高清摄像机视频芯片的整合化趋势凸显

 　　摄像机图像处理芯片是摄像机的核心部件，摄像机传感器在将光信号转换成电信号后都须在SoC芯片组处理后才从后端发射出去，其承载了图像处理与分析、编解码压缩等大量工作，如果是智能设备，还会嵌入大量的智能分析算法，进入高清监控时代，其作用更为凸显。

　　目前国内安防视频监控系统的主流产品已经从十多年前的纯模拟视频监控系统，逐步转变成了纯数字的百万高清视频监控系统，即从视频采集、视频传输、视频录像和回放全部采用数字信号。相比于模拟视频监控设备，百万高清数字摄像机大大提升了画质，对比模拟监控设备传输技术而言，数字视频监控设备仅需普通网线，易于实现远距离传输，更重要的是降低了工程造价且易于维护。随着纯数字高清监控系统配套设备越来越齐全，解决方案越来越完善，网络化已经成为安防视频监控领域不可逆转的潮流，并占据市场主导地位。

　　从数字摄像机的组成结构来看，它主要由镜头、图像传感器(CCD或者CMOS器件)、ARM/DSP等组成。镜头聚集被摄物体反射的光线至图像传感器上，再由图像传感器转换成数字视频信号输出给芯片，芯片进行一系列数字图像信号处理(ISP)和数据压缩之后，通过网络传输给后端解码显示设备，进而实现视频预览、录像、回放等功能。

　　由此可以看出，摄像机芯片是整个摄像机里面核心部件，它接收来自图像传感器获取的图像，然后进行一系列的运算和处理，实现了数字网络摄像机的主要功能。

　　数字摄像机芯片组，习惯上又称之为片上系统(SoC，System-on-Chip)，它将处理器资源、内存资源、编解码算法、外围设备接口等都集成在单个平台上，其中大部分功能固化在芯片上，并且对一些特殊功能需求模块化，采用提供源代码方式给用户，用户再根据不同的应用需求进行二次开发。除此之外，SoC还可以增加视频协处理器以及其他视频子系统，实现如预览、缩放、光学处理、图文叠加等功能，从而进一步增强视频处理能力。 SoC作为高清数字摄像机芯片解决方案，能够有效满足百万高清摄像机内部复杂视频处理运算以及外围设备接口扩展的需求。

　　摄像机处理芯片的组成架构

　　一般的监控摄像机分为传感器、ISP、编码压缩或转换三个常见部分，部分高清摄像机还会包含一个智能处理器。

　　传感器：指的是我们常常提及的CCD或或CMOS，主要作用是光电转换，将光信号转换为芯片可以接收识别的电信号。

　　ISP：即图像处理部分，我们常常提及的2A(AWB/AE)或者3A(AWB/AE/AF)都在这里完成的。传统模式下一般采用一颗DSP或者一颗FPGA来完成对图像的后期处理。

　　编码压缩或转换：传感器信号经过ISP部分处理后，一般以SMPTE296M/BT.1120等数字接口格式传输到后续的编码压缩或转换部分，处理成压缩后的TCP/IP信号或者非压缩的HD-SDI信号。

　　智能视频分析：一般采用一颗单独的DSP来实现，通过该DSP实现视频分析功能，如行为分析、视频诊断、特征识别等，由于受算法性能有限和跨平台移植的难度等限制，目前这类产品应用较少。

　　传统意义上，这几个部分是彼此分开的，不同的部分由不同的芯片来完成。随着技术的发展，越来越多的芯片厂商将后面的两个部分融合到了一起，使得高清视频终端的集成度越来越高，在这一个以融合为趋势的大背景下，高清视频SoC在多业务融合上的技术发展将是最关键的点。

　　高清摄像机芯片发挥功能需配套产品配合

　　百万高清摄像机芯片功能主要包含图像传感器、图像处理、视频编解码、视频输出、智能分析等等。图像传感器主要有低照度，宽动态等等。图像处理(ISP)包括3A(自动曝光，自动白平衡，自动聚焦)，边缘增强，3D降噪，图像的缩放、翻转、亮度、色度、饱和度、对比度调节，还有数字宽动态、数字放大、电子防抖等等；图像编解码主要有MPEG4、H.264、MJPEG、多码流处理等等；视频输出主要有Ethernet、WIFI、 CVBS、HDMI、SDI等等；智能分析方面有运动侦测、周界防范、人脸检测、车牌识别、视频诊断等等。

　　如果只是简单少量点的需求，或者已经有了大平台，要满足用户高清网络视频上电视墙的需求，采用具有单路解码效果的芯片即可。对中小型项目和大项目的分级点而言，则要用到NVR或者目前最热门的混合型DVR来解决。考虑到把多台百万高清网络摄像机的大量数据流进行管理和存储会消耗非常大的网络和PCI带宽，这对网络芯片和CPU来说也是非常大的考验，这也是目前一些芯片要集成双核CPU和千兆网口的原因。