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高清摄像头技术瞄准监控市场

上网日期: 2011年10月11日 ?? 作者: Sundar Vanchinathan ?? 我来评论 字号:放大 | 缩小 分享到:sina weibo tencent weibo tencent weibo


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关键字:高清摄像头? 监控? 视频压缩技术?

软件和硬件处理

工程师可以采用基于软件或硬件的方式来实现数字监控模块。

目前市面上的许多数字系统都采用运行在基于CPU的昂贵系统上的软件来处理视频。这种技术面市时间短且具有高灵活性,但是与硬连线系统相比,成本和功耗较高、性能较低。

此外,与基于硬件的同类摄像头方案相比,基于软件的方案需要大得多的半导体器件。采用现成的GPU、以软件为中心的设计的实现成本相当高。

相比之下,基于硬件的ISP采用专用ASIC处理链和最少的软件来执行计算和压缩任务。与可编程处理器架构相比,采用这种处理器可以实现更小、成本效益更高的硅裸片面积,从而降低制造成本和功耗,同时提高性能。

值得注意的是,虽然这种技术的昂贵ASIC设计成本对于大批量应用来讲还可以接受,但不太适用于小批量专有应用。不过,随着市场的增长和进一步巩固,监控设备数量与日俱增,基于硬件的ISP和视频压缩引擎有望开始主导市场。

除了ISP之外,每个视频采集模块都包含一个内置视频编码器。(数字视频编码器实现方案同样需要在硬件和软件架构之间权衡。)经过压缩的视频图像通过有线或WiFi以太网传输,以便保存在DVR上或者进行实时观看。还需要采用出色的编码器来保持视频质量,同时降低传输速率和存储大小。

高清显示器一般允许在单个屏幕上查看来自多个摄像头的高分辨率图像。摄像头与观看装置的物理距离需满足能够在两个不同的ASIC上实现视频采集和播放功能的要求。

采用低功耗ASIC的视频采集功能可以通过电池供电的无线摄像头来实现,这样可以根据监控需求,更加方便地安装或拆除摄像头。

ISP/ASIC集成

Silicon Image公司是高清数字音频/视频连接标准HDMI的创始人,这种标准引领了消费市场从模拟视频向数字视频转变的进程。Silicon Image的camerIC ISP和cineramIC视频解码器内核可以提供兼具高质量和低成本的解决方案,满足日益增长的监控市场大批量应用需求。

将ISP集成到ASIC中可以免去独立的ISP芯片。采用camerIC ISP的硬连线方案可以降低总系统成本和功耗。

例如,在以30帧/秒的帧速率处理高清视频时,内核仅利用30Mips的CPU性能即可实现以下特性:

CMOS传感器:集成式ISP几乎可以支持来自所有供应商、最高6400万像素分辨率的所有CMOS传感器。

分辨率:本例中的这种IP内核支持高清分辨率(和更高分辨率)的高质量静止和视频图像。ISP还支持双通道,可利用多个摄像头实现3D成像。

裸片尺寸和成本:完整的ISP采用近700k个门,因此可以最大限度地降低ASIC裸片面积成本。

功耗:ISP采用极低的时钟速率,用于便携式应用时仅消耗125兆瓦(采用40纳米工艺)的功率。camerIC最初就是用在手机和其它便携式设备中,这使其非常适合低功耗远程摄像头方案。

接口:camerIC-3D/64MP IP内核同时支持并行和串行输入接口以及各种CPU和内存系统接口。CMOS传感器通过支持兼容ITU-R BT.601和BT.656的数据的并行接口将数据发送到ISP。在与CPU或内存通信时,同时支持32位AHB和BVCI/PVCI。

Silicon Image公司还提供低功耗H.264视频解码器(cineramIC IP内核),这种解码器可以并行解码多达16个高清视频流,并且几乎不使用任何软件。该解码器可以集成到播放模块中,满足需在监控室中显示多个视频流的安防应用。

3D支持

未来的监控系统需要支持3D视频采集,从而实现更高的图像识别能力和质量。上述ISP和H.264视频解码器实例都支持3D多传感器处理。

随着全球监控市场的不断增长以及从传统的模拟系统向数字方案的转变,数字摄像头和视频压缩技术将发挥越来越重要的作用。采用基于硬件的ISP和视频解码器的方案可以达到高质量和低成本的最佳契合点。

本文来自《电子工程专辑》2011年10月刊,版权所有,谢绝转载。


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