高清解码芯片——视频监控的关键

        经过十年发展，芯片编码能力有了很大提升。之前要实现1080i的图像质量需要10颗芯片编码，现在2、3颗即可。结合市场需求看，追求更好的图像品质是用户非常合理且永恒的要求。而随着智能监控时代的来临，为了满足监控系统对视频图像的分析处理要求，如车牌识别、人脸识别等，则对图像质量提出了更高的要求，例如高清格式。这对芯片编解码能力提出了更大的挑战。

　　一、高清编解码芯片是高清视频监控发展关键

　　1999年，飞利浦PNX1300芯片在中国推广并得到应用;2003年，TI推出通用数字处理器TMS320DM642，正式进军中国视频监控领域;2004年，海思作为全球率先推出H.264soc监控专用芯片;几乎同时，台湾升迈整合ARMcore，兼容FA526CPU和MPEG4/MJPEGcodec及多项外围IP，为数字监控量身打造了视频编解码芯片SoC。

　　压缩算法的不断升级改变着图像的画质。随着安防市场主流压缩算法向H.264，甚至更高级的算法发展，不断地提高压缩比、并进行算法优化已成为芯片厂商的追求。就运算量而言，MPEG-4比JPEG复杂4倍，H.264又较MPEG4复杂3倍以上，除了Decoder的兼容性和Encoder的压缩质量的基本要求，高速的系统架构、内存频宽、高效率的DMA控制器，甚至多核的平行处理都是SoC效能是否优秀的关键。

　　从当前主流芯片厂商所推出的产品来看，大多有支持高清格式的产品，如，ADI的ADV202、212产品可以支持高清格式；TI的DM355即可支持720p下的MPEG4实时编码，码率为4Mbp至8Mbps。

　　二、ISP处理芯片

　　ISP(imagesignalprocessing)是指视频信号处理芯片，一般通过专门的ASIC或者DSP加以实现。通常情况下，传感器部分设置有内嵌的图像处理芯片以处理一些较简单的功能，而较复杂的3A(即自动曝光、自动白平衡以及自动对焦)、WDR等功能，则必须通过后端ISP处理，以获得良好的影像效果。

　　以Nextchip的高清多功能ISP芯片NVP2400为例，该芯片可应用于1.3M/2M的HD-SDI摄像机、高清模拟摄像机及高清IPC的设计。其内部集成8位快速8051MCU、64MSDRAM及片上X-RAM等。芯片有I2C、UART、SPI等通信接口，并具有定时器、PWM、中断等功能，可与标准8051MCU兼容。

　　NVP2400可直接接收原始视频信号或者LVDS信号，经过ISP预处理后，芯片可以输出复合模拟信号和BT656/BT1120/YC16bits视频数据流。

　　三、芯片特点分析

　　与某些仅支持单一Sensor的专用ISP芯片不同，它可与多款Sensor进行无缝连接，包括Panasonic的MN34031PL，Sony的IMX036LQR/LLR，Aptina的MT9P031，Omnivision的Ov2715等系列CMOS。

　　NVP2400支持多种图像预处理功能，其中有3A处理、镜头畸形校正(LSC)处理、亮度自适应ACCE即宽动态、2D/3D数字降噪、坏点检测DPC、假色修正、色滚抑制、64倍电子放大/画中画、日夜转换、运动侦测MD、隐私遮蔽、自定义OSD等功能，下面详列几项说明。

　　1、ACCE：高对比度亮度/颜色自适应功能

　　ACCE(高对比度亮度/颜色自适应功能)，是宽动态技术(WDR)的一种。NVP2400根据人眼对高亮度区域敏感的视觉特性，通过对高对比度及其边缘部分亮度/颜色的有效调整，可以增强整个画面的可视度。

　　2、DEFOG去雾化功能

　　Camera在有雾或下雨的环境中，图像可能出现模糊不清，动态范围下降的现象。因为在正常情况下，Sensor可以接收多个层次的亮度，但是有雾情况下，图像的亮度层次被雾遮盖。NVP2400通过分析每个区域的亮度柱状图，改进其亮度分布情况，可有效增强雾化图像的宽动态范围。

　　3、ColorInterpolation色彩算法

　　由于Sensor使用的彩色滤光片的排列方式为拜尔排列，获取信息中彩色信号不全，必须从周围的像素进行推测，补偿信号的不足，称为补间处理。与一般的双线性插值算法不同，NVP2400采用了对角插值算法，可以消除由线性算法产生的图像颜色失真，进一步提高图像细节的分辨能力。

　　4、2D/3D数字降噪

　　降噪是Camera获得高质量图像很重要的部分。NVP2400的2D降噪功能可以有效降低平面及边缘噪声。而在表现运动物体时，NVP2400可根据前一帧图像及当前图像像素间信息的对比，通过运算有效地消除3D噪声、鬼影及拖尾等现象。

　　结语

　　对于安防的视频监控领域应用的高清IPC较传统模拟摄像机、普通网络摄像机具有更多优势，比如高清晰度、百万像素级的传感器、可以获得更多的视频信息，逐行扫描的CCD/CMOS技术可以让画中画更清晰、自然流畅，没有机械移动部件，更耐用，更大的视觉覆盖范围等。

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