半導體行業(yè)助力安防產(chǎn)業(yè)實現(xiàn)“綠色環(huán)?！?/b>

當前環(huán)境問題十分突出，實現(xiàn)綠色環(huán)保已不單單是種潮流，而是一個必須。半導體制造商的數(shù)字電子產(chǎn)品正通過使用各種創(chuàng)新技術(shù)，以更少的組件實現(xiàn)更高的質(zhì)量、更多的選項以及更快的速度，從而實現(xiàn)更低成本的更綠色環(huán)保視頻終端系統(tǒng)。

大多數(shù)行業(yè)現(xiàn)已開始走向“綠色”，但半導體制造商對這一挑戰(zhàn)的高度重視不是近幾年才開始的。遵循摩爾定律，運用各種創(chuàng)新技術(shù)，使得數(shù)字技術(shù)的各項指標，包括功耗、尺寸、成本、密度、處理速度，以及影像傳感器支持的分辨率或者像素數(shù)量都呈指數(shù)級提升。

嵌入式處理器技術(shù)

當前因特網(wǎng)協(xié)議IP視頻安全系統(tǒng)的部署無處不在，使用功能最強大的最新嵌入式處理器技術(shù)有助于原始設備制造商OEM廠商及原始設計制造商ODM廠商設計和生產(chǎn)節(jié)能型IP 網(wǎng)絡攝像機及數(shù)碼攝像機 DVR 端對端解決方案。

在過去十年，互補型金屬氧化物半導體CMOS工藝技術(shù)有了長足發(fā)展，這使制造商每 2 至 3 年就能夠縮小一次嵌入式處理器的幾何尺寸。工藝技術(shù)從2000 年的 130 納米縮小到近期更小的 45納米，這使嵌入式處理器能夠在更低的電壓下以更低的功耗運行。除更低電壓外，深亞微米幾何結(jié)構(gòu)可在單個芯片上集成數(shù)億個晶體管，使專用于嵌入式處理的半導體產(chǎn)品能夠在提升性能的同時集成更多智能IP。這樣就催生了片上 DVR 與片上 IP 攝像機等功能更強大的更高效視頻處理器。

高能效方案發(fā)展策略

沿視頻安全價值鏈，嵌入式處理器技術(shù)不但可幫助 OEM 廠商與 ODM廠商采用數(shù)量更少的功耗優(yōu)化型組件設計功能更強的智能系統(tǒng)，而且還可幫助集成商部署現(xiàn)場端對端解決方案，在不犧牲特性或增加系統(tǒng)成本的情況下，減少對環(huán)境的總體影響。例如，片上DVR 相當于 10 多個分立式組件的功能，可顯著降低 DVR 應用的板積空間與功耗。

這基本上就是高能效方案理想的發(fā)展策略，但在利用深亞微米工藝幾何結(jié)構(gòu)以及設計速度的不斷攀升，需要使用更低電壓閾值時，制造商面臨著動態(tài)功耗及靜態(tài)功耗的巨大挑戰(zhàn)。部分高級嵌入式處理器現(xiàn)在正在利用從無線移動電話行業(yè)引入的各種廣泛智能自適應軟硬件技術(shù)，根據(jù)最復雜技術(shù)的器件活動、運行模式甚至溫度，動態(tài)控制電壓、頻率和功耗。這包括低功耗模式與時鐘門控等傳統(tǒng)電源管理技術(shù)。正在部署的極具創(chuàng)新的解決方案可幫助進一步降低工作功耗與漏電功耗。

部分解決方案在硅芯片器件層面上實施。主要方案涉及動態(tài)電壓與頻率縮放DVFS，不但支持高靈活時鐘方案與斷電模式，而且還可為器件中的各種子系統(tǒng)提供獨立的時鐘控制，從而可實現(xiàn)不足1 V 的低工作電壓運行。

另一個方案是應對硅芯片工藝及溫度變化的自適應電壓縮放AVS。還有一個方案是動態(tài)電源切換DPS，可根據(jù)工作進程切換至低功耗模式，降低電源漏電。最后的解決方案是待機漏電管理 SLM 和存儲器保持功能。

編解碼與視頻分析技術(shù)

編解碼器技術(shù)

隨著目前大多數(shù)閉路電視 CCTV 系統(tǒng)轉(zhuǎn)向數(shù)字及 IP信息流，半導體核心技術(shù)的創(chuàng)新正在幫助大幅降低從攝像機到基礎設施的功耗。此外，視頻處理器可幫助優(yōu)化視頻流量與存儲，減少對其它基礎設施的需求。這就是為什么與未壓縮視頻或原有編解碼器MPEG-2、MPEG-4相比，可顯著降低存儲和發(fā)送視頻所需的數(shù)據(jù)量。而視頻編解碼技術(shù)H.264及可擴展視頻編碼 SVC 高級編解碼器也是視頻安全系統(tǒng)更加綠色環(huán)保途徑的重要使能技術(shù)。

這些編解碼器利用可編程 DSP 與固定功能 ASIC 等當前低功耗 IC 中現(xiàn)有的處理功能，可實現(xiàn)極高的壓縮比。例如，美國國家電視系統(tǒng)委員會NTSC 標清視頻一般在每秒 30 幀的 720x480 分辨率下，采用 4：2：2 YCrCb 完成數(shù)字化的，而這需要每秒超過 165兆數(shù)位的數(shù)據(jù)率。要存儲 90 分鐘的視頻，需要 110GB 以上的存儲空間。H.264 不但可實現(xiàn) 60 比 1的壓縮比，而且還可保持優(yōu)異的視頻質(zhì)量，能夠為實現(xiàn)更綠色環(huán)保的應用節(jié)省帶寬與存儲。同樣，H.264 高配置文件的視頻壓縮比 MPEG-4 標準配置文件的壓縮比高出4 倍以上。

使用根據(jù) 2007 年頒布的 H.264/AVC 視頻壓縮標準附錄 G標準化的SVC，可為視頻安全應用增添臨時可擴展性，無需重新編碼便可降低幀速率比如通過丟棄位流中的某些數(shù)據(jù)包。利用 SVC 臨時可擴展性可為存儲在 CCTV系統(tǒng)中數(shù)兆兆字節(jié)的視頻數(shù)據(jù)提供更加環(huán)保的管理途徑，避免在一天、一星期或一個月以后為優(yōu)化存儲而進行額外轉(zhuǎn)碼。

視頻分析技術(shù)

優(yōu)化視頻流量、數(shù)據(jù)存儲以及 CCTV 系統(tǒng)效率最具前景的創(chuàng)新之一是邊緣設備上的視頻分析 VA，其可將所有的采集、錄制和存儲功能整合在一個統(tǒng)一IP攝像機中。內(nèi)建視頻分析技術(shù)由最高級的低功耗嵌入式處理器提供支持，可為攝像機提供充足的定向智能，因此只需錄制、傳輸和本地保存必要的視頻序列，無需全天候工作。最常見，也是最穩(wěn)健的特性是攝像機篡改檢測、觸發(fā)區(qū)告警、目標計數(shù)以及智能動作檢測，其可在DSP、FPGA 或持續(xù)運行的專用加速器等可編程內(nèi)核上實施。

半導體制造商非常重視該挑戰(zhàn)，其可幫助最終用戶降低視頻安全系統(tǒng)的擁有成本，對環(huán)境產(chǎn)生積極的直接影響。通過推出高清視頻處理器與寬范圍動態(tài)WDR傳感器，OEM 及 ODM 廠商現(xiàn)在可設計和生產(chǎn)百萬像素 IP 攝像機，在更高影像質(zhì)量下取代多個模擬 CCTV。例如，一個百萬像素 1280x720攝像機能夠取代兩個標清 720x480 模擬攝像機，可實現(xiàn)提高 33% 的視野320 水平像素。部分片上 IP 攝像機近期已具備提供實時4百萬像素視頻的能力，可提供進一步降低能耗的方案。

另外如果相同的 IP 攝像機集成以太網(wǎng)供電 PoE 技術(shù)，與既需要視頻同軸線纜，也需要電力線的模擬攝像機相比，可節(jié)省大量的線纜。另外，如果 OEM廠商與 ODM 廠商選擇可編程高靈活視頻處理器，而非固定功能 ASIC，他們還可支持整合模擬 CCTV、運動 JPEG MJPEG、MPEG-4、H.264乃至非標準 IP 攝像機的混合配置，不但可實現(xiàn)最大限度的重復使用，而且還可避免全面更換現(xiàn)有基礎設施必然給環(huán)境造成的不利影響。

來源：中關(guān)村在線

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