在視頻監控中最關鍵的核心芯片有四類:ISP SoC芯片、DVR SoC芯片、IPC Soc芯片和NVR Soc芯片。視頻監控系統主要包括前端、后端兩類設備,按監控系統分為兩類四種主要芯片。前端設備完成對視頻原始圖像信號的采集和處理,將圖像信號轉化為模擬/數字視頻信號,并傳輸到后端設備中。后端設備包括控制、顯示、儲存等。SoC 產品主要包括: 前端ISP、前端 IPC SoC 芯片、后端 DVR SoC 芯片、后端 NVR SoC 芯片。
1、ISP:視頻監控攝像機成像質量的關鍵
ISP 芯片的主要作用是對視頻監控攝像機前端的圖像傳感器(CCD 或 CMOS)所采集的原始圖像信號進行處理,使圖像得以復原和增強,經 ISP 芯片處理后的輸出圖像可直接在顯示器顯示或通過數字硬盤錄像機(DVR)進行壓縮、存儲。ISP 芯片的性能好壞直接決定了視頻監控攝像機的成像質量。
ISP 是 SoC 核心。一個 ISP 其實是一個 SoC 核心,內部包含 CPU、SUP IP、IF等單元,可以運行各種算法程序,實時處理圖像信號。ISP 的控制結構由 ISP 邏輯和運行在上面的 Firmware 兩個部分組成,邏輯單元除了完成一部分算法處理外,還可以統計出當前圖像的實時信息。Firmware 通過獲取 ISP 邏輯的圖像統計信息進行重新計算,反饋控制 Lens、Sensor 和 ISP 邏輯,以達到自動調節圖像質量的目的。
2、IPC SoC:安防芯片最重要標的
IPC SoC(IPCamera)芯片是視頻監控網絡攝像機的核心。IPC SoC 通常包含ISP 模塊和視頻編碼模塊,經過攝像機前端圖像傳感器采集的視頻原始數據經過ISP 模塊處理后,送到視頻編碼模塊進行壓縮,壓縮后的視音頻碼流傳輸到后端NVR,NVR 對視音頻數據進行接收處理并存儲。
IPC SoC 的發展經歷了幾個階段,產品性能提升。第一階段主要為圖像處理能力的提升,產品自動曝光控制能力、自動白平衡能力、色彩校正能力、校正能力、祛除壞點能力不斷提高。第二階段開始關注 IPC 編碼處理能力的提高,隨著帶寬、存儲空間消耗的降低,IPC 整體成本下降。隨著 AI 技術的發展,第三階段到來,智能化不斷推進,IPC 應用領域擴展。
視頻解壓碼高壓縮比化,帶 VCA 芯片成為趨勢。監控攝像頭像素的提高給線路傳輸、后端存儲帶來了較大的壓力,因此對視頻編解碼技術的要求也不斷提高。H.265(HEVC)新標準將成為未來編解碼主流技術。面對數據傳輸、后端存儲的壓力,IPC SoC 廠商開始將部分分析功能劃分到前端芯片,具有 VCA(視頻內容分析功能)功能的 IPC SoC 成為趨勢。
3、DVR SoC:集編解碼、壓縮、儲存于一身
DVR(DigitalVideoRecorder),即數字視頻錄像機,成本低、網絡遠程監控受限。前端設備采用模擬攝像機,后端采用數字記錄技術,DVR 集合了錄像機、畫面分割器、云臺鏡頭控制、報警控制等功能于一身,便于組成一個小型的監控系統。
但由于技術架構的局限性,數字硬盤錄像機無法解決網絡遠程監控環境中的傳輸和多路同時監控、高集成度集中監控等問題,不適合準備升級的新建監控系統以及要求遠程視頻傳輸(超過 1~2 公里)的系統。DVR SoC 將模擬音視頻信號數字化、編碼壓縮與儲存。
競爭激烈+產品替代,DVR 市場發展受限,但仍有發展空間。DVR 市場中廠家眾多,且各家產品之間同質化較為嚴重,這使得 DVR 市場內部競爭異常激烈。隨著高清網絡攝像機的發展和價格的降低,DVR 產品正面臨著來自 NVR 的挑戰。市場定位不同,DVR 產品仍有市場空間。小型監控場景中如果對視頻清晰度要求不是很高(不高于 1080P)而傳輸距離又不遠,很有可能會選用模擬方案,如一般的店鋪監控、小區監控。
4、NVR SoC:需求優勢隨網絡化進一步擴大
NVR(NetworkVideoRecorder),即網絡錄像機,核心特點是它的網絡功能。NVR最主要的功能是能通過網絡接收 IPC(網絡攝像機)傳輸的數字視頻碼流,并進行存儲、管理,從而實現網絡化帶來的分布式架構優勢,在圖像處理、圖像儲存、檢索、備份、以及網絡傳遞、遠程控制等方面優于模擬監控系統。簡單來說,通過 NVR,可以同時觀看、瀏覽、回放、管理、存儲多個網絡攝像機。NVR SoC接受網絡攝像機的 IP 碼流,進行編解碼、存儲。
兼容性及成本較高制約 NVR 發展,但需求優勢仍在進一步擴大。當今網絡產品涉及的標準協議眾多,涉及的功能點也多,各 IPC SoC 廠家采用的協議不一致,直接導致系統接入困難或無法接入。NVR 系統與模擬攝像機、DVR 系統相比較而言,因研發成本與生產成本的關系,價格仍然顯得偏高。從市場層面來說,由于監控市場對于高清和網絡化的追求,因此 NVR 擁有比 DVR 更為廣闊的市場空間。