DSP平臺全面推攝像機高清智能及網絡化

　　當數字信號處理器(DSP)開始在圖像數字化中得到應用，人們就已開始著手設計數字照相機，盡管早期樣機無論是采集性能和分辨率都與實用還有較大距離。DSP平臺性能和功能的提高，數字視頻處理技術得到迅速發展，人們自然又把數字攝像機作為一個產品目標。當然要使之能夠實現還需要依賴于形成和完善相關的產業鏈，特別是面向數字視頻監控的數字攝像機，因為這里不僅包含數字視頻壓縮標準的演進，還有視頻前端的光電處理、音頻壓縮處理技術、數字網絡連接標準等等。當這些技術逐步成熟并實現產業化之后，新的需求又接踵而至，其中首先是高清化和智能化，然后就是更有效的網絡化互通互通。在這里將介紹和探討DSP平臺是如何全面推進監控攝像機的高清智能及網絡化的歷程和趨勢。

　　基于DSP數字攝像機的前世和今生

　　作為DSP領先者的美國德州儀器公司(TI)在數字照相機應用方面同樣獨占鰲頭。首先基于TMS320C54x通用平臺上實現影像壓縮，然后將影像前端處理的分立器件集成為一個專用芯片，進而把兩者合二為一并集成ARM7通用處理器，就是TMS320DSC2x系列通用數字相機平臺。這是TI為業界首創的單片影像處理體系架構(SOC)，之后又不斷提升該平臺的性能和功能，并成功推進更新換代。

　　與此同時，在通用DSP上實現數字網絡攝像機的嘗試始終沒有停止，而真正的突破在與TI的DSP專家采用C6211實現的MJPEG實時處理系統。雖然外圍還需要不少分立的期間，但是依賴于C6x高速并行處理能力，其視頻性能在業界處于優異的水平。而其功能已經可以滿足數字監控基本需求，并且系統較為當時的市場所接受，因此很快得到實際應用，其中在中國的產品化進程并沒有落在國際之后。隨著通用數字媒體處理器DM642的問世，數字網絡攝像機集成度更高，而且可以支持實時H.264,并已集成視頻口和以太網接口。DM642對數字視頻監控的貢獻是劃時代，其成功不僅在網絡攝像機，還有數字視頻服務器、視頻壓縮卡、嵌入式硬盤錄像機等。

　　影像SOC的繼續創新表現在核心處理上集成協處理器，先支持影像后支持視頻增強能力;在控制器上由ARM7升級到ARM9;在前端處理方面也由影像提升到視頻功能等。至此，產品由DSC系列上升到DM270再到DM320和DM355.DM系列就是DigitalMedia,即數字媒體處理器的含義，該系列不僅支持JPEG靜態影響壓縮，還可支持MPEG-4實時處理，因此已經是數字攝像機的理想平臺。將該器件擴展以太網接口就是網絡攝像機，而且DM355可支持實時MPEG-4達到分辨率為720P.由于這個體系有視頻前處理子系統VPSS,可以直接連視頻傳感器，由在主芯片上進行ISP處理的可能，就是使得網絡攝像機達到一個更高程度的集成。

　　后來，沿著DM642的軌跡有了稱為"達芬奇"的DM644x系列，集成有ARM9、DSP和VPSS的SOC平臺，于是支持D1實時地H.264產品不少遷移到此平臺以提高集成度;再往后，沿著DM355的足跡有了DM365,不變的是720P高清的性能，但已是支持H.264,而且有了以太網接口，前端也是名副其實的ISP單元。

　　總之，DSP啟動了攝像機市場，就推動了數字視頻監控市場的發展，而以此為核心的SOC又使這樣的推動力向更高更新的技術領域邁進。

　　高清智能化的技術趨勢及實現手段

　　到這里該談到當前數字視頻監控市場的迫切需求。眾所周知，視頻監控的使命就是保證安全，而其關鍵就在于要得到盡可能清晰的視頻影像。數字視頻與模擬視頻在D1分辨率下并沒有絕對的優勢，所以720P或以上的高清才是其必由之路。1080P是高清數字電視標準的分辨率，也是許多高清數字監視器所支持的制式，因此高清數字視頻監控應用也期待著能夠盡早實現，這將使現有數字監控系統達到一個新的水平。TI的DM368可支持H.264編碼達到1080P分辨率下每秒30幀，而且與DM365體系和管腳兼容，TI還有相應的數字網絡攝像機參考設計，可以加快客戶的開發和產品化進程。

　　再有就是所有"監控"的更高境界就是不僅要能監視，還要能夠控制，特別是自動地控制，這就是為什么對智能視頻內容分析的呼聲越來越高。然而，智能視頻的發展現狀又如何呢?其實，從DM642開始，視頻內容分析技術就由基于PC機的后端處理轉向基于DSP的嵌入式前端處理，并且取得令人矚目的進展。在達芬奇平臺上，智能視頻分析算法又得到了長足的進展，這不僅歸功于DM644x平臺，還得益于DM643x平臺的推廣。DM643x是以C64+的DSP核心為主，同時也由視頻前端VPSS,還有SPI和PCI接口，可以作為從處理器協同出處理器工作。針對C64+核心，TI開發出一套名為VLIB的智能視頻處理基礎函數庫，其類型多達五十多種，客戶只需調用就可開發自己的智能算法，而且該軟件包是免費的。

　　至此，一臺高清智能化網絡攝像機的雛形已經完成，如圖1所示。由于DM36x已經免費捆綁了H.264、MPEG-4、JPEG和音頻語音算法，客戶需要做的工作就是在主控ARM9上開發有特色化的應用程序，還有就是在ISP上進行光電結合的獨特調試。至于智能化的性能，DM36x前端已有人臉檢測和視頻穩定的功能可啟用，若需要更多的功能不妨在智能視頻處理子板上開發自己的算法或與第三方合作。目前已有許多廠商在該架構上開發，不久將會有眾多的高清智能化的應用得到推廣。不過要有更廣泛的普及還有賴于智能視頻與網絡化更深層次的結合。

　　智能視頻與網絡化結合的必由之路

　　數字攝像機的智能化是按類型，分階段來實現的。從應用領域來看，交通運輸、商業和銀行、政府職能部門為三個主要的應用，而這三個領域又都有分布較廣，監控對象相對密集而監控人員有限，因此適合于網絡化的數字監控產品，并且以采用高清智能化的網絡攝像機為優選產品，這樣就可以依托于診-有的寬帶網絡系統。目前高端的網絡攝像機可以采用高清智能化的比例還很低，這主要還是過去采用的方案成本較高且不過靈活。如果采用前面討論過的典型設計將有可能使智能化的比例大大提高。為使IPCamera也有可能實現智能化而不增加太多的成本，TI新近推出DMVAx系列平臺，可以兼顧高清、標清，甚至模擬攝像機的應用，如圖2所示。