单片系统SoC在数字视频监控中的趋势

 　　如果把数字视频监控作为世纪之交的一个重要且活跃的新兴市场，那么在二十一世纪第二个年代之初，再来回顾这一个十二年轮回的变迁，我们不难看到起着举足轻重作用的是一代又一代高速数字媒体处理器，正是这些不断发展的高度集成集成电路芯片，堪称数字视频监控产品最强有力的核心引擎，因而得以各引风骚三四年。本文希望通过在数字视频监控产业中影响至深的四种平台体系，阐述单片系统（即SoC）在数字视频监控应用中的发展趋势。

　　芯“ 响 ”事成- - 通用数字媒体处 理器 DM642

　　众所周知，美国德州仪器公司（TI）即是数字信号处理器（DSP）的发明者，又领导了该行业的发展与壮大。DSP催生了多种数字视频和音频的原创设计和应用，其中就包含和数字视频监控的雏形。然而与此伴生的是专用芯片ASIC的异军突起，特别是由数字影像VCD和DVD所带动的MPEG1和MPEG2专用编解码芯片。早期的DSP突出通用性，因此性能和价格尚居高不下，软件灵活性虽强，但外围设备能力颇弱，特别是几乎没有音视频直接接口。当数字视频监控应用兴起之初，DSP功不可没，但这真正推广却有赖于ASIC视频编码与DSP音频处理的组合，只是此时的数字视频监控无论是性能还是价格都难以与传统模拟系统匹敌，只是数字存储和网络传输的特色初见端倪。

　　多媒体平台为数字监控开辟了蹊径，而通用数字媒体处理器的推出则是势在必行，于是TI的TMS320DM642就是在这样的形势下应运而生，并成为数字视频监控业界的一代明星平台。其实就DM642的体系而论，核心为当时以广为DSP从业者所熟知的C64x，并集成了多个数字视频接口和丰富的外围设备接口，最突出的特点就是软件系统的开放性。世纪之初，大批视频压缩高手云集，MPEG4和H.264不仅是技术手段，而且正在成为市场卖点，DM642既为DSP专家进入数字视频监控领域，也为视频压缩应用专家提升平台开放性提供了施展身手的空间。至于DM642历经数年达到全球累计销售千万片，而在中国每年销量连续多年百万以上便是大势所趋。

　　一颗芯片一经推出，就得到如此广泛的响应，不能不说是一个经久不衰的奇迹。国内外许多数字视频监控企业事业的发展都得益于这颗传奇式的智慧之芯！

　　芯芯“相印”--通用SoC数字媒体处理器

　　如果说DM642的成功是通用DSP发展史中的一个里程碑，那么随着数字视频监控行业的发展，新的数字媒体处理器体系大建立成为数字监控潮流的主导。

　　TI又凭借所具有的集成芯片综合系统的能力，统筹规划，集中发力，推出了单片通用数字媒体处理器，并命名为“达芬奇（Davinci）。现在的数字视频监控领域了Davinci这个名称几乎无人不晓，但在最初推出和推广过程中却引起了不少的疑惑与不解，甚至在这近来还有一些议论和反思。不过，作为一种新的体系创立进程向来就是不平坦的，况且是这样一种集成有高性能DSP和通用嵌入式ARM处理器，还有视频处理子系统和视频处理子系统，以及更加丰富的外围设备接口的单片系统（SoC）。其实，更多的工作还在于软件系统的全面构建和支持，其中既要保证通用嵌入式实时操作系统和DSP实时系统的同时工作，又要协调视频、音频、网络及各种高速数字接口。

　　Davinci的推出更大程度上是奠定了一个更开放和易于扩展的架构，面向未来更广阔的拓展空间。从定位而言，Davinci并不是对DM642的简单取代，由此伴生的是面向各种具体应用的芯片DM6446、DM6437、DM648。也许有人质疑，这些芯片似乎没有一颗能象DM642那样成功，其实这要从更广阔的角度来看。

　　首先，Davinci系列的多个系列都成功实现了多个处理器核心的有效共存，是实现了真正的响映成辉。针对数字视频监控，DM6446在DVS和IPNC、DM6437在智能视频分析，DM648在视频拼接的大屏幕应用中都有不俗的表现。

　　当然，Davinci体系对数字视频监控平台的贡献也是极其深远的，即便是后来出现的一些ASIC芯片也沿用了SoC的结构。看来，Davinci以大师的名字命名，本身就是在倡导一种创新的精神，这不仅是对TI自己的激励，也是为广大的数字视频监控客户创新意识的鼓舞。如果在行业中，这种创新的冲动也有助于整体产业的多形态发展，这也是值得欣慰的，只是通过不断的竞争能够使行业向更高更强的目标发展，而不至于落入低端和消极的境地，为此TI让在不懈努力。

　　芯”驰“神往--高清SoC数字媒体处理器

　　数字视频监控在新世纪的十年间所取得的长足进展，主要表现在已正在全面取代传统的模拟监控系统而成为主流。然而最为关键的方向就在于高清化和智能化的实施，以及数字光学成像技术的突破。Davinci体系所获得的成功是高清SoC数字媒体处理器得以继续突飞猛进的可靠保证。

　　Davinci体系在高清平台上的发展既面向高端也兼顾低端，但支持H.264压缩格式的1080P分辨率是其共性。DM6467是面向高端的平台，其C64+核心DSP的主频可高达1GHz，而所集成的两个HD-VICP是高速视频协处理器，同时集成了高清视频和千兆以太网接口。DSP核心为智能视频处理提供了可能，因此可承担高清或多个D1通道的视频压缩处理而同时可以提供进行各种复杂的视频内容分析处理。DM368则是面向地端的平台，可以支持1080P@30高清IP摄像机，并兼容业界已广泛应用的DM365系列产品。特别值得一提的是TI还有建立在相同架构下的DMVAx系列智能视频处理平台。将ARM与视频协处理器和视频前端的高度集成是TI源于数字相机的创新体系结构，并延伸到Davinci系列。这两个平台体系的不断发展又充分地体现了TI持续超越的创新理念。DM6467从最初的600MHz,又经过729MHz，最终到到1GHz达到支持1080P@60的能力。

　　DM365到DM368更是管脚和软件的全面兼容而频率达到432 MHz。DM36x中的视频前端集成了影像信号处理器ISP已经升级到第五代，这种曾经是模拟摄像机的重要处理单元现在已融入处理器中，对外只需要直接连接CCD或CMOS传感器，而一切的自动曝光（AE）和自动白平衡（AWB）算法开发也成为处理器开发中的一个部分，数字光学处理技术也成为数字视频监控开发的有效手段。

　　芯”有灵犀“一片通--新一代SoC数字媒体处理器

　　数字视频监控处理技术融合的还在继续，而当前数字视频监控市场已经蓬勃发展，对新一代SoC数字媒体处理器的渴求早就迫在眉睫。TI对此未雨绸缪，通过提升Davinci体系更高的创新思维，高屋建瓴以实现新的突破。DM8168作为一款强大的SoC数字媒体处理器单片处理H.264十六路D1编码和十六路D1解码的超强性能展示格外给力。同时展出的还有1080P@60同编同解的单片高清摄像机，使众多的客户提前体验到了如临其境，”如窥其镜“的感受。这就是新一代数字视频监控处理平台成功创建的标志，也引领了未来数字视频监控应用的走向。

　　DM8168将H.264压缩编码的处理性能定格在三路1080P@60，或是36路D1@30。全部的数字视频压缩处理都由新一代的视频处理器HD-VICP2.0承担而无需耗费任何CPU和DSP核心的性能，这样由ARM9升级为Cortex A8的1GHz主频的处理器几乎无所不能，而由C64+升级为xC674x定点和浮点兼容的1GHz主频的所提供的性能将使DSP专家们发挥更多的创意。DM8168集成的视频处理子系统可以支持数字监控面向专业现实技术的需求，如有去隔行、三维降噪、视频增强等等功能，对于3D图形显示的支持更是可以使新的数字视频监控产品以时尚的新颖界面展现。至于外围设备更是包容了所有与视频监控有关的接口，如HDMI高清显示端口、SATA硬盘接口、PCIe高速接口。特别需要强调的是，

　　TI的SoC平台基于软件可编程的体系架构，始终可以支持多种视频格式，DM8168更是全面支持MPEG和H.264，以及AVS、Real、On2等多种格式。最近DM8148又正式发布，这是一款同样体系结构而有所优化的平台，面向高清1080P@60应用，其中集成有改进的第五代ISP。由此，新一代数字视频监控平台体系初具规模。

　　【作者单位：美国德州仪器公司】