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迈入视频监控的新纪元H.264海啸即将来袭!

资讯频道文章B

    你以为只有金融海啸吗?在安防业界,一场蓄势待发已久的技术浪潮,明年也将席卷全球。如果你还认为H.264遥不可及,肯定大错特错!

    三、四年前,安防产业谈起H.264,就彷佛讨论“幽灵”是否存在一样,充满话题性,却又似乎不切实际。如今,随着芯片业者前仆后继地投入,H.26压缩芯片的研发与制造,2009年第二季之后,一线制造商的相关应用产品也将陆续浮上台面。H.264浪潮已经兵临安防产业的城下,你准备好迎接这个改变了吗?

H.264是什么?
    H.264是一种高度压缩视频编译码格式,与MJPEG、MPEG-2、MPEG-4来自同一体系,被视为MPEG-4的升级版,可以利用超低的数据传输速率,提供更好的画质,而且已被下一代的行动通讯系统3GPP(3rd Generation Partnership Project)采用,作为视频传递的新标准。

    H.264最大的好处,就是降低信息储存空间与所占带宽,在相同的视频分辨率之下,使用H.264格式压缩所得出的视频数据量大小,约只有用MPEG-4视频容量的一半,更只有MJPEG的九分之一。

    这意味着采用H.264的DVR,可以存得更多、更久,也代表采用H.264的网络摄像机,在输送视频数据到Hybrid DVR或NVR的过程中,可以减少带宽的使用量,避免造成网络塞车,却同时拥有更好的视频质量。

    H.264的编解码格式可以被应用在许多领域,包括网络影音平台、高画质数字电视、影音储存播放工具(蓝光系统、HD DVD)等。当然,对于视频数据储存需求格外庞大的监控业来说,更是期盼已久的视频压缩技术!

H.264为何不再遥远?
    然而,究竟是什么原因,让H.264能够铺天盖地席卷而来?

    可取国际研发部总监邱忠贤认为,造就H.264时代主要有两个原因,其一是由于监控视频的呈现,还没有一定的标准,因此发现能让压缩比更好,而且画质更清晰的H.264算法,有助于提升使用者升级的需求。

    更重要的是,当安防IC逐渐朝向SoC(System On Chip)的方向发展,使得制造成本大幅降低。邱忠贤说,目前,使用H.264与MPEG-4芯片而发展出的低阶DVR机种,两者的价格已经相当接近,有些H.264 DVR的机种,甚至比MPEG-4 DVR的成本还低了5~10%,而且MPEG-4单机型DVR(Stand alone DVR)出货的视频规格多半是CIF 120fps,H.264 DVR的机种,却是从CIF 240fps起跳,这表示制造商能以更划算的成本,使用到更好的技术,因此更加强了采用H.264的力度。

    如今,随着安防业上游供货商动作频频,原本“只闻楼梯响”的H.264浪潮,不仅来势汹汹,更可望掀起一股难以抗拒的时代交替革命!而业界人士皆预估,这一波H.264的时代可望持续4〜5年。

    邱忠贤指出,H.264的技术复杂难度,约比MPEG-4高一倍,表现的效能却只再提升20%,显示压缩技术发展,已经渐渐面临瓶颈,越来越难突破,这也表示,越晚出炉的压缩技术,在市场称霸的时间也会越久。[nextpage]

芯片商纷纷研发H.264压缩芯片
    目前市面视频监控设备的压缩规格,虽仍以4路MPEG-4为主流,不过,来到安防产业最上游的芯片市场,你会发现,厂商间的H.264竞赛,早已烽烟四起。不论是透过SoC或DSP芯片进行视频压缩,H.264规格都是他们共同前进的目标。

中、台、韩 抢夺H.264 SoC先机
    2007年,台湾的升迈科技率先推出应用在DVR的H.264整合性单芯片(SoC)GM8180;之后,中国的海思半导体,也不遑多让地推出Hi3511,是安防界第一颗加入MUX功能的H.264 SoC,且已开始量产。

    为了不让海思一系列的H.264 SoC专美于前,升迈科技在2008年底再接着推出GM8185,除了包含MUX功能,更提升了SoC内含的CPU运作速度,以及Real-Time的成像质量,颇有较劲的意味。

    而同样来自台湾的京磊,也即将推出H.264的SoC,强调单颗芯片即可同时处理四路D1视频的压缩与解压缩。同时加上内建的USB及PCI(Peripheral Component Interconnect,由Intel所发表的另一种局部总线方式)等功能,不需外挂太多组件,可降低客户使用于系统上的材料成本。

    此外,身为安防IC霸主,韩国也不是省油的灯!包括PentaMicro、Nextchip、Intime、IVNET、SoftLogic、A-logics等,目前也都有计划地发展H.264压缩芯片。

DSP厂商全力迈向H.264
    如果连投资金额庞大的ASIC芯片商,都已经如此大刀阔斧,相对升级容易的DSP芯片商,当然更要全力朝H.264的技术发展。

    运用压缩软件执行的DSP压缩方式,相对于ASIC,有更高的设计弹性,客制化的需求可以藉由更改软件程序而获得变化,更是一个可程序化的扩充平台。

    代理SPI的迈吉伦科技产品项目经理王瑞麟表示,SPI在2009年会推出新一代产品Storm-2,不但使用H.264技术,且单颗可压缩8路D1视频(或各4路同时压缩解压缩),体积小、低功耗,而且即使客户升级至下一代芯片,Storm-1软件仍可沿用。

    Stretch亚太地区业务拓展总监Joe Hanson则表示,Stretch今年已在既有的硬件IC平台上,推出新的韧体(firmware upgrade)来支援H.264格式及相关应用,2009年初更升级到最新的H.264 / SVC(scalable video coding)格式,客户只需沿用一样的硬件芯片即可。

    而台湾也有凌阳核心科技跨入这块领域,该公司发展的DSP,除了利用可程序化的编码平台与压缩软件,让客户进行客制化的视频压缩处理,对于重复性、规则性的运算工作,也有多媒体数据引擎进行加速,同时兼顾压缩设计弹性与效能。

前端芯片更强调输出高画质
    有趣的是,前端的芯片商,也纷纷推出可输出更多路、更强调高画质的视频处理芯片(ADC、MUX)。

    例如Techwell在2008年年底推出的TW2880,就是安防界首创加入VGA的16路MUX芯片,让前端直接可同时输出6路VGA视频。而该项产品推出的意义,正代表Techwell也看到H.264视频压缩技术的发展前景。

    Techwell也不讳言,该公司大部分客户目前正积极评估或着手开发H.264的解决方案,预估最快在2009年的第四季,多数客户就会销售采用H.264压缩格式的新产品。[nextpage]

    在产品方面,虽然大多数制造商目前在台面上,还没有太多采用H.264技术的产品,却不代表私底下没有动作。当H.264的压缩芯片频频发表之际,其实也代表制造商对于推出采用H.264芯片的产品,早已跃跃欲试。

    邱忠贤就十分看好H.264未来在安防市场的需求,并表示从明年开始,可取国际就要全力加速H.264压缩格式的普及化,从低阶到高阶DVR机种,将全面涵盖。此外,也有业界人士透露,包括台湾的升泰、慧友、彩富、深微在内的安防设备制造商,其实也已经选定配合的芯片供货商,正进行H.264的产品开发,预计最快在2009年,就会陆续有相关的产品问市。

    由上可知,不论是核心组件端或系统制造端,H.264技术都已成为各大领导品牌的发展重点。

    更重要的是,在芯片商的计划方面,从前端高画质的视频处理芯片,到后端的H.264压缩芯片,一应俱全,技术上已能够串连出H.264的运作核心方案。而从制造商的动作看来,不论是大众化或高阶市场的H.264产品需求,都有制造商去卡位经营,产业的上游供应链,显然已有备而来。这样的发展,再次证明了H.264“海啸”,最快在2009年就会全面来袭!

安防的新局面SI的新机会
    而面对未来一年之内,以H.264压缩格式发展而出的安防设备,很可能将倾巢而出的情势,对于系统整合商(SI)与工程商来说,面临的产业环境,也将变得有所不同。

    最明显的就是,使用者的需求,将会整体提高。代理Stretch的彦阳科技业务协理林振荣表示,使用者对于安防产品的功能,永远不会满足,一旦采用H.264技术的产品越来越普及,价格也越来越有竞争力,自然就会成为使用者的优先选择,而原本在MPEG-4时代被归属于中高阶市场的视频质量,在H.264时代,可能仅达到低阶市场的基本要求而已。

    除此之外,邱忠贤表示,H.264时代来临的速度,可能会比预期还要快许多。因为在半年前,该公司采用H.264压缩格式的DVR,出货量还挂零,如今却已高达出货量的7成,呈现快速成长。

    邱忠贤并预计,到了2009年第二季时,采用H.264规格的DVR市场需求量,将会与MPEG-4规格的DVR,旗鼓相当,然后逐渐将采用MPEG-4规格的DVR,从主流市场淘汰出局。

    由此可知,在能呈现更高的压缩率、更好的视频质量,甚至更低的价格下,采用H.264技术的安防产品,未来势将出现非常强劲的成长!

    因此,过去没有把H.264“放在眼里”的SI/工程商们,从现在起,为了避面错失商机,请务必留意H.264技术的发展动向,并积极做好调整设备库存、施工方法与系统整合的管理与布局。

    此外,从以往的经验来看,过去一颗提供安防产品应用的压缩芯片,一旦研发成功,至少会红3〜5年。不过,这个周期目前却逐渐缩短中。因为安防设备的淘汰速度,越来越快,采用H.264技术的安防商品,虽然可望快速打开市场、创造商机,却也可能很快就面临杀价竞争的挑战,因此,SI/工程商提供的规划服务能力及附加价值,未来也将更加重要。

    而面对上游芯片商争相推出H.264产品,系统制造商也该培养撰写应用程序的能力,懂得将核心组件做最大化效能的应用,才能让自家设备成为市场宠儿。

    H.264来势汹汹,这将是领先群雄的商机,还是惨遭出局的险境?就看产业上下游业者如何奋力一搏![nextpage]

   SVC新标准 H.264再升级
    一般我们所谈到的H.264其实都属于H.264/AVC(Advanced Video C o d i n g)规格,不过在2008年年初,国际电信联盟远程通讯标准化组织又通过另一个新的标准规格H.264/SVC(Scalable Video Coding),业界人士表示,透过这项进阶的技术,能再有效提升H.264的高压缩效能。

    在H.264/SVC中,除了采用H.264/AVC的压缩特性,更创新之处在于使用“可阶式”的压缩方式来达到视频的可阶性编译码,也就是说,它将多幅的视频内容压缩成一层层不同的图层(详见图一),由下往上,每爬升一层,就提高视频分辨率或增加每秒显像张数,达到呈现高画质与动态清晰视频的目的。




    这样的突破带来几个好处。首先是更节省储存空间,一般来说,DVR的硬盘空间若已存满,就必须外接硬盘把数据存出,否则就得要全部删除,不过因为H.264/SVC“可阶式”的压缩方式,使用者可以选择保留最基础分辨率的视频图层,把其余较占容量的高解析图层删除,储存空间更节省,一颗硬盘能够储存更久!

    另外,更大的好处在于,“可阶式”压缩方式,是在源头一次完成多种分辨率层次的压缩,随着使用单位传输带宽及浏览工具的不同,可直接抽出或堆栈出适合的视频层次传送过去,同时满足最佳的浏览与储存格式,而不须再重复转码 (transcoding)的动作,可说是“双串流 (dual stream)”的再进化(详见图二)。



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