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浅析安防后端NVR/XVR发展趋势

专访瑞芯微硬件开发中心经理 陈炜

在视频监控系统数字化、网络化、高清化、智能化的发展趋势过程中,网络视频监控系统的市场需求日益提升。随着安防行业的大范围涉及,尤其是平安城市、智能交通等项目的全面展开,监控场景趋向复杂化,监控点分散化,后端设备NVR/XVR的应用面逐渐扩大,对其性能要求不断提升。
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  在视频监控系统数字化、网络化、高清化、智能化的发展趋势过程中,网络视频监控系统的市场需求日益提升。随着安防行业的大范围涉及,尤其是平安城市、智能交通等项目的全面展开,监控场景趋向复杂化,监控点分散化,后端设备NVR/XVR的应用面逐渐扩大,对其性能要求不断提升。

  近日,瑞芯微推出全新安防后端NVR/XVR芯片方案RK3568,瑞芯微硬件开发中心经理陈炜借助此次方案的特性,向a&s阐述了安防后端产品的发展趋势。

  数据处理的稳定及高效性

  目前,以“NVR+IPC+监控平台”为核心的解决方案已经成为安防应用的标配模式,后端NVR/XVR与前端设备(摄像机等)、后端监控平台之间有着较大的联系,尤其在智能时代,对于后端的接入性能上提出更加严苛的要求,因此后端产品在架构设计及智能化应用上需要考虑得更多。

  要使得产品处理速度更快,必须要在硬件上下功夫。陈炜向a&s表示,寻找强大的核心处理能力的芯片,确保后端设备数据处理的稳定性及高效性是安防后端产品的关键。

  瑞芯微此次推出的RK3568,CPU为4核Cortex-A55,采用全新Arm v8.2-A架构,GPU为Mali-G52 2EE(双核心架构,图像API支持OpenGL ES 3.2, 2.0, 1.1),使得效能有效提升,同时采用22nm先进工艺,确保低功耗高性能。“安防智能化应用的三大关键基础要素是算力、算法及数据。随着人工智能在行业的广泛落地,智能安防对于算力的要求不断提升,瑞芯微在后端芯片的研发上,内置了瑞芯微自研第三代NPU RKNN,算力可达0.8Tops,支持Caffe/TensorFlow/TFLite/ONNX/PyTorch/Keras/Darknet主流架构模型的一键转换。”

  在编码方面,陈炜介绍,该方案支持市面上主流的4K H.264/H.265等多种格式高清解码、多路视频源同时解码及ROI编码,“随着H.265成为目前行业网络传输的主流,用户对于更高清的画质有着持之以恒的追求。后端产品通过网络接收摄像机传输的数字视频码率,进行存储管理,从而实现网络化及智能化的应用,因此后端设备更强调视频处理的稳定性及高效性。”

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  RK3568 NVR应用框图

  数据存储的安全及可靠性

  图像/视频的处理、储存、检索、备份是NVR/XVR的核心功能。随着高清化及智能化的趋势,存储的需求正在不断增加,后端在存储管理技术也在不断提升,如支持更多的硬盘接口,支持RAID技术,支持DAS、SAN、NAS等存储技术的兼容等。

  陈炜介绍,为了满足数据存储的安全及可靠性需求,瑞芯微后端解决方案有三大特点:一是支持丰富的DDR颗粒类型,包括DDR3/DDR3L/DDR4/LP3/LP4/LP4x,其次值得一提的是,支持DDR3及DDR4的全链路ECC,可满足工控等高可靠性产品的要求(32bit位宽,最高数据率3200Mbps),三是具有充裕的带宽设计,更能满足安防智能NVR/XVR场景需求。

  除此之外,为了进一步降低开发门槛,让更多的用户投入较少的资源便能快速开发出能够满足自身应用的产品,瑞芯微不仅支持SPI Flash+eMMC双ROM共存设计,满足差异化的双系统设计需求,而且可提供经测试验证的DDR核心模板及核心器件选型表,方便客户快速产品化。

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  RK3568 XVR应用框图

  能耗低环境适应性强

  在当下,安防后端产品经常会面临大容量的集中存储挑战,如果硬件之间的耦合度高,芯片功耗高往往会导致整体系统稳定性差。要解决这个难题,陈炜认为要从两方面入手:

  一是优化功耗控制技术,如瑞芯微自研S-Boost功耗控制技术,相比传统技术,在同电压下可使性能提升10%,同频率下功耗降低20%。结合22nm先进工艺的能耗优势,使安防后端产品的发热更均衡,高温环境下工作更可靠;二是降低设备待机模式耗能,如瑞芯微自研超级待机模式,LPDDR4X应用方案下,通过软硬件配合,整机功耗可降低到1.6mA(3.8V供电),可适用于对超低功耗有特殊需求的产品。

  目前,主流的NVR/XVR产品可对实时视频进行人体、车辆、人脸目标的检出、跟踪、抓拍并识别,充分挖掘监控视频的价值,服务安防大数据时代。后端方案提供商不仅会在算法上进行优化,减少神经网络系数的反复读取,降低芯片对于外部内存的带宽及容量需求,也会在工艺及硬件上寻找新的突破,在软硬结合下,进一步降低产品功耗提高产品性能。

  满足泛安防碎片化场景需求

  泛安防时代虽然意味着更大的机遇,但同时也存在信息碎片化、应用场景存在孤岛等挑战。但由于技术及场景受限,目前安防产品智能化应用还是呈现出了一定程度的同质化。为了打破这种困局,陈炜认为,需要有能满足多样化安防场景需求的方案,如产品功能上除传统的接入、存储、转发、解码应用,基于其高性能AI算力,还可在人脸对比报警、智能人车检索、越界预警、火警可视化预警等方面展开智能化应用,重构边缘价值。。

  这点在瑞芯微的后端方案上可以看出端倪。据陈炜介绍,RK3568拥有更灵活的IOMUX,引脚多功能组合应用,可根据产品需求选择,满足更多样的功能组合需求,同时支持多种视频输入输出接口,输出接口支持自带点屏,可支持三屏异显;输入接口可外接摄像头或用于扩展多路摄像头的输入能力。相较传统NVR/XVR方案,RK3568增加了本地显示输出接口及摄像头输入接口,实现显示一体化。

  在应对未来5G及WiFi6传输要求上,RK3568支持2路RGMII接口, 支持PCIE2.1,PCIE3.0,支持最多3路SATA3.0,2路USB2.0,2路USB3.0。PCIE接口使5G及WiFi6的高速率吞吐应用成为可能,实现对运营商和云服务等业务的支持。

  “以火警可视化预警功能为例,基于RK3568强大核心处理能力,支持以温升探测和烟雾探测为核心的安消NVR系统,可标注烟雾、火点等方位,视频联动快速核查,满足早期火情探测需求。瑞芯微的设计,旨在助力新一代智能化安防后端设备的全面硬件升级及产品落地,满足泛安防场景需求。”

  综上,泛安防时代的后端产品发展趋势主要体现在“快、稳、省、智”上,2021年围绕这几点,厂商在芯片与方案上将展开新的角逐,也将引领安防产品新的变革。


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