决胜数字视频监控未来的利器 - 安防知识网

数字信息产业的发展以计算和通信两大方向为标志，由此又衍生出许多新兴市场，数字视频监控正是其中极有生气、极具活力的应用领域。那么在这一领域中，厂商决胜的关键又是什么呢？

纵观数字视频监控各个发展阶段，技术创新是其最显著的特征，而推动数字视频监控发展的动力则在于数字视频技术与处理平台相辅相承的不断超越。从数字信号处理器（DSP）到数字媒体处理器，再到数字媒体单片系统（SOC）平台，每一次超越都为更新的技术提供了更大的空间。面向未来数字视频监控的创新和竞争，更强大的技术手段的运用将是致胜的关键。

数字化的必由之路
数字视频监控与传统模拟闭路电视系统在多年前的首度交锋也许并未锋芒毕露，但至少对模拟系统的地位有所动摇。如果说模拟闭路电视系统曾是视频监控的代名词，那么这种看似直观又简单的系统，其实在功能上难免流于有“监”而无“控”之实，因为一方面摄像机所拍影像是以顺序记录下来的，要去查看就非要倒带不可；另一方面，点对点同轴线缆式的结构特点也决定了传输方式的单一，以及网络连接能力的不足。最早应用的数字监控系统基于MPEG1数字视频技术，虽然图像质量和实时性上差强人意，但数字化所带来的益处显而易见，比如数字存储方式易于查询和索引，而数字传输方式可以充分利用数据网络进行传输，也堪称是一种突破。早期的数字视频监控系统需要借助于一些数字媒体芯片，MPEG1视频监控系统一般采用专用视频编码器和通用音频编码器的组合方案，价钱虽然较为昂贵，但数字化的萌芽昭示了视频监控局面必将改观。

在短短几年后，当数字视频监控与传统模拟闭路电视系统全面交锋时，模拟系统的根基被动摇了。采用MJPEG或MPEG4的数字系统所显示出的图像的分辨率和实时性已经接近模拟电视系统的效果，而其综合的优势更是得以充分释放，这不仅表现在灵活的组网性能，还表现在智能处理或识别跟踪方面上的能力。当数字视频监控在真正意义上具有可“监”可“控”的实力时，模拟系统的地位就已经被彻底颠覆了。此时借助数字视频处理平台的壮大和丰富，数字视频监控的核心既可采用通用处理平台，也可采用专用音视频编解码器。不仅整体性能得到很大的提升，系统的价格也不升反降，这也就奠定了数字视频监控在市场的主流地位。

随着人们对数字视频监控期望值的增加，监控系统的形态和功能也愈趋复杂，其中在数字视频压缩率和图像清晰度上也有了更高的要求。因此，H.264作为一种高效的数字视频压缩技术能够一举成名便顺理成章。而H.264所具有的高压缩率一方面可以使数字视频存储量大大降低、数字视频在网络上传输所占用的带宽减小；另一方面在数据率较低的前提下实现大幅清晰图像的效果，如以往仅支持CIF 或VGA的图像，而现在加上D1。而此时数字视频监控的核心往往需要采用高性能的数字视频处理平台，这类平台在针对数字媒体处理应用的同时也开始兼顾数字视频监控的特殊应用。这种技术创新并没有给消费者带来负担，恰恰相反，从性能价格比上消费者得到的是更多的实惠。

数字化的进程始终在深化，由此给数字视频监控带来的机遇也是巨大的。这几年来全球数字视频监控市场的增长尤为迅猛，在中国每年的平均增长率大约为30%-40%。然而，数字视频监控所面对的挑战也是巨大的，因为未来的数字信息市场充满了融合的气氛。

数字化视频的核心
其实DSP与数字视频监控是有不解之缘的，正如DSP在人们的心目中留下的印象就是一种具有高性能的核心引擎，并且总是在不断地催生最新产品、推进新兴市场。数字视频市场的迅猛发展就得益于更高速度和性能DSP的不断更新换代，其中DSP几乎主导了数字视频监控产品和市场，同时在不同程度上影响到了IP机顶盒和IP可视电话等市场的进程。不仅如此，由DSP而演化出的数字媒体处理平台可以全面覆盖数字视频媒体处理产品。

在MPEG1时代，数字视频监控产品的主流为视频压缩卡，一般采用视频和音频的组合方案，视频由一个可以实现MPEG1视频编解码的专用集成电路（ASIC）来承担，而音频则大量采用TI的TMS320VC5402，因为这个具有100MIPS，即每秒处理1亿条指令的通用DSP在业界应用极广，在音频处理方面具有绝对优势。曾经有人用它设计出数字相机，虽然其速度和分辨率还有待提高，但这毕竟是一个很好的尝试。

到了MPEG4时代，数字视频监控产品除了视频压缩卡，还有嵌入硬盘录像机（DVR），而可选择的处理器平台已经有了很多种。当时TI的C6x高速通用DSP平台业已推出，其处理能力可以达到1600 MIPS，即每秒处理16亿条指令，完全支持MPEG4编解码。作为C6x系列平台中的一员，TMS320C6205可在数字视频监控产品中一显身手，而其最强劲的对手是PNX1300。两者均有处理CIF分辨率下MPEG4的编码能力，前者集成PCI接口，功耗较低而不需要散热器，最适于视频压缩卡；后者集成协处理器和视频接口，但功耗较高而必需加散热器，更适合嵌入式系统，特别是曾成功移植PSOS嵌入式实时操作系统。

当一个新兴市场崛起之后难免出现群雄割据的局面，另外的竞争对手来自通用媒体处理器BSP15，还有一些来自韩国的专用MPEG4编解码器。虽然由于各自有所突显的优势，因此市场上曾经有一些不同的产品推出，但在大市场的环境下却始终难成气候，原因在于：首先，任何一种全新的通用处理器将需要完善的开发支持体系，如果开始冲劲有余而后又底气不足，特别是后续产品难以为继，那么必然面临市场的强大阻力；其次，任何数字视频标准，在推出到商用需要不断完善，而专用编解码芯片很难以不变应万变，特别是ASIC一旦有所疏漏，将会连累到最终产品。这也是众多数字监控厂商最终坚持采用软件可编程的DSP的原因，不仅如此，他们还希望能始终把握主流方向。

客观地讲，在数字视频监控中很难说哪种平台最好，但需要看哪个厂商速度更快，且对产品的规划更强，技术支持更到位。TI在调整数字视频战略后厚积薄发，推出通用数字媒体处理器TMS320DM642，这一款具有承前启后能力和意义的器件，对全球数字视频监控市场具有极其深远的影响。它具有的4800MIPS的高速度、三个高性能双向视频接口以及所承诺低功耗能否顺利地满足数字视频监控系统日益提高的需求，还有在软件上视频编解码算法是否可以顺利实现升级或移植。以DM642为核心处理器，构建单芯片四路或更多视频系统，不仅支持MPEG4编码，而且也有能力支持H.264编码。DM642方便扩展多片应用，其扩展方式有多种，如PCI接口、HPI接口、EMIF接口，还有强大的视频口。目前常见的多片DSP的解决方案有两片、三片、四片用于8至16路的视频监控，甚至还有八片用于高端视频前端编码。DM642具有三种时钟版本，即720MHz/600MHz/500MHz，并还有不同配制软件和管脚全兼容的系列，便于用户自由选择和组合来开发差异性的产品。

数字媒体处理器的一个巅峰就是数字媒体单片系统（SOC），对于数字视频监控厂商而言，这或许可以成为决胜数字视频监控未来的利器。

数字媒体处理器的潜力
正是由于数字媒体处理器具有极大的潜力，从而吸引了许多数字监控厂商持续投入开发并钻研。这里可以以TI DM642的发展经历，来一睹数字媒体处理器在中国的发展情况。

2003年秋天，安徽创世科技公司在北京的国际公共安全展览会上，首先展出采用DM642的网络视频服务器，这是在他们具有C6211平台上成功移植的结果。之后，基于DM642他们又将MPEG4算法升级到了H.264,并且成功地开发了面向无线网络视频监控的H.264无线网络视频服务器。此外，北京泰可尚公司也凭借在C6x平台上的积累，在极短的时间内开发出基于DM642的MPEG4视频压缩卡，在转产成功后又开发出基于DM642的嵌入式产品。

不到一年，以DM642为核心的多路视频压缩卡、多路视频硬盘录像机、多路视频服务器的产品不断推出。2004年北京的安防展上，采用TI平台的产品几乎平分秋色。随着海康威视、成都德加拉基于DM642产品的量产，市场对DM642的认可度迅速增强。2005年深圳的安博会上，采用DM642的产品已经成为主流。在以DM642为核心特色化产品的开发上，浙江大华、南望图像、远通科技、上海迅特等公司均有独到之处。

采用通用软件可编程处理器DM642的数字视频监控系统可以进一步拓展多种增值应用，其中有两个增值应用开发最具有典型性。即：国内上海银晨公司在DM642上成功开发出来的人脸识别算法；国外Objectvideo公司同样在DM642上开发出的一套智能识别跟踪算法。

现在，TI媒体处理器的集大成者就是“达芬奇”平台，在这个强大的SOC中可以开发的资源将更加丰富，DM64+核心将使原有的DM642算法增加了再用性，而所集成的ARM9处理器所运行多种通用的嵌入式实时操作系统，全面地支持更多的应用软件。

针对网络视频的“七种武器”
在数字视频监控中发展网络视频将是一个具有很大前景的方向，其中具有代表性的产品包括网络视频服务器和网络摄像机，它们将具有更强大和更丰富的功能。对于网络视频处理平台可以有多种选择，我们不妨归结为“七种武器”。

通常，处理器可以分为这几类，横轴表示所提供的完整性和进行优化可实现的高价值，纵轴则表示所提供的创新的灵活性。

MCU不能是主兵器，因为功能太弱，但在应用中的控制还是必不可少。CPU最通用，可以是主兵器，但在处理视频性能和功耗上有所限制，因为内部不可能有那么多的并行流水处理。FPAG可算是强兵器，但硬件可编程带来成本的问题，高端不利批量生产，中低端性能受限。DSP则通过高性能的软件可编程的特色可以算是一件合适的兵器。ASIC在消费类产品中可能是好兵器，成本也较低，但是在成形后难以再有所变化，应用范围很窄。ASSP虽有一定杀伤力，而且完整性也较强，但同样在灵活性上略显不足。以“达芬奇”为代表的SOC称得上一件新式的有力武器，希望它能成为未来网络视频应用的利器。

下面就结合一个网络视频服务器中应用的具体实例来说明。

如果采用其它DSP来实现一个网络视频服务器方案，那么在外围还需要用到许多配套芯片，如FPGA用于IDE控制器和MMC/SD控制器，CPLD需要用于扩展USB接口和其他外部接口，还需要视频解码器接模拟视频输出。而采用“达芬奇”系列中的一款DM6446，一片DM6446可以省略五个芯片，从而降低一半成本，而由此带来的系统调试简便以及系统稳定性高等优点显而易见。该平台同时集成了优化的DM64+的核心，它所集成的ARM9处理器也可以有强大处理和控制能力。另外，所集成的视频处理子系统、视频加速协处理器无疑又是重要的系统资源，相信在对数字媒体处理器潜力挖掘的过程，也就是数字视频监控厂商不断超越自我表现的过程。