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高清網(wǎng)絡(luò)
公司背景介紹
TI是美國(guó)德州儀器的簡(jiǎn)稱,總部位于美國(guó)德克薩斯州的達(dá)拉斯,是全球知名的半導(dǎo)體企業(yè),主要從事模擬電路和數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)的研究,其具有代表性的DaVinci- DM3x ARM9視頻處理器解決方案在 有 著廣泛的應(yīng)用。TI成立之初是一家使用地震信號(hào)處理技術(shù)勘探原油的地質(zhì)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(jìn)入半導(dǎo)體市場(chǎng)。當(dāng)安防領(lǐng)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(lǐng)域逐漸暫居主導(dǎo) 地位。高清視頻監(jiān)控領(lǐng)域有代表性的解決方案是DM355、DM365、DM368。
海思(Hisilicon),海思半導(dǎo)體有限公司成立于2004年10月,前身是創(chuàng)建于1991年的華為集成電路設(shè)計(jì)中心,總部位于深圳。 海思的產(chǎn)品覆蓋無線網(wǎng)絡(luò)、固定網(wǎng)絡(luò)、數(shù)字媒體等領(lǐng)域的芯片及解決方案,成功應(yīng)用在全球100多個(gè)國(guó)家和地區(qū);在數(shù)字媒體領(lǐng)域,已推出網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控芯片及解決方 案、可視電話芯片及解決方案、DVB芯片及解決方案和IPTV芯片及解決方案。在2009-2012年,DVR芯片可謂風(fēng)生水起。在IPC領(lǐng)域有代表性的 解決方案是Hi3516、Hi3517、Hi3518A、Hi3518C、Hi3518E。
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(shù)領(lǐng)導(dǎo)者,主要提供低功耗、高清 視頻壓縮與圖像處理的解決方案。在電視廣播和廣電行業(yè)市場(chǎng),安霸技術(shù)也得到廣泛應(yīng)用,在H.264高清專業(yè)廣播編碼設(shè)備市場(chǎng)擁有近90%的市場(chǎng),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。在消費(fèi)攝像機(jī)市場(chǎng),安霸推動(dòng)開創(chuàng)出一塊多功能攝像機(jī)新領(lǐng)域。眾多世界頂尖品牌的數(shù)碼相機(jī)、DV、多功能運(yùn)動(dòng)攝 像機(jī)品牌包括Kodak, SONY, Samsung,GoPro等已經(jīng)正在使用安霸芯片。在安防監(jiān)控市場(chǎng),安霸利用超高畫質(zhì)視頻的領(lǐng)先技術(shù),推動(dòng)高清監(jiān)控?cái)z像機(jī)在安防的發(fā)展。安霸在業(yè)界率先 推出了基于最新H.264視頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)的高集成SoC芯片,集成了各種關(guān)鍵系統(tǒng)功能,提供高性價(jià)比的高清整體解決方案。安霸最初將A2系列引入到安防視頻 監(jiān)控領(lǐng)域,發(fā)展到成熟應(yīng)用的A5s系列,目前已發(fā)展到S2系列UHD超高清安防IPC解決方案。由于技術(shù)難度較高,在國(guó)內(nèi)能夠從A2、A5到S2系列都有 深入開發(fā),有深厚技術(shù)積累,并能規(guī)模轉(zhuǎn)化為實(shí)用的高清視頻監(jiān)控產(chǎn)品的公司屈指可數(shù)。
從幾家公司的背景和發(fā)展歷程可以看出,TI在半導(dǎo)體領(lǐng)域有強(qiáng)大的綜合實(shí)力,特別是在標(biāo)清時(shí)代與海思、NXP(原飛利浦半導(dǎo)體)等壓縮方案的角逐中全線勝 出,比如國(guó)內(nèi)比較主流的???、大華等都與其有莫大的聯(lián)系。在2013年之前,TI占據(jù)IPC市場(chǎng)70%-80%的市場(chǎng)份額,但是隨著安霸、海思在IPC市 場(chǎng)的發(fā)力,TI 芯片在IPC市場(chǎng)的份額有一定的下滑。TI就其本身策略而言,監(jiān)控類芯片在其業(yè)務(wù)中所占份額不大,入門技術(shù)門檻稍高,技術(shù)支持不是很完善,目前使用TI方 案的廠家逐漸減少。海思和安霸都是TI 在IPC市場(chǎng)上強(qiáng)有力的競(jìng)爭(zhēng)者,如果TI 后續(xù)不能推出像DM368 那樣有競(jìng)爭(zhēng)力的后續(xù)芯片,將會(huì)失去IPC芯片方案市場(chǎng)的主導(dǎo)地位。
海思早期做機(jī)頂盒,后進(jìn)入監(jiān)控領(lǐng)域,主要做后端DVR和前端數(shù)字?jǐn)z像機(jī)芯片,芯片產(chǎn)品定位于低端市場(chǎng),號(hào)稱安防界的MTK。從技術(shù)支持的角度來看,海思因 總部在深圳,對(duì)于研發(fā)廠商的技術(shù)支持比較到位。現(xiàn)在國(guó)內(nèi)專業(yè)領(lǐng)域的DVR和前端數(shù)字高清攝像機(jī)市場(chǎng)空間并不大,所以海思監(jiān)控業(yè)務(wù)收入應(yīng)不大,樂觀估計(jì)最多 有十來億收入。因此,華為不搞監(jiān)控專心搞智能終端業(yè)務(wù)是非常有可能的。對(duì)比起來,全球市場(chǎng)15億部手機(jī),華為一臺(tái)P6(用海思手機(jī)芯片)的出貨量都可能到 1000萬臺(tái),搞自己的智能終端垂直一體化可能更有意義一些。
相比較而言,安霸和海思從歷史發(fā)展和規(guī)??磥矶急容^年輕,屬于新生代,但安霸團(tuán)隊(duì)有個(gè)明顯的優(yōu)勢(shì)就是從一開始就專注于視頻壓縮技術(shù)與圖像處理解決方案的研 究,早期的MPEG和現(xiàn)在的H.264高清視頻壓縮都奠定了其高端高清視頻壓縮和圖像處理技術(shù)的血統(tǒng)。安霸在傳統(tǒng)的廣播編碼領(lǐng)域的廣播級(jí)3A技術(shù)、3D降 噪技術(shù)等方面的深厚積累,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(shì)。
綜合來看,在安防領(lǐng)域,海思因性價(jià)比在低端市場(chǎng)具有很大的優(yōu)勢(shì);安霸圖像效果好、碼流低、穩(wěn)定性好,在中高端市場(chǎng)如日中天;TI因后續(xù)研發(fā)不足,或逐漸被安防生產(chǎn)企業(yè)減少運(yùn)用。
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(shí)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(shì)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(jí)的壓縮方案在如功耗、編碼效率、畫質(zhì)等方面的性能表現(xiàn)并不理想, 但由于其TI在DVR時(shí)代的應(yīng)用慣性,還是有很多高清IPC整合廠家選擇它,包括國(guó)內(nèi)主流的大品牌。鑒于DM365的諸多缺陷,TI迅速推出DM368彌 補(bǔ)在高清IPC解決方案上的差距,DM368可實(shí)現(xiàn)多格式的1080P/30fps壓縮,包括了H.264編解碼等在內(nèi);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(shí)畫質(zhì)和碼流方面有一定提升。
海思在國(guó)內(nèi)DVR產(chǎn)品市場(chǎng)上占有7成左右的份額,并且在臺(tái)灣、韓國(guó)等海外市場(chǎng)已成為主力視頻監(jiān)控芯片供應(yīng)商。相比國(guó)際巨頭,海思芯片在成本控制等方面具有 很大優(yōu)勢(shì),已成為國(guó)內(nèi)領(lǐng)先的視頻監(jiān)控解決方案。海思提供的安防視頻方案中比較有代表性的是Hi3518和Hi3516等。Hi3516 采用 ARM Cortex A9架構(gòu),主要應(yīng)用于200萬像素級(jí)別的圖像壓縮處理。海思基于對(duì)國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)需求的深刻理解,在3518A、3518C的基礎(chǔ)上深化完善,及時(shí)推出了 Hi3518E。作為新一代民用IP攝像機(jī)SoC,Hi3518E集成新一代ISP,集成DRAM,POR,RTC,Audio Codec,Sensor電平轉(zhuǎn)換以及各種時(shí)鐘輸出等,將極大的降低IP攝像機(jī)的ebom成本。Hi3518E主要占據(jù)低端130萬像素模組及民用監(jiān)控市 場(chǎng),與海思DVR/NVR芯片相似的SDK設(shè)計(jì),能夠支撐客戶快速產(chǎn)品量產(chǎn),并實(shí)現(xiàn)DVR/NVR和IP攝像機(jī)的系統(tǒng)布局。Hi3518E解決了消費(fèi)類廠 家正面臨的諸多難題,內(nèi)嵌DDR的設(shè)計(jì)能進(jìn)一步降低方案商和制造商的生產(chǎn)成本和開發(fā)周期,尤其適合消費(fèi)類市場(chǎng)價(jià)格敏感和“短平快”的特點(diǎn),成為廠家搶占民 用市場(chǎng)的“利器”。
安霸目前提供給安防領(lǐng)域的方案主要有A2和A5系列,A2作為初期導(dǎo)入的一個(gè)系列在高清IPC領(lǐng)域名噪一時(shí),早期高清市場(chǎng)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(zhì)和較低的碼流讓同時(shí)期很多其他同類方IPC方案望塵莫及;但A2作為初期導(dǎo)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A5s系列。A5s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(qiáng)的降噪處 理、圖像增強(qiáng)濾波,以及電子防抖動(dòng)等技術(shù)。A5s 方案擁有多通道視頻編碼器,支持高達(dá)14MP像素的視頻編碼,先進(jìn)的3D MCTF 降噪技術(shù)和寬動(dòng)態(tài)處理功能,支持多達(dá)四路的視頻流(其中兩路視頻流可達(dá)1080P/30fps+800x600P/30fps)。采用了先進(jìn)的45納米芯 片工藝及豐富的I/O設(shè)備,可將A5s的eBOM縮減到最小,可讓產(chǎn)品適用于多樣化的外形,同時(shí)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(zhì)、低碼流、多碼流輸出等優(yōu)勢(shì)也表現(xiàn)得更加優(yōu)秀,保持了一貫的優(yōu)勢(shì)。
A5S也支持H.264 High Profile 5.0 1080P/30P編碼。安霸A5S系列是目前安霸監(jiān)控類產(chǎn)品中的主力,主要是用在監(jiān)控前端設(shè)備(IPC)上,可以接入主流sensor,實(shí)現(xiàn)IP一體化 攝像機(jī)。該系列芯片綜合表現(xiàn)效果良好,和其他廠家同類芯片比,在ISP、H.264編碼技術(shù)(支持多幀參考及CABAC編碼)、功耗上都有較大優(yōu)勢(shì)。
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(shí)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,其開發(fā)難度均較高,也很考驗(yàn)各研發(fā)廠商的硬件開發(fā)和軟件研發(fā)實(shí)力。但就單個(gè)高清IPC來說安霸更有優(yōu)勢(shì),這主要是由于TI更注重于傳統(tǒng)的監(jiān)控市 場(chǎng),其主要目標(biāo)是多路D1編碼,這也是TI的強(qiáng)項(xiàng),同時(shí)由于DM365和368的主頻和性能比起安霸A5s系列來說要低,而且安霸一開始就專注于單個(gè)高清 IPC方案的研究,沒有原來傳統(tǒng)多路標(biāo)清市場(chǎng)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(shí)輸出(碼流可獨(dú)立調(diào)節(jié)),最高可支持3MP@20fps, 5MP@12fps, or 10MP@3fps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(zhì)情況下1080P/30fps可做到2Mps的高效率網(wǎng)絡(luò)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。安霸早期主要從事消費(fèi)類產(chǎn)品如DV等領(lǐng)域的相關(guān)業(yè)務(wù),在ISP圖 像處理和編碼上比較有優(yōu)勢(shì),這些優(yōu)勢(shì)在其安防監(jiān)控芯片方面得到了很好地傳承和發(fā)揚(yáng)。因此安霸的產(chǎn)品最主要的特點(diǎn)就是圖像畫質(zhì)優(yōu)異,低碼流和低功耗。
而從海思芯片方案來看,海思希望快速占領(lǐng)國(guó)內(nèi)中低端市場(chǎng),因此芯片大規(guī)模集成,套片配套方案均可提供,且具有本地化的開發(fā)技術(shù)支持團(tuán)隊(duì),攝像機(jī)廠商可以快 速開發(fā)出新產(chǎn)品,所以海思在國(guó)內(nèi)低端的模組產(chǎn)品中具有較高的市場(chǎng)占有率,但這也造成模組類產(chǎn)品同質(zhì)化高。海思自購(gòu)入ASIC 的ISP后圖像效果有較大的提升,比如其中端Hi3516A產(chǎn)品,在紅外弱光環(huán)境下,靜態(tài)圖像畫質(zhì)及降噪均具有不錯(cuò)的表現(xiàn),但低照度下幀率會(huì)有較大犧牲, 而且在大面積運(yùn)動(dòng)物體場(chǎng)景下圖像會(huì)出現(xiàn)馬賽克效果。最大的瓶頸還是海思產(chǎn)品的碼流控制方面表現(xiàn)不是很好,碼率經(jīng)常限不住,而且發(fā)熱量較大。而海思產(chǎn)品所謂 的“高性價(jià)比”,在中端產(chǎn)品線中似乎并不太明顯。
IPC方案主要技術(shù)規(guī)格比較
下表主要對(duì)TI、海思和安霸方案的主要特點(diǎn)做了比較,這里有必要強(qiáng)調(diào)一下,方案本身的技術(shù)規(guī)格雖然能體現(xiàn)一定性能優(yōu)勢(shì),但這種比較并不能決定選擇了誰(shuí)家的 方案就一定能做出優(yōu)秀的產(chǎn)品。相信大家都能理解,高清IPC的外圍設(shè)計(jì)、產(chǎn)品的功能目標(biāo)定位、產(chǎn)品市場(chǎng)的定位以及對(duì)高清IPC的經(jīng)驗(yàn)積累和技術(shù)沉淀都可能 會(huì)左右最終產(chǎn)品的實(shí)際性能。舉個(gè)淺顯的例子,早期做TI365的有做的不錯(cuò)的,也有很多廠家失敗的;安霸雖然方案本身優(yōu)勢(shì)多一點(diǎn),但由于是新切入安防市場(chǎng) 的,很多沒有高清沉淀的廠家望而卻步,或者勉強(qiáng)做出來的產(chǎn)品千差萬別;再比如你配置臺(tái)式電腦,如果你只選擇了一顆頂級(jí)CPU,并不代表你這臺(tái)電腦就能有頂 級(jí)的性能,因?yàn)檫€有主板、內(nèi)存、顯卡、硬盤這些外圍呢?甚至不同的操作系統(tǒng)的選擇也會(huì)體現(xiàn)出不同的性能,這只是舉了個(gè)不是很嚴(yán)謹(jǐn)?shù)睦樱苷f明一定問題 的。
方案類型 | 安霸A5s | TI DM368 | 海思Hi3516 |
方案架構(gòu) | ARM+視頻壓縮單元 | ARM+視頻壓縮單元 | |
處理器 | ARM1136J-S | ARM926EJ-S | ARM Cortex A9 |
主頻 | 528 MHz | 432MHz | 800MHz |
制造工藝 | 45納米 | 65納米 | 未知 |
編碼算法 | H.264 BP/MP/HP Level 5.0 MJPEG | H.264 BP/MP/HP MPEG-4,MPEG-2,MJPEG,VC1/WMV9" | H.264 BP/MP/HP$ MPEG4,MJPEG/JPEG |
最高壓縮分辨率 | 10MP@3fps,5MP@12fps,3MP@20fps |! Z2 c! j& g7 X 1080P@30fps + D1@30fps + CVBS/HDMI: y3 E1 U" t% P, D% f7 @' h | 1080p,30fps | 1080P@30fps + D1@30fps |
碼流控制 | 1080P/30fps≤4Mbps,CBR/VBR/ConstantQP rate control | 1080P/30fps≤6Mbps | 1080P/30fps≤6Mbps |
接口 | 主流接口都支持 | 主流接口都支持 | 主流接口都支持 |
3A控制 | 廣播級(jí)3A | 支持 | 支持 |
功耗 | 1080P模式下≤1W | 未知 | 未知 |
實(shí)際應(yīng)用優(yōu)勢(shì)
在實(shí)際應(yīng)用當(dāng)中方案本身的優(yōu)勢(shì)會(huì)通過最終的產(chǎn)品體現(xiàn)出來,比如當(dāng)組建高清網(wǎng)絡(luò)傳輸系統(tǒng)的時(shí)候,我們?cè)诒3忠粋€(gè)較好的高清畫質(zhì)的前提下盡量節(jié)省帶寬資源,這 帶來的無疑是傳輸結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)化和資源的有效利用,特別是在大型的高清網(wǎng)絡(luò)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(luò)傳輸碼流,而同期的方案在2Mbps碼流時(shí)長(zhǎng)時(shí)間持續(xù)壓縮720P/30fps的話其芯片的發(fā)熱量和編 碼出現(xiàn)異常的幾率很高,甚至有時(shí)候出現(xiàn)不能完成壓縮的現(xiàn)象。這是個(gè)很有意思的比較,因?yàn)楫?dāng)基于安霸方案的攝像機(jī)廠家在宣傳這個(gè)優(yōu)勢(shì)時(shí)其他方案廠家也跟著宣 傳,有點(diǎn)類似模式時(shí)代的參數(shù)跟風(fēng)現(xiàn)象,但做不做得到只有用戶自己長(zhǎng)時(shí)間測(cè)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(jī)的綜合性能,這里說的效果當(dāng)然是指畫質(zhì)、水平解析度等綜合指標(biāo)。
比起盲目從技術(shù)參數(shù)上跟風(fēng)的廠家,安霸體系的廠家更愿意用自身實(shí)際有效的技術(shù)指標(biāo)去為客戶解決問題。上面說到高清畫質(zhì)、低碼流為網(wǎng)絡(luò)傳輸帶來了優(yōu)勢(shì),同樣 低碼流為高清后端存儲(chǔ)解決方案也提供了至關(guān)重要的依靠;這里同樣有個(gè)基本的概念:就是前端攝像機(jī)高清視頻壓縮過后通過網(wǎng)絡(luò)傳輸回后端的視頻流大小決定了后 端存儲(chǔ)投資的大小。高清網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控在給用戶帶來震撼的視覺沖擊的同時(shí),后端存儲(chǔ)投資收益不可忽視。同樣畫質(zhì)的720P或者1080P,碼流每增加 1Mpbs,那么后端的存儲(chǔ)硬盤等介質(zhì)、以及存儲(chǔ)服務(wù)器等相應(yīng)會(huì)增加,而這類投資稍微控制不好,整個(gè)系統(tǒng)的收益就會(huì)嚴(yán)重失衡,這時(shí)候有些廠家選擇就是強(qiáng)行 壓低前端投資,但后端的造價(jià)一路走高,維護(hù)難度和實(shí)施難度也隨之增加;這種收益失衡很多時(shí)候用戶看不全,最后得到的是效果也沒預(yù)期的好,最終造價(jià)也沒達(dá)到 預(yù)期的控制目標(biāo)。
真正的高清不僅僅是做一個(gè)分辨率出來,高清實(shí)際上所涵蓋的意義應(yīng)該包括優(yōu)秀的色彩還原、真正的高清的解析度,而這些對(duì)于方案本身的3A控制技術(shù)是有相當(dāng)高 的要求。安霸在廣播視頻編解碼處理技術(shù)上的優(yōu)勢(shì)自然的延伸到了安防領(lǐng)域,同時(shí)安霸編碼方案在H.264算法方面獨(dú)有的優(yōu)勢(shì)讓其在低碼流、低延時(shí)穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò) 傳輸、真正的高清畫質(zhì)等方面一直有較大的優(yōu)勢(shì)。(漢中安防監(jiān)控)
未來發(fā)展趨勢(shì)
高清永無止境,視頻監(jiān)控一開始就注定了眾多的攝像機(jī)廠家對(duì)更高清畫質(zhì)的不斷追求,同時(shí)網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)的不斷普及和智能分析技術(shù)的不斷完善,使得高清網(wǎng)絡(luò)攝像 機(jī)能夠?qū)崒?shí)在在的為用戶解決更具體的困擾。不管TI也好,還是安霸也好,接下來都會(huì)發(fā)布更多、更實(shí)用、更強(qiáng)大的具有智能分析接口的高清方案,比如安霸的 S2其主頻已經(jīng)可做到1GHz,其接口更加豐富,并支持4K/UHD超高清圖像壓縮。而在視頻監(jiān)控領(lǐng)域,TI、安霸、海思甚至其他的方案都將呈現(xiàn)一種百花 齊放、各領(lǐng)風(fēng)騷的態(tài)勢(shì),各家方案的特點(diǎn)或者性能優(yōu)勢(shì)此起彼伏的交替著,作為攝像機(jī)廠家或者用戶只需要明確自身的市場(chǎng)定位和實(shí)際的項(xiàng)目需求選擇合適的高清攝 像機(jī)方案或者最終產(chǎn)品,而且越往后發(fā)展,單一某個(gè)環(huán)節(jié)的產(chǎn)品或者某個(gè)局部技術(shù)規(guī)格將不在像現(xiàn)在這樣被刻意放大,因?yàn)榛谡w的高清網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控解決方案呈 現(xiàn)在用戶面前或許更容易被接受和認(rèn)可。
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