淺談安防監(jiān)控市場(chǎng)及IPC SoC性能

電子發(fā)燒友網(wǎng)報(bào)道（文/李誠(chéng)）據(jù)Gartner數(shù)據(jù)顯示，2020年全球視頻監(jiān)控?cái)z像機(jī)總出貨量約為5.8億部，預(yù)計(jì)到2022年將增長(zhǎng)逾8.5億部。隨著科技的進(jìn)步，5G移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的商用、寬帶網(wǎng)絡(luò)的普及，傳統(tǒng)的閉路安防監(jiān)控開始向網(wǎng)絡(luò)安防監(jiān)控轉(zhuǎn)型。安防監(jiān)控的發(fā)展有數(shù)十年之久，制造企業(yè)已擁有完整的、系統(tǒng)的產(chǎn)業(yè)鏈體系。隨著設(shè)計(jì)、制造技術(shù)的不斷成熟，安防監(jiān)控設(shè)備成本得到大幅度的下降，安防監(jiān)控市場(chǎng)逐步向各個(gè)領(lǐng)域滲透，安防監(jiān)控設(shè)備在交通樞紐、軍事、銀行、學(xué)校、社區(qū)安防等方面均有應(yīng)用。

淺談安防監(jiān)控市場(chǎng)

近年來，消費(fèi)電子、物聯(lián)網(wǎng)IOT、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、智能家居、智慧城市的發(fā)展，推動(dòng)了安防監(jiān)控技術(shù)的革新，IPC（網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控?cái)z像機(jī)）開始興起。網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控?cái)z像頭應(yīng)用廣泛，需求擴(kuò)大，IPC SoC市場(chǎng)前景可觀，公開信息顯示華為海思、德州儀器、安霸、北京君正、富瀚微、國(guó)科微等企業(yè)均有對(duì)網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)前端IPC SoC進(jìn)行深入研究。據(jù)觀研報(bào)告預(yù)計(jì)2023年，我國(guó)安防IPC SOC市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)67.1億元。

在監(jiān)控?cái)z像設(shè)備領(lǐng)域，我國(guó)安防監(jiān)控設(shè)備企業(yè)在國(guó)際市場(chǎng)中占據(jù)重要地位，對(duì)2021年上半年全球安防設(shè)備企業(yè)年?duì)I收數(shù)據(jù)整理發(fā)現(xiàn)，國(guó)內(nèi)企業(yè)?？低?/u>營(yíng)收339.02億元，比上年同期增長(zhǎng)39.68%，連續(xù)8年拿下全球安防設(shè)備企業(yè)營(yíng)收第一。大華股份實(shí)現(xiàn)營(yíng)業(yè)收入135.05億元，同比增長(zhǎng)37.27%，其中一季度51億元，二季度84億元，排名全球第二。在前十名的國(guó)內(nèi)企業(yè)還有宇視科技、天地偉業(yè)等。

IPC (IP Camera) SoC在監(jiān)控設(shè)備中起什么作用

安防監(jiān)控主要有兩種，分別為模擬監(jiān)控和IPC（網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控）。

模擬監(jiān)控由前端ISP芯片和DVR SoC組成。模擬監(jiān)控ISP芯片是對(duì)通過圖像傳感器捕捉到的信號(hào)進(jìn)行降噪、曝光度調(diào)整等圖像優(yōu)化處理，該處理過程決定了最終視頻成像的質(zhì)量。后端DVR SoC主要是完成模數(shù)轉(zhuǎn)換的一個(gè)過程，將音、視頻的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，并對(duì)視頻編碼、壓縮和存儲(chǔ)。

網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控主要由前端IPC SOC和后端NVR SoC組成。網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控后端NVR SoC主要是接收IPC的IP碼流，并進(jìn)行視頻編解碼、存儲(chǔ)等。IPC SOC為網(wǎng)絡(luò)安防攝像機(jī)的核心，內(nèi)部集成CPU、ISP、音視頻編碼模塊、網(wǎng)絡(luò)接口模塊、安全加密模塊、視頻智能處理模塊等。ISP模塊是對(duì)圖像傳感器采集到的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，處理后的數(shù)據(jù)在編碼器模塊進(jìn)行壓縮在傳入后端儲(chǔ)存。

近年來安防監(jiān)控?cái)z像頭的像素不斷提高，對(duì)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)、視頻儲(chǔ)存方面的處理性能也有所提高，為節(jié)約存儲(chǔ)空間很多安防監(jiān)控廠商將H.264編碼器壓縮標(biāo)準(zhǔn)提升至H.265，H.265標(biāo)準(zhǔn)的壓縮編碼算法較為復(fù)雜，對(duì)IPC SOC性能要求也隨之提高。

IPC SoC決定著安防監(jiān)控設(shè)備成像、視頻壓縮編碼等一系列性能，下文將對(duì)市場(chǎng)占比份額較高的IPC 上游供應(yīng)商的產(chǎn)品進(jìn)行介紹。

“小海思”Smart HD IPC SOC

（圖片來源：海思官網(wǎng)）

“小海思”系列芯片是華為對(duì)外供應(yīng)芯片系列，該系列芯片主要應(yīng)用于安防監(jiān)控、機(jī)頂盒等領(lǐng)域，據(jù)公開信息顯示，在華為禁令生效前，海思在安防監(jiān)控前端芯片領(lǐng)域市場(chǎng)占比達(dá)7成以上，后端芯片市場(chǎng)達(dá)8成以上。海思在安防監(jiān)控芯片領(lǐng)域進(jìn)行了全局部署，涵蓋了IPC、AI-IPC、NVR、DVR等系列的產(chǎn)品。

Hi3516AV300是一顆Smart HD IPC SoC，內(nèi)置雙核最高工作頻率可達(dá)900MHz的ARM Cortex-A7處理器，并且支持浮點(diǎn)運(yùn)算和NEON加速，能夠?qū)?fù)雜的視頻編解碼器性能提升60%~150%。采用業(yè)界最新的H.265視頻壓縮編碼器，盡可能的降低視頻內(nèi)存大小，同時(shí)集成高性能NNIE引擎和智能計(jì)算加速引擎，處理性能最高1.0Tops，使得Hi3516AV300在低碼率、高畫質(zhì)、智能處理和分析、低功耗等方面引領(lǐng)行業(yè)水平，并可實(shí)現(xiàn)智能追蹤和人臉校正的功能。該芯片ISP模塊支持多級(jí)降噪和6-DOF防抖等功能，增加視頻成像效果。在視頻接口方面，該芯片支持4M/5M的兩路高清視頻錄制，第一路輸入最大分辨率達(dá)3840*2160，第二路最大輸入分辨率為2048*1536。并可完美兼容索尼、松下、安森美等主流廠商的圖像CMOS傳感器。Hi3516AV300支持單聲道差分輸入，降低噪音攝取。還支持SD3.0卡讀寫功能和TSO網(wǎng)絡(luò)加速功能。該芯片多用于安防監(jiān)控、攝像頭等領(lǐng)域。

Ambarella CV5S 8K IPC SoC

（CV5S 8K IPC SoC 圖片來源：Ambarella官網(wǎng)）

Ambarella在安防監(jiān)控方面具有不錯(cuò)的表現(xiàn)，Ambarella CV5S 8K IPC SoC采用了先進(jìn)的5nm制程工藝，CPU為雙核64位Arm?Cortex?-A76，主頻高達(dá)1.6GHz。CV5S內(nèi)置8K圖像處理器、音視頻編、解碼器支持H.265和H.264視頻壓縮。該IPC SoC具有低功耗的特性，在進(jìn)行30fps的8K視頻錄制時(shí)功耗僅為4W。CV5S具有先進(jìn)的ISP，在昏暗的燈光環(huán)境下依然可以提供出色的成像表現(xiàn)，在高對(duì)比度的環(huán)境下HDR技術(shù)能夠捕捉更高的圖像細(xì)節(jié)，該芯片的圖像處理能力得到了進(jìn)一步的提升。CVflow引擎可以同時(shí)運(yùn)行多個(gè)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（NN），時(shí)加速計(jì)算能力，在最小的功耗下提供更快的計(jì)算能力。支持10M到100M網(wǎng)絡(luò)連接。

FH8658 5M IPC SoC

上海富瀚電子FH8658 5M IPC SoC采用了RISC CPU，最高工作頻率達(dá)1.5GHz，該芯片分辨率為2688*1520的5M視頻錄制，ISP集成了實(shí)時(shí)空域降噪、自動(dòng)白平衡、自動(dòng)曝光、自動(dòng)對(duì)焦等功能，支持H.264/H.265碼流，在音頻方面支持三通道ADC和單通道DAC，采樣頻率為8kHz~48kHz，還具備回聲消除功能，在性能方面加入了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)加速器，提升圖像處理能力和較高的編碼質(zhì)量和極低的編碼率，在網(wǎng)絡(luò)連接方面子池10M到100M網(wǎng)絡(luò)接入，實(shí)現(xiàn)智能互聯(lián)。該IPC SoC可使用于多種網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)產(chǎn)品。

通過以上3款I(lǐng)PC SoC的性能了解。在視頻錄制方面，三款芯片都支持5M以上分辨率的視頻錄制，Ambarella CV5S 30fps的8K視頻錄制能力上更為突出。均支持和神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)加速，增強(qiáng)圖像處理能力。值得一提的是Ambarella CV5S可在昏暗的環(huán)境下成像能力依然出色。

總結(jié)

萬物互聯(lián)的時(shí)代，傳統(tǒng)的安防監(jiān)控也開始向網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控發(fā)展，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸。5G網(wǎng)絡(luò)、智慧城市的建設(shè)，推動(dòng)了IPC的發(fā)展。在未來，依托大數(shù)據(jù)的加持，IPC會(huì)朝著智能化、高清化不斷前進(jìn)。