引领数字视频监控浪潮的媒体处理DSP

上网时间: 2005年12月01日? 作者:郑小龙? 我来评论 【字号: ? ?小】

关键字:数字视频监控? 媒体处理DSP? TI?

高速数字信号处理器(DSP)在人们的心目中一直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,包括数字视频监控系统、IP机顶盒和媒体中心、IP可视电话和视频会议以及数字媒体适配器等,而且其应用还呈现出不断拓展之势。

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郑小龙:数字视频监控产品的主流核心非数字媒体处理器莫属。

为了更好地了解DSP及数字媒体处理器对数字视频市场重要作用及主要发展进程,这里将集中锁定数字视频监控领域的应用,回顾在数字视频监控中,DSP是如何首先进行全面渗透,进而一举成为行业主流,然后再进一步实现拓展。由此,对数字视频监控未来的发展有所展望。

数字视频监控的全面渗透

数字视频监控开始挑战传统模拟闭路电视系统源于第一代MPEG1视频压缩技术,以现在的角度来看,那种VCD质量的画质实在不尽人意,但毕竟是一个良好的开端,模拟视频系统的地位由此一落千丈,而最鼓舞人心的是,一个新的市场迅速崛起。

由于MPEG1视频监控系统可借助于专用视频编码器,DSP在其中只充当配角,如TI的TMS320VC5402曾大量应用于音频的编解码。但是在一些特别的数字视频监控产品中,DSP开始担任主角,例如在网络相机中应用中TI的TMS320C6211便功不可没。

网络相机不受视频监控系统集中控制的制约,能够极其灵活地实现远程采集、现场压缩、及时传输并配合远程控制等功能,一经推出便倍受关注。DSP在网络相机中的工作包括处理运动检测算法、JPEG与H.263压缩(DSP通过TCP/IP网络以10Mbps数据率发送数字压缩活动视频影像)和网络控制,以及相机控制处理,包括控制相机的对焦、目标放大和镜头倾斜等。

随着视频压缩技术的提高和市场化进程的缩短,MPEG4很快就超越了MPEG1而将数字视频监控产品带入了第二代。对于MPEG4编解码复杂度的增加,是继续采用专用编解码芯片,还是采用软件可编程的DSP成了众多厂商所要面对的问题。前者似乎顺理成章地成了不少厂商的选择,可是问题也接踵而来。要知道MPEG4仍属于需要不断完善的标准,专用编解码芯片很难以不变应万变。采用后者的厂商不久便显露出棋高一着,他们基于DSP的产品不仅可以同专用芯片的产品抗衡,而且获取了大部分的市场份额。

活跃在第二代数字视频监控产品的DSP平台主要有PNX1300和TI的TMS320C6205通用DSP。前者的初衷是为数字媒体应用但功耗较高,需要加散热器;后者为通用DSP但具有PCI接口,而功耗较低,不需要散热器。

两者均具有处理CIF分辨率下MPEG4的编码能力,一般是在一张PCI插卡上采用四片以处理四个CIF的视频信号。在嵌入式硬盘录像机(DVR)中,具有多少路就同样需要多少片这样的DSP。在网络视频方面,MPEG4的需求也开始出现,而多路的网络视频服务器也开始产品化。

对于多路系统,TI的TMS320C6?15能够提供足够的性能;而对于单路系统,除了C6211之外,具有TMS320DM270的解决方案也显示出了其出色的能力。这原本是一颗针对数码相机的单片系统(SOC),其中集成有ARM7和C54x的核心及视频协处理器,还有视频和其它丰富的接口。

不过在占大多数的视频卡的DVR中PNX1300由于先入为主,占得市场的先机而取得了很大的市场份额。但是,新的技术、新的产品和新的市场将酝酿着新的较量。其实2003年关于TI新型数字媒体处理器TMS320DM6?2的消息在业界所引起不小的反应,人们在关注其所具有的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,还有在软件上视频便解码算法是否可以顺利实现升级或移植。

这些疑问随着DM6?2在下半年正式推出而迎刃而解,在当年十月的国际公共安全展览会上,已有国内公司率先展示出基于DM6?2的网络视频服务器,成功实现由C6211向DM6?2的升级。随后一两个月,又都多家公司成功实现向DM6?2平台上的移植并展现出优异的系统性能。此后DM6?2在数字视频监控领域得以名声大振。

数字视频监控的主流平台

TI成为数字视频监控的主流平台并非偶然,这是TI多年以来在的DSP软硬件和及开发工具中长期投入的必然结果。TI的DSP在数字视频应用中已积累了丰富的经验,在国内市场也有前面所提到的C6205和C6?15的成功。TI在加紧开发DM6?2的同时,已由第三方推出由C6?16扩展扩展视频、网络等多种接口的网络视频评估开发系统NVDK,这就为相关的系统开发铺平了道路。

所以DM6?2芯片一推出就通过各种测试,其应用系统的可行性就不容置疑。TI同时推出的DM6?2评估板附带多种格式视频编解码演示软件包使广大客户能够迅速地着手设计,大大简化和开发难度,有效地缩短了开发周期。DM6?2可以共享TI流行最广的CCS集成开发环境,可最大限度地利用C6000平台的资源,对于许多工程师开发起来有轻车熟路的感觉。

以DM6?2为核心处理器,可构建单芯片四路视频系统。该系统不仅支持MPEG4编码,而且也有能力支持H.26?编码。DM6?2的两个双向视频口可配置为四个10位视频输入口,来自摄像头的视频信号可直接通过TI的视频解码器TVP5150直接连到DM6?2的视频端口。这样就还可留出一个视频端口接视频显示。存储器扩展接口(EMIF)可连接SDRAM或通过控制逻辑存储设备。片上以太网口可通过物理接口作为网络通道。

DM6?2可方便地扩展多片应用,其扩展方式有多种,如PCI接口、HPI接口、EMIF借口,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多16路的视频监控,甚至还有八片用于高端视频前端编码。

DM6?2并不是孤立的平台,其自身就有720MHz/600MHz/500MHz三种时钟版本,并衍生出DM6?1、DM6?0和DM6?3等系列,三者软件全都兼容,而且管脚也兼容,但配置根据不同应用而不同,用户可以自由选择和组合。

2004年秋天在北京的国际公共安全展览会上,众多采用TI核心的数字监控产品各具特色,其中有以DM6?2为核心的多路视频压缩卡、多路视频硬盘录相机、多路视频服务器等。其后,基于DSP的产品陆续投入大批量生产,并且在市场上不断获得好评,DM6?2已经逐步巩固作为数字视监控主力平台的地位,直接影响到今年在中国数字视频监控市场有目共睹的高速增长。

对于未来数字视频监控的发展,DM6?x平台将大有可为,特别是在智能化方面。由于DM6?x 作为一个强大的通用数字媒体处理器,通过TI业界最强大的第三方网络,许多适合于监控智能化的软件可以能容易地在DM6?x的平台上实现,其实不少软件就是在或C6x或DM6?x上开发成功的。诸如物体的跟踪和识别、位置影像、事件识别,以至人脸识别等等功能,现在已经逐步应用到实际系统中,并为数字视频监控附加更大的价值。

今年十一月在深圳举行的国际公共安全展览会是国内外数字监控产业的一场大规模的全面检阅。相信市场上数字视频监控产品的主流仍非数字媒体处理器莫属,而基于TI的DM6?x平台数字媒体处理器将再创佳绩。随着其集成度和工艺的进一步提高,更高速的性能和更加强大的功能将进一步促进数字视频监控技术和产品的发展。

作者:郑小龙,DSP 新兴终端设备市场业务拓展经理,德州仪器

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