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  • 从关键组件的革新探讨网络数字化安防

        网络化数字化的安防需求来临,监控设备的关键零组件首当其冲感受到改革与变化,这一波革新,将会对监控基础组件产生什么影响?会左右未来产品发展的方向吗?
        当客户端及产品端下游不断有反映需求时,最上游的关键组件就会掀起一波新的技术与应用变革。接下来,就让我们从感光组件(ImageSensor)、数字处理器(DSP/ISP)与压缩芯片(Codec)到储存等组件部份逐一探讨。
        关键组件产业链的现况
        先要关键组件了解目安防产业链的关系,以及关键组件的核心关系可先从产业链、产品技术来分析安全监控组件产业现况来拆解全球、中国大陆与台湾监控组件产业链。
        1.上游:安全监控产业链上游主要是Sensor感测组件、DSP/ISP图像处理、光学镜头为主,目前大部分制造厂商都欠缺相关组件或技术,依赖日韩进口。
        2.中游:目前全球大部分制造厂商多聚焦在中游,即监控摄像机、监控录放机的制造、生产与组装。现阶段中国大陆安防厂商主要发迹于中游,又成就于中游,例如富泓电子等开始崭露头角,且逐步成长为具有自主研发能力的品牌。
        3.下游:大部分安防厂商的下游销售通路是经销商或代理商,但SI、工程商是安防厂商的主要销售通路。
        关键组件的应用发展
        2012年作为高清监控的爆发年,“HD高清”和“IP”成为当之无愧的热门词汇。越来越多的厂商加入到这个领域,把高清IP这个蛋糕越做越大。数字高清网络摄像机逐渐得到客户的认可。安防产品数字化、智能化、高清化和网络化成为不可逆转的潮流,市场上的高清产品如雨后春笋般展现在用户眼前。目前市场上高清IP解决方案层出不穷,如何选用适合自己的IP高清组件解决方案成为大家非常关注的问题。高清网络摄影机的组件方案有以下两种基本架构。
        ImageSensor影像传感组件芯片
        1.采用CCD/CMOS传感器(SENSOR)作为影像采集设备,配套提供ISP的SoC芯片,这类方案具有明显的成本优势,成像效果主要取决于组件芯片厂商集成的ISP(如3A,宽动态等)效果;采用这种方案一个明显的优势是比较灵活,可以根据方案的特点加以定制,如影像撷取,低张数控制等。
        2.第二种传感芯片是采用前端摄影机模块作为影像采集设备,再配套ASIC或DSP进行编码压缩和传输,这类方案成本相对较高,由于采用专业成像模块,原始影像效果好,所以整个IPC产品效果取决于配套压缩传输模块,针对的是压缩后图像的清晰度和实时性。
        如选择关键组件
        除以上两种传感器搭配方式架构外,对安防厂家而言,依据不同的市场需求和产品定位来选择符合自有产品发展方向的解决方案,设备制造商选择方案时都会考虑如下几点。
        储存及带宽占用程度:影像分辨率的提升必然会消耗更大的带宽和存储空间。以1920×1080@30fps为例,利用H.264的编码算法,为保证清晰度,码流需要控制在6Mbps左右,这样每小时的存储空间需要2.7GB。在普通局域网环境中,100M带宽只能传输大约10路编码后的影像,就算1T的硬盘也只能存储400小时左右。如何平衡存储存和带宽是一道难题。
        镜头高清的性能:影像分辨率的提升,对镜头细腻度提出了新的要求,两百万像素以上网络摄像机的分辨率是NTSC/PAL标准影像的十倍还要多,而普通的高清数字像机DC或摄录像机DV上所采用的技术成本较高,不利于网络高清摄影机的套用。因此如何降低成像系统的门坎,是网络与HD高清摄影机发展的关键组件因素之一。
        3A控制技术:在一般模拟摄像机上,各厂家的自动对焦AFC、白平衡AWB,自动曝光AES等3A控制技术做的比较完善,但这些技术在数字HD或IP高清摄影机上应用比较薄弱,3A控制对于高清晰的影像质量非常重要。对组件而言,如何保证实时快速完成控制算法显得非常重要。
        高像素更显优势
        在Sensor制程上,目前CMOS优势尽出,因为同样等级、尺寸大小的感光芯片,CMOS可以比CCD放入更多像素,更适合开发高像素。而由于CMOS必须在同一平面上分布像素与电路,电路占去大部分,真正的有效的感光面积不到50%。因此有业者致力缩小开发制程,让线路面积变得更小,相对提升有效感光面积;也就是说,同样的感光组件效能,CMOS使用更小规格的芯片就能做到。CMOS在材料单成本也具有优势,因为CMOS本身即可传送数字讯号,可省下ADC芯片的成本,也避免讯号转换造成失真、耗损。目前有业者将CMOS芯片整合进数字处理运算(DSP/ISP)、图形化接口(UI)等controller的部分功能,更节省许多材料采购成本。所以就算单颗CCD与CMOS同价,但因CMOS能一片抵多片,性价比相对更高。
        低电耗才是王道
        相较同样规格等级的CCD,CMOS具有电耗低、尺寸小优势,适合无法布线、必须使用电池的小型摄像机。