透過(guò)芯片技術(shù)層面看嵌入式DVR的發(fā)展

DVR的技術(shù)發(fā)展史可簡(jiǎn)單概括為一個(gè)從單路到多路，集成度逐漸增加，每路成本從高到低的過(guò)程。而芯片技術(shù)在這其中又扮演了極其重要的角色。本文主要從芯片技術(shù)層面來(lái)分析DVR的發(fā)展過(guò)程和未來(lái)趨勢，和讀者共同分享。

隨著(zhù)國民經(jīng)濟的迅速發(fā)展，嵌入式硬盤(pán)錄像機，即DVR得到了長(cháng)足的發(fā)展和廣泛的應用。其中，DVR的硬件架構在這發(fā)展迅速的幾年里，也發(fā)生了一些變化。下面我們就從芯片技術(shù)層面來(lái)分析一下DVR的歷史、現在以及未來(lái)的發(fā)展趨勢。

基本上，DVR的技術(shù)發(fā)展史可簡(jiǎn)單概括為一個(gè)從單路到多路，集成度逐漸增加，每路成本從高到低的過(guò)程。目前我們能看到的是，在這個(gè)技術(shù)變革之中，最大的推動(dòng)力是成本下降，沒(méi)有一次是突然單獨的技術(shù)演變。而芯片技術(shù)又在這其中扮演了極其重要的角色?？梢钥闯?，市場(chǎng)才是檢驗DVR技術(shù)唯一的標準。

下面我們先介紹一下DVR的的基本規格及其內部架構。目前市面上的DVR規格中主要的硬件部分大概為必須同時(shí)支持視音頻、USB接口、可選VGA輸出、網(wǎng)絡(luò )輸出、可接SATA硬盤(pán)、鼠標控制現在也是標準配置。其它軟件部分大概的規格有如視頻分辨率必須達到400線(xiàn)以上，有些甚至要求430線(xiàn);壓縮圖像一般要求各種格式大小可轉換;亮色分離部分必須做得很好，不能有串擾等等。

DVR的主流方案

DVR方案設計中的主芯片可粗略分為兩部分，一是前端視頻解碼部分和畫(huà)面合成部分;二是后端視頻壓縮解壓縮部分。早在2003年之前，中國DVR的主流硬件方案大部分是飛利浦半導體的SAA7113+PNX13系列。(SAA7113是飛利浦半導體早期最流行的一顆視頻A/D轉換芯片，它面市時(shí)間很早，但是由于長(cháng)期沒(méi)有升級換代，無(wú)梳狀濾波器，A/D量化也是八位，所以性能在現在來(lái)講比較差。PNX13系列也是飛利浦半導體早期的Trimedia系列DSP，有1300/1301/1303等幾個(gè)型號，總資源大概是可壓縮一路CIF實(shí)時(shí)的圖像。)我們暫且稱(chēng)它為中國DVR第一代方案。

這個(gè)方案流行了相當長(cháng)一段時(shí)間，甚至現在在某些公司，它仍然是主流方案。它的優(yōu)缺點(diǎn)都非常明顯，優(yōu)點(diǎn)就是結構簡(jiǎn)單，靈活度高;缺點(diǎn)就是采用了飛利浦的SAA7113解碼芯片，分辨率偏低，無(wú)梳狀濾波器，影響了整體視頻質(zhì)量。PNX1300的能力也偏弱，只能處理一路CIF，整個(gè)方案的集成度也偏低。不管怎么樣，Philips半導體芯片方案在這個(gè)年代影響力是最大的。在同一時(shí)代內，除飛利浦方案之外，也有一些ASIC方案。

這個(gè)方案的優(yōu)點(diǎn)就是第一次采用了Techwell的四合一視頻*，整合度高，視頻質(zhì)量好;缺點(diǎn)就是ASIC壓縮方式此時(shí)還不夠靈活，規格離最好的應用還有一些差距。在這個(gè)DVR方案的初期形成階段，還有一些因素值得我們注意。

一是從這時(shí)期開(kāi)始，中國的DVR方案主流壓縮方式逐漸從最早的Motion-JPEG和MPEG-1過(guò)渡到了MPEG-4;

二是國內形成大批專(zhuān)業(yè)的DVR設計生產(chǎn)制造企業(yè)。

三是在這個(gè)時(shí)期內，有相當多的半導體公司進(jìn)入了中國DVR領(lǐng)域，飛利浦半導體、Techwell(特威半導體)、ADI、韓國Intime、Pentamicro等等。

中國DVR第二代方案，也就是由Techwell(特威半導體)、ADI、TI、NXP四家芯片方案提供商提供的主流方案。Techwell作為前端視頻解碼芯片提供商，依靠其優(yōu)秀的視頻解碼質(zhì)量以及貼近市場(chǎng)的技術(shù)支持服務(wù)，占有90%以上前端解碼部分市場(chǎng)份額，這也可稱(chēng)為是中國DVR行業(yè)的一個(gè)歷史轉折點(diǎn)。

在行業(yè)內，單芯片率先可以集合四路音視頻解碼、畫(huà)面分割合成、移動(dòng)偵測、OSD、Scaler等。而且從這時(shí)候起，Techwell作為DVR市場(chǎng)一個(gè)重要參與者的身份出現了，取代了以前飛利浦解碼芯片的壟斷地位，改變了整個(gè)DVR市場(chǎng)的格局。

在DSP方面，ADI的DSP性?xún)r(jià)比最好，目前浙江大華大部分采用此方案，此方案在現有的DVR方案里面占有舉足輕重的地位;隨后，TI在DVR領(lǐng)域異軍突起，依靠較強的DSP運算能力，借道杭州?？低暼〉煤蠖藟嚎s部分比較多的市場(chǎng)份額;NXP作為PhlipsDSP的繼承者，依然占據了相當大的后端壓縮部分市場(chǎng)份額，大部分的DSP使用者仍在使用NXP的TremediaDSP系列，因為其使用簡(jiǎn)單方便，與上一代流行的PNX13系列DSP有很大的技術(shù)繼承性。

另外，還由于很多的DVR廠(chǎng)商因為它的使用方便性，仍然在使其作為主控CPU。下面我們簡(jiǎn)單介紹這幾個(gè)方案。

這個(gè)方案之所以有競爭力，是因為它同時(shí)利用了TechwellTW2835(TW2835是Techwell在2006年底推出的高整合度前端芯片，同時(shí)四路音視頻解碼，并且集成了畫(huà)面合成功能等等，是一顆DVR前端專(zhuān)用芯片)的高整合度以及ADIBF561的低成本(BF561是ADI公司的Blackfin系列的DSP，它的總資源可壓縮4路實(shí)時(shí)CIF的圖像)，使得整個(gè)方案成本得到了控制的同時(shí)，品質(zhì)得到了很大的保證。

對比起以前的Philips方案，它使用TW2835使得整個(gè)八路系統主芯片的數量大幅降低，系統架構變得更為簡(jiǎn)單，并且圖像分辨率達到了430線(xiàn)以上，梳狀濾波器的性能也達到4H，對復雜圖像的處理能力大大提升了。

這個(gè)方案設計得非常巧妙，之所以巧妙是因為它使用了TW2815特有的功能，使得以前的DM642(DM642是TI現在在DVR行業(yè)出貨量最大的一個(gè)DSP，它的總資源大概是可壓縮8路實(shí)時(shí)CIF的圖像)方案從一芯四路向一芯八路實(shí)現了平滑的轉變，使得TI方案的單路成本降低了很多。但是由于TI的市場(chǎng)策略原因，DM642成本非常貴，導致這個(gè)方案并沒(méi)有得到所有廠(chǎng)家的認可，杭州?？低暿沁@個(gè)方案最大的擁護者。

這個(gè)方案的優(yōu)點(diǎn)是極大地提高了整合度，利用了Techwell的四合一解碼加上畫(huà)面分割器單芯片解決方案，最大限度地整合了資源，提高了效率。另外這個(gè)方案在后端采用了最新的飛利浦15和17系列DSP，圖像處理能力增加到了8路實(shí)時(shí)CIF或者2路實(shí)時(shí)D1、MPEG-4，并且同時(shí)利用Trimedia作主控芯片。這個(gè)方案帶給中國DVR行業(yè)一些新的概念，如畫(huà)面分割、一芯八路、多路回放、非實(shí)時(shí)應用等。

中國DVR的第三代方案，也就是現在正在設計的方案還有未來(lái)的方案?，F在流行，性?xún)r(jià)比高的是TW2835+SOC方案，在這其中SOC可以是臺灣智源(Faraday)、美國Mobilygen、中國大陸海思半導體(Hisilicon)、以及韓系的Pentamicro等等。

這個(gè)方案的優(yōu)點(diǎn)是顯而易見(jiàn)的，整個(gè)方案只用了兩顆主芯片TW2835+SOC。

TW2835的高整合度和SOC(20世紀90年代中期，因使用ASIC實(shí)現芯片組受到啟發(fā)，萌生應該將完整計算機所有不同的功能塊一次直接集成于一顆硅片上的想法。這種芯片，初始起名叫SystemonaChip(SoC)，直譯的中文名是系統級芯片。)的低成本高性?xún)r(jià)比結合在一起，使得整個(gè)方案性?xún)r(jià)比最優(yōu)。

目前，市面上的SOC提供廠(chǎng)家多達幾十家，他們都是原來(lái)從消費類(lèi)電子轉入安防行業(yè)的，他們的共同特點(diǎn)就是壓縮能力強大，但芯片規格不全面，所以他們不約而同地都選擇了Techwell作為他們的前端戰略合作伙伴以彌補這一缺陷。Techwell的TW2835加上智源的FIC8180方案可能是目前DVR市場(chǎng)上量產(chǎn)客戶(hù)數量最多的一家。它的面市時(shí)間點(diǎn)比較好，集成的ARM速度也比較快，市場(chǎng)價(jià)格也比較有競爭力;

另一個(gè)比較流行的ASIC方案就是Techwell的TW2834加上海思的Hi3510，這是因為Hi3510是SOC，集成度比較高，另外海思在技術(shù)支持方面比較到位;至于韓系的芯片方案，在前幾年比較流行，隨著(zhù)進(jìn)入安防半導體公司的增多，他們的競爭力越來(lái)越低，幾乎銷(xiāo)聲匿跡，這是因為他們比技術(shù)要弱于美國，比成本輸于臺灣公司，本土化很差，導致技術(shù)支持和對市場(chǎng)的理解度又輸給本土公司。美系的芯片幾乎都是壓縮能力很強，但是因為成本方面的原因，可能到最后會(huì )占據一些高端ASIC市場(chǎng)。

DVR芯片技術(shù)的發(fā)展趨勢

今后，DVR有兩個(gè)方向是我們不得不關(guān)注的，一個(gè)是新的、功能更全面更強大的SOC;另一個(gè)就是繼續工作主頻相對更快的DSP。從大方向來(lái)講，未來(lái)SOC肯定會(huì )成為主流，主要是有兩方面的原因：一是因為DVR規格一旦確定下來(lái)，SOC的壓縮能力提高得非常迅速，而且更容易大規模量產(chǎn)，這會(huì )使得它在成本方面更有優(yōu)勢;二是因為SOC開(kāi)發(fā)門(mén)檻相對較低，這使得快速推出產(chǎn)品，縮短新成品周期成為可能。至于DSP，它們在未來(lái)肯定會(huì )繼續占據高端市場(chǎng)，市場(chǎng)需要更多的靈活性，但是在出貨數量上，將會(huì )大規模下降。

除了這些傳統架構的DVR之外，最后還有一些技術(shù)動(dòng)向尤其值得我們注意。一是未來(lái)DVR研發(fā)的重心將會(huì )由壓縮部分轉為顯示部分，這是因為壓縮部分已經(jīng)日漸成熟，而顯示部分又是終端客戶(hù)購買(mǎi)DVR一個(gè)最大的參考因素，目前看來(lái)，1080P在日后會(huì )成為一個(gè)重要的引導性的概念;二是后端芯片部分會(huì )慢慢轉向集中控制和智能分析。