基于H.264視頻編解碼SoC滿(mǎn)足高清DVR設計

硬盤(pán)錄像機(DVR)作為監控系統的核心部件之一，在10年里高速發(fā)展，從模擬磁帶機的替代品演變成具有自己獨特價(jià)值的專(zhuān)業(yè)監控數字平臺，并被市場(chǎng)廣泛接受。監控系統伴隨DVR這些年的發(fā)展向著(zhù)IP化、智能化發(fā)展。

根據行業(yè)用戶(hù)的需求，DVR由以下幾個(gè)方向需要被行業(yè)關(guān)注：1、DVR的編碼方式向更高壓縮效率的標準H.264發(fā)展;2、錄像分辨率從CIF(352*288分辨率) 向D1(720*576)、720P、1080P發(fā)展;3、現場(chǎng)監控分辨率也從D1向HD高清發(fā)展;4、封閉子系統向開(kāi)放IP架構系統發(fā)展;5、更方便快捷的在海量視頻里面找到所需要的錄像。

基于對DVR產(chǎn)品的發(fā)展方向的理解，海思半導體推出Hi3520，以滿(mǎn)足日益迫切的高清DVR的需求。Hi3520是一款基于A(yíng)RM11處理器內核以及視頻硬件加速引擎的高性能通信媒體處理器，是海思面向監控行業(yè)的D1(720*576的分辨率)和百萬(wàn)像素DVR市場(chǎng)推出的基于H.264解決方案。

如圖1所示，Hi3520采用雙ARM架構運算能力高達1GHz，配合硬件加速引擎、圖像加速引擎，可提供H.264和MJPEG多協(xié)議編解碼，編解碼性能高達240fps @NTSC">D1@NTSC，能夠提供最佳的多路編解碼DVR方案;豐富的視頻輸入輸出接口(CVBS、高清VGA、BT1120)，最高分辨率@30Hz">1920*1080p@30Hz，能夠帶來(lái)更加清晰的畫(huà)質(zhì)和視頻體驗，真正實(shí)現了客戶(hù)對錄像和監看的需求;片內集成了包括數字視頻接口、USB2.0，GMAC、I2S、I2C、GPIO、SPI、UART、SD RAM、DDR等各種外圍接口，在滿(mǎn)足各種應用場(chǎng)景的設備開(kāi)發(fā)的同時(shí)，能大大降低了設備的BOM成本;同時(shí)具有的原始視頻級聯(lián)設計，可以通過(guò)多片級聯(lián)的模式搭配出各種規格和型號的DVR設備，大大提高了產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)速度，降低了設備廠(chǎng)家的研發(fā)資源投入。

由于DVR設備以同時(shí)錄像的通道數和錄像分辨率來(lái)區分規格，如4/8/16路D1/CIF等表示有6款DVR型號，再根據功能規格和成本差別如增加DVD刻錄、音頻數量等，可以分出數十款的產(chǎn)品，但是廠(chǎng)家又不可能為這數十款DVR同時(shí)開(kāi)多個(gè)平臺，所以一個(gè)芯片平臺支持系列解決方案非常重要。

Hi3520芯片平臺方案特點(diǎn)

1、滿(mǎn)足標準H.264要求：Hi3520采用標準H.264 BP/MP編解碼算法，滿(mǎn)足DVR的編碼方式向更高壓縮效率的標準H.264發(fā)展;配合雙碼流設計，使得存儲成本和網(wǎng)絡(luò )傳輸成本分別比原來(lái)降低了30%~50%，大大降低了D1及高清DVR的普及障礙。

2、滿(mǎn)足高清錄像效果：很多被監控場(chǎng)合對圖像質(zhì)量都有很高的要求的，如果發(fā)通緝令的照片、看清楚鈔票的面額、看清楚車(chē)牌等等。這使得高清監控系統逐漸成為市場(chǎng)發(fā)展趨勢，D1普及甚至有高清720P～1080P的錄像需求。

Hi3520單芯片實(shí)現8路D1的編解碼性能，同時(shí)編碼性能還可以實(shí)現1080P以?xún)鹊母鞣N編解碼分辨率，可以滿(mǎn)足系列DVR的需求，而且芯片帶有PCI帶有主從配置，可以非常靈活的實(shí)現芯片的增減，可以非常容易實(shí)現單芯片16CIF/4D1、2片8D1、3片12D1、4片16D1的同編同解高清混合DVR，所有的編解碼性能可以根據接入點(diǎn)模擬和IP攝像機的數量隨意搭配成規格和性能的產(chǎn)品。

在CIF(352×288分辨率) DVR時(shí)代，多片級聯(lián)的方案的關(guān)鍵點(diǎn)在PCI，由于PCI的帶寬是固定的，而預覽視頻的是沒(méi)有壓縮的原始碼流(數據量非常大)，一般PCI上跑2路D1的原始碼流已經(jīng)非常緊張。所以在高清時(shí)代，想通過(guò)PCI解決多片級聯(lián)時(shí)原始視頻問(wèn)題是不現實(shí)的，Hi3520針對這個(gè)問(wèn)題提出了原始視頻級聯(lián)通道技術(shù)，由于該技術(shù)的提出，使得多片方案級聯(lián)的時(shí)候，能保證高清的原始碼流能從各芯片傳到Video out口，以保證真實(shí)分辨率的效果。

3、更真實(shí)的高清實(shí)時(shí)監控：實(shí)時(shí)高清晰的預覽圖像的能更真實(shí)的反饋遠端現場(chǎng)環(huán)境，這意味著(zhù)系統能幫助用戶(hù)實(shí)現遠程圖像的高清晰集中監控，實(shí)現有序的集中管理，以降低人員投入，降低管理成本。

現在的監控室一般都會(huì )備傳統的矩陣和電視墻的模式進(jìn)行監控，受制于CVBS輸出的限制，輸出的圖像最大只能是D1分辨率。只看4路CIF視頻還湊合，但是監控系統的視頻都超過(guò)4路，這樣一個(gè)大屏幕同時(shí)瀏覽8路或16路以上視頻其實(shí)是看不清楚的。新的監控系統需要提升預覽的效果。

我們可以通過(guò)使用VGA或者HDMI等接口，把高清晰度的預覽圖像、回放圖像放到監視器、電視墻上，一方面集中管理時(shí)，提高了每路視頻的清晰度，特殊場(chǎng)合還能實(shí)現高清圖像，滿(mǎn)足了用戶(hù)在實(shí)際工程中對圖像質(zhì)量的追求，同時(shí)也降低了系統的使用成本。CVBS接口的監視器越來(lái)越難獲得，并且成本高，VGA接口的監視器可以有效解決這個(gè)問(wèn)題。

區別于VGA和HDMI物理接口概念，Hi3520提供了高分辨率的效果的數據流輸出能力，可以讓監控系統通過(guò)VGA/HDMI接口來(lái)實(shí)現高清分辨率的視頻預覽和回放功能。

4、更方便快捷的找到所需要的錄像：7×24小時(shí)的不間斷工作，使得錄像數據成為海量，雖然有各種報警和智能措施的實(shí)現幫助大大降低了人工搜索的困難，但是在一組沒(méi)有報警的正常視頻里面尋找有用的信息也常常被用到，如何快速的在海量數據中找到需要的內容被提到議題上。

Hi3520解決方案根據事件的發(fā)生與空間和時(shí)間有強綁定關(guān)系原則，搭建強大的多路同時(shí)回放、高清回放輸出功能，能幫助用戶(hù)快速在一個(gè)大屏幕把關(guān)聯(lián)空間的視頻在同一時(shí)間內重新呈現出來(lái)，結合快進(jìn)慢放功能，可以一次性把多路視頻調查完，找到需要的信息。大大降低了視頻的查詢(xún)時(shí)間。

5、封閉系統向開(kāi)放IP架構系統發(fā)展：監控系統已經(jīng)不是那個(gè)一個(gè)臺設備錄像自稱(chēng)系統的時(shí)代，統一的集中管理，持續的擴容需求，已經(jīng)是一個(gè)大型監控系統的基本要求。IP組網(wǎng)相對模擬聯(lián)網(wǎng)是最低成本的組網(wǎng)方式。而各分控中心與中心的聯(lián)網(wǎng)、分控中心里面各設備的聯(lián)網(wǎng)，他們都需要IP的組網(wǎng)，否則這些都對設備的兼容性、互通性提出了新要求。

Hi3520遵循電信全球眼3.0等標準，提供了標準壓縮算法，其具有高清的編解碼性能的靈活配置性能，配合優(yōu)化的GMAC網(wǎng)口大大降低了網(wǎng)絡(luò )交換對CPU的消耗，使得對接各種IP設備的能力大大增強，為混合型DVR管理多路數高清IP CAMERA提供強大支持。

本文小結

Hi3520是海思向監控推出的第三代解決方案，它符合了監控未來(lái)的發(fā)展方向，并更貼近了用戶(hù)的使用習慣和使用需求。繼承前2代監控解決方案的積累，Hi3520SDK架構在前兩代的基礎上大大加強新特性的應用，客戶(hù)可以保持在Hi3511的產(chǎn)品上的85%s以上的API開(kāi)發(fā)，只需增加15%的新功能開(kāi)發(fā)量，就能推出新產(chǎn)品，大大保護了設備商的前期投資、加強了設備的可靠性、縮短了產(chǎn)品推出時(shí)間。

圖1 Hi3520芯片架構

圖2 16路D1同編同解的混合高清DVR多片級聯(lián)解決方案