以高性能汇聚平台迎接视频监控新挑战（一）

    视频监控应用涉及范围越来越广，同时半导体的迅速发展也使得这些应用对“完美”方案的追求不再是奢望。面对性能、体积、功耗、成本、灵活度、安全性以及上市时间等一系列挑战，高性能汇聚平台将是未来视频监控解决方案的发展方向。 

    随着人们对安全需求的日益重视和处理器性能的不断增强、价格的迅速降低，视频监控应用市场正快速膨胀。但不管是定位于中小企业、中小网络的DVR解决方案，还是定位在高端、企业级用户的DVS，以及被业界广为看好的IP摄像机，都对方案提供商提出了更高的要求和挑战：更高的视频信号分辨率和压缩比；更灵活的媒体格式支持；更安全的内容保护；更低的功耗、成本和开发复杂度。 

    视频监控核心处理器的比较

    视频监控应用领域主要包括媒体处理器、DSC、ASIC、DSP以及FPGA等几种方案。其中DSC虽然具有部分DSP的功能，但是从总体来讲，DSC和媒体处理器一样，处理能力偏低。ASIC虽然具有成本优势，但是随着音视频标准的不断变化以及算法的不断演进，ASIC在灵活度方面显得力不从心。 

    而主流DSP虽然具有非常灵活的处理方式，图形处理功能也比较强大，但由于这类器件往往是继承传统的信号处理架构，并非专为视频监控而设计，因此往往会占用较多的系统资源，对一些控制要求较高和码率较高的应用缺乏系统级的竞争力。 

    FPGA的主要优势在于强大的并行处理能力，从理论上来讲非常适合于高端视频监控中复杂、大量的视频信号处理。但是从目前来看主要面临两个问题，其一，视频监控对传统FPGA厂商来说是一个新兴的领域，他们对该领域的理解还不深；其二，目前FPGA厂商的合作伙伴也没有这方面的方案开发经验，因此缺乏完善的生态系统，到目前为止还没有看到FPGA应用于视频监控的成功案例。另外，FPGA天生的两大缺点：功耗和成本，也是制约其进入视频监控市场的瓶颈。 

    不同于以上解决方案，高性能汇聚平台Blackfin处理器是基于ADI与Intel联合开发的MSA（微处理器架构）的新一代定点DSP产品，专为视频处理应用优化而设计，通过将DSP和媒体处理器的鲁棒性音频和视频处理能力，与嵌入式16/32位微处理器的易编程能力相结合，Blackfin可在一个单芯片中进行控制、网络处理、多媒体支持以及强大的信号处理，并允许在控制和信号处理需求方面进行灵活划分，从而允许工程师采用单一的软件开发环境、加快系统的调试和配置，并降低系统总体成本。同时，由于Blackfin系列均采用同一架构，因此方便工程师在不同平台间进行软件移植和产品升级。

    复杂算法VS主芯片处理能力和灵活性

    在视频监控中，核心处理器中所需的处理能力取决于输入视频信号的分辨率和所需的压缩比。过去，许多视频监控设备采用像素分辨率为NTSC (352×240)或PAL (352×288)的公共中间格式(CIF)，同时在压缩格式方面主要采用M-JPEG格式。随着视频监控应用领域的迅速拓展，以及处理器能力的不断增强，人们期待更高的图像清晰度和更高的帧率：在分辨率方面，业界期待FULL D1或者更高的解析度，在压缩格式方面，则希望采用视觉效果更好的MPEG-4格式。同时，随着网络互联的需求增强，人们还需要考虑如何在传输过程中占用更少的带宽和存储空间。同H.263+和MPEG-4相比，H.264不仅可节省33％的码率，大大降低存储容量，而且由于H.264采用了“网络友善”的结构和语法，并整合了专为高效传输包头数据而设计的网络提取层，因此非常适合于网络传输。因此MPEG-4也正在往H.264的编码格式演进。 

    但是，这些领先的媒体格式和压缩格式都涉及到更为复杂的算法，同时，在一些高端系统可能还会需要视频流的计算分析功能。这些新的需求都对解决方案主芯片的处理能力提出了严峻的挑战。 

    除了强大的处理能力之外，还需要处理器平台提供足够的灵活性。这主要基于两方面的原因：一方面由于媒体处理格式和算法不断更新，客户希望能对原有的解决方案进行基于软件的简便升级，而不是重新设计。另一方面，网络互连的趋势意味着许多产品不得不支持网络中存在的多种标准。此外，在多种新标准和专有算法各领**的今天，很难真正预测哪种标准会真正胜出。因此，为了降低风险，提高产品的竞争力，作为视频监控的核心设备DVR、DVS以及IP摄像机必须尽可能的支持整个网络上的多种不同的格式和算法。 

    为此，Blackfin处理器在一个统一的内核体系结构中提供了一种汇聚的解决方案，其内核最高可达756MHz/1，512MMACs，峰值处理能力为1.2GMIPS，可以支持多声道音频和VGA/D1视频的多媒体应用处理和MPEG-4、H.264以及Windows Media等多种媒体格式，从而允许以高分辨率格式进行视频编解码处理。同时，基于该汇聚平台，Blackfin还为工程师提供了一个“纯软件解决方案”，当需求变化时只需修改上层软件就可支持不同的媒体格式和扩展功能，因此具有充分的灵活性，从而提高了终端产品的竞争力和生命周期。