案之一,無

6、智源的缺點,畫質略差于智源.但升級后的芯片與智源畫質持平,價格適中.TI的方案：目前波粒和?？翟谧?價格適中。另外說下,穩(wěn)定性及功能除了硬件以外,軟件也是占用了相當大的一部分.希望買家也多試試軟件.一個好的廠家,在軟件這方面沉淀很深的。低端是映佳，這個沒錯，還有比映佳更低端的這個就忽略了。中端應該是 智源 海思 inkuit 也是做中端產品基本上用的幾個方案之一。至于高端是TI，這個各有各說法，看項目實際需求了，目前波粒和?？翟谑褂迷摲桨?。高清網(wǎng)絡攝像機芯片方案對比之安霸 VS TI高清網(wǎng)絡視頻監(jiān)控發(fā)展到今天，市場也開始進入真正的高清時代，諸多的有實力的高清攝像機廠家的產品線也逐漸完善起來，高

7、清網(wǎng)絡視頻監(jiān)控的配套產品有更加豐富和成熟。與此同時困擾很多人的高清網(wǎng)絡攝像機與后端平臺或者與后端NVR互聯(lián)互通的問題也在逐漸迎刃而解，這得益于各個方案研發(fā)公司、生產廠家、平臺商、標準協(xié)議組織都不遺余力的在網(wǎng)絡攝像機協(xié)議對接這塊投入了大量精力，使得高清網(wǎng)絡攝像機與第三方設備或者軟件平臺的對接不在像早期那么尷尬?，F(xiàn)階段面向市場的高清推廣商以及用戶本身面對紛繁復雜的高清芯片方案、高清品牌，同時也被諸多的高清概念、產品宣傳弄得暈頭轉向。一些公司在產品導入階段感覺很多產品都不錯，但有時候細看有些又有很大的差距，反復琢磨后便會想到是否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品做得比較好，

8、用的什么方案，資深一點的用戶在看到我們的高清網(wǎng)絡攝像機產品時偶爾也會提出疑問：你們的攝像機是用的什么方案？等等一系列的問題一直都是很多人所關心的問題。前段時間從相關媒體上還看到一則消息說在“安防之都”深圳搞了一個TI、海思、Ambarella高清方案的PK論壇?？梢娙藗儗Ω咔寰W(wǎng)絡攝像機使用什么樣的芯片方案本身還是非?？释哪撤N程序來講，選擇一個合適的方案是很重要的，關系到后期產品面向市場的定位、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、一下目前關注度比較高的兩個方案：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，我將先從兩家方案公司簡單的背景介紹開始逐一為大家梳理。公司背景介紹TI是美國德州儀器的簡稱，總部位于美國德克薩斯州的達拉斯，是全球知名的半導體企業(yè)，主要從事模擬電路和數(shù)字信號處理技術的研究，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)有著廣泛的應用。TI成立之初是一家使用地震信號處理技術勘探原油的地質勘探公司，1951 年更名為現(xiàn)用名的德州儀器公司，其后逐漸進入半導體市場。當安防領域的視頻監(jiān)控從模擬階段發(fā)展到數(shù)字壓縮處理階段后，TI在安防視頻壓縮領域逐漸

10、暫居主導地位。高清視頻監(jiān)控領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)界的技術領導者，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，安霸技術也得到廣泛應用，大量來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視頻壓縮標準的高集成SoC芯片，集成了各種關鍵系統(tǒng)功能，提供高性價比的高清整體解決方案，在H.264高清專業(yè)廣播編碼設備市場擁有近90%的市場。現(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，而在國內能夠從A2到A5系列都有深入開發(fā)，有深厚技術積累，并能規(guī)模轉化為實用的高清視頻監(jiān)控產品的公司屈指可數(shù)。綜合評述：從兩家公司的背景和發(fā)展歷程可以看出，TI在半導體領域有強大的綜合實力，特別是在標清時代與海思、NXP（原飛利浦半導體）等壓縮方案的角逐中全線勝出，比如國內比較主流的?？怠⒋笕A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)?？磥矶急容^年輕，屬于新生代，但安霸團隊有個明顯的優(yōu)勢就是從一開始就專注于視頻壓縮技

12、術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的血統(tǒng)。傳統(tǒng)的廣播編碼領域的深厚積累，到現(xiàn)在引入安防高清IPC解決方案都顯示出了無與倫比的先天優(yōu)勢。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，其實在這之前還有款DM355,不過DM355只能支持MPEG4編解碼算法，但MPEG4的劣勢相信大家都已經(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入門高清級的壓縮

13、方案在如功耗、編碼效率、畫質等方面的性能表現(xiàn)并不理想，但由于其TI在DVR時代的應用慣性，還是有很多高清IPC整合廠家選擇它，包括國內主流的大品牌。鑒于DM365的諸多缺陷，TI迅速推出DM368彌補在高清IPC解決方案上的差距，DM368可實現(xiàn)多格式的1080P/30fps壓縮，包括了H.264編解碼等在內；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，同時畫質和碼流方面有一定提升。安霸目前提供給安防領域的方案主要有A2和A5系列，A2作為初期導入的一個系列在高清I

14、PC領域名噪一時，早期高清市場唯一可做1080P全高清全幀率壓縮的高清IPC方案，其銳利的畫質和較低的碼流讓同時期很多其他同類方IPC方案望塵莫及；但A2作為初期導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的降噪處理、圖像增強濾波，以及電子防抖動等技術。A5s 方案擁有多通道視頻編碼器，支持高達14MP像素的視頻編碼，先進的3D MCTF 降噪技術和寬動態(tài)處理功能，支持多達四路的視頻流（其中兩路視頻流可達108

15、0P/30fps+800x600P/30fps）。采用了先進的45納米芯片工藝及豐富的I/O設備，可將A5s的eBOM縮減到最小，可讓產品適用于多樣化的外形，同時期低功耗這一特性被充分的展現(xiàn)了出來，其原有的銳利的高清畫質、低碼流、多碼流輸出等優(yōu)勢也表現(xiàn)得更加優(yōu)秀，保持了一貫的優(yōu)勢。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；但就單個高清IPC這一領域來說安霸更有優(yōu)勢，這主要是由于TI更注重于傳統(tǒng)的監(jiān)控市場，其主要目標是多路D1編碼，這也是TI的強項，同時由于DM365和368的主頻和性能

16、比起安霸A5s系列來說要低，而且安霸一開始就專注于單個高清IPC方案的研究，沒有原來傳統(tǒng)多路標清市場的困擾，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路碼流同時輸出（碼流可獨立調節(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情況下1080P/30fps可做到2Mps的高效率網(wǎng)絡傳輸。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方案主要技術規(guī)格比較下表主要對兩個方案的主要參數(shù)做了比較，這里

17、有必要強調一下，方案本身的技術規(guī)格雖然能體現(xiàn)一定性能優(yōu)勢，但這種比較并不能決定選擇了誰家的方案就一定能做出優(yōu)秀的產品。相信大家都能理解，高清IPC的外圍設計、產品的功能目標定位、產品市場的定位以及對高清IPC的經(jīng)驗積累和技術沉淀都可能會左右最終產品的實際性能。舉個淺顯的例子，早期做TI365的有做的不錯的，也有很多廠家失敗的；安霸雖然方案本身優(yōu)勢多一點，但由于是新切入安防市場的，很多沒有高清沉淀的廠家望而卻步，或者勉強做出來的產品千差萬別；再比如你配置臺式電腦，如果你只選擇了一顆頂級CPU，并不代表你這臺電腦就能有頂級的性能，因為還有主板、內存、顯卡、硬盤這些外圍呢？甚至不同的操作系統(tǒng)的選擇也

18、會體現(xiàn)出不同的性能，這只是舉了個不是很嚴謹?shù)睦?，但能說明一定問題的。方案類型/技術規(guī)格安霸TI方案架構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未知實際應用優(yōu)勢在實際應用當中方案本身的優(yōu)勢會通過最終的產品體現(xiàn)出來，比如當組建高清網(wǎng)絡傳輸系統(tǒng)的時候，我們在保持一個較好的高清畫質的前提下盡量節(jié)省帶寬資源，這帶來的無疑是傳輸結構的簡化和資源的有效利用，特別是在大型的高清網(wǎng)絡視頻監(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)絡傳輸碼流，而同期的方案在2Mbps碼流時長時間持續(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，甚至有時候出現(xiàn)不能完成壓縮的現(xiàn)象。這是個很有意思的比較，因為當基于安霸方案的攝像機廠家在宣傳這個優(yōu)勢時其他方案廠家也跟著宣傳，有點類似模式時代的參數(shù)跟風現(xiàn)象，但做不做得到只有用戶自己長時間測試過后才知曉其真?zhèn)巍：髞戆舶泽w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的綜合性能，這里說的效果當然是指畫質、解析度等綜合指標。比起盲目從技術參數(shù)上跟風的廠家，安霸體系的廠家更愿意用自身實際有效的技術指標去為客戶解決問題。上面說到高清畫質、低碼流為網(wǎng)絡傳輸帶來了優(yōu)勢，同樣低碼流為高清后端存儲解決方案也提供了至關重要的依靠；這里同樣有個基本的概念：就是前端攝像機高清視頻壓縮過后通過網(wǎng)絡傳輸回后端的視頻流大小決定了后端存儲投資的大小。高清網(wǎng)絡視頻監(jiān)控在給用戶帶來震撼的視覺沖擊的同時，后端存儲投資收益不可忽視。同樣畫質的720P或者1080P，碼流每增加1Mpbs，那么后端的存儲硬盤等介質、以及存儲服務器等相應會增加，而這類投資稍微控制不