IP Camera监控系统的视频性能及动态分析

现代人对人身及财产安全越来越关注，这促使视频安全监控市场迅速走红。基于对这一市场的关注，以及数字信号处理技术（DSP）和网络技术的发展，视频监控已经由模拟监控（VCR ，Video Cassette Recorder）发展到数字和模拟混合的DVR（Digital Video Recorder），进而向IP视频监控系统这种数字视频监控发展。目前，DVR系统占据了全球视频监控市场的50%，可谓如日中天。但业界对IP视频监控的发展趋势一致看好，视频监控系统向数字化发展成为发展趋势。

IP Camera的优势

IP视频监控系统在布控距离、扩展能力和布控成本上与传统的模拟监控和DVR相比有所不同。从布控距离上讲，IP视频监控系统中的网络服务器直接连入网络，没有线缆长度和信号衰减的限制，没有地域概念；从扩展能力上讲，这种系统对于设备数量没有限制，增加设备只意味着IP地址的扩充。在成本上，IP视频监控系统占用带宽较少，可以利用企业现有的局域网，在安装时节省布线建网的成本。相比之下，对于其他的视频监控系统，如要增加新的监控点需要重新建网，新的设备很难添加到原有的系统中，并要受到线缆长度和信号衰减的限制。

IP Camera监控系统常见开发平台分析

IP视频监控系统包括网络视频服务器监控系统和IP Camera监控系统，其中IP Camera是系统的前端处理部分。CCD/CMOS图像传感器把场景的光信号转变为电信号，这些电信号转换为数字信号后通过数据接口传输到DSP存储器。DSP作为IP Camera的数字图像处理和压缩以及操作系统运行的主处理器芯片,完成图像压缩、编码的同时把数据流送到硬盘或其他存储设备中保存。可以想见，前端设备对视频图像质量好坏有极大影响。因此，处理器的选择在开发人员如何能够成功地满足数字视频监控产品的设计需求上扮演了重要角色。

目前市场上，ASIC、FPGA与传统的DSP是常见的几种方案，每种都有自己的特点。其中，ASIC比较适合没有算法基础的研发队伍采用，因为ASIC芯片本身的压缩算法可以帮助加快产品研发进度。但是，随着音/视频格式和标准的不断演进，这种方案的灵活性对它在视频监控领域的广泛应用又成为一种限制。相比之下，传统的DSP处理具有更加灵活的处理能力，在数据处理方面也更加强大。然而，DSP传统的处理架构的重点还是集中在数据运算能力上面，对于视频监控应用来说不够优化。对于那些具有复杂的控制能力和更高速媒体流需求的系统级应用来说，传统的DSP并不理想--DSP中更多的系统资源被浪费掉了。由于具有强大的并行处理能力，在要求复杂和密集的视频信号处理的高端视频监控领域，理论上FPGA应该具有很大优势。遗憾的是，FPGA的产业生态环境、较大的功耗以及高昂的成本拖了它的后腿，使它很难成为这个应用领域的竞争者。

还有一种方案是采用MCU（ARM核）＋DSP。由于ARM采用RISC指令集，适合处理控制代码，对视频编解码则力不从心。DSP则能弥补ARM的不足，其运算能力能够满足人们对视频流畅程度的需求。这种方案的思路是发挥ARM核的控制作用和DSP处理器的处理能力。但是，研发人员需要对MCU和DSP这两套代码进行掌握和维护，研发成本和对研发人员的要求都比较高。

显而易见，如果能够有一种处理平台，将MCU和DSP的性能融合起来，不但能克服ARM核＋DSP所存在的瑕疵，同时能保留两则的优势特性。Blackfin处理器平台正是这样的汇聚平台，它给视频监控产品开发带来了新的力量。汇聚处理器将MCU和DSP的性能融合在一起，在单核上对uCLinux、协议栈和媒体流进行处理，将实时多媒体数据流及以控制为导向的任务进行优化。Blackfin家族使用了MSA（Micro Signal Architecture）架构，在一个单核架构中提供可编程的16/32位MCU和DSP功能，能够对控制、网络、多媒体以及信号处理区域进行划分。同样的开发环境适用于所有的Blackfin产品线，使IP视频监控产品的上市时间加快，成本大大降低。

IP Camera的视频性能和动态范围

通过强大的视频处理算法、丰富的外围接口等，Blackfin系列产品能够显著改善IP Camera系统的视频性能和动态范围。

目前市场上的宽动态IP Camera主要有两种技术实现方式，一种是以图像传感器配合数字信号处理器的方式实现宽动态效果，主要实现形式为双倍速CCD+DSP、普通CCD+双快门等。该技术方案采取双曝光或者多次曝光的方式，并通过DSP将采集到的模拟信号转换成数字信号输出，最后将两次曝光或者多次曝光形成的画面进行合成，从而得到一幅在光线明、暗处物体都能被清晰表现的画面，一般称此类摄像机为CCD宽动态摄像机。另一种是采用DPS（数字图像传感器与处理系统