高清网络摄像机芯片方案对比之安霸与TI

文/苏彬

高清网络视频监控发展到今天，市场也开始进入真正的高清时代，诸多的有实力的高清摄像机厂家的产品线也逐渐完善起来，高清网络视频监控的配套产品有更加丰富和成熟。与此同时困扰很多人的高清网络摄像机与后端平台或者与后端NVR互联互通的问题也在逐渐迎刃而解，这得益于各个方案研发公司、生产厂家、平台商、标准协议组织都不遗余力的在网络摄像机协议对接这块投入了大量精力，使得高清网络摄像机与第三方设备或者软件平台的对接不在像早期那么尴尬。现阶段面向市场的高清推广商以及用户本身面对纷繁复杂的高清芯片方案、高清品牌，同时也被诸多的高清概念、产品宣传弄得晕头转向。一些公司在产品导入阶段感觉很多产品都不错，但有时候细看有些又有很大的差距，反复琢磨后便会想到是否IPC的方案本身的差别呢？同行之间也经常讨论目前哪一家的产品做得比较好，用的什么方案，资深一点的用户在看到我们的高清网络摄像机产品时偶尔也会提出疑问：你们的摄像机是用的什么方案？前段时间从相关媒体上还看到一则消息说在“安防之都”深圳搞了一个TI、海思、Ambarella高清方案的PK论坛。可见人们对高清网络摄像机使用什么样的芯片方案本身还是非常渴望。从某种程序来讲，选择一个合适的方案是很重要的，关系到后期产品面向市场的定位、推广以及企业的根本发展。目前已知主流的高清方案有德州仪器（TI）、海思(HiSilicon)、安霸(Ambarella)、恩智浦（NXP）、升迈（GrainMedia）、Nextchip；本文着重介绍一下目前关注度比较高的两个方案：TI 和Ambarella。为了让大家更清晰的了解这两家的高清方案的优劣势，我将先从两家方案公司简单的背景介绍开始逐一为大家梳理。

公司背景介绍

TI是美国德州仪器的简称，总部位于美国德克萨斯州的达拉斯，是全球知名的半导体企业，主要从事模拟电路和数字信号处理技术的研究，其具有代表性的DaVinci- DM3x ARM9视频处理器解决方案在安防行业有着广泛的应用。TI成立之初是一家使用地震信号处理技术勘探原油的地质勘探公司，1951年更名为现用名的德州仪器公司，其后逐渐进入半导体市场。当安防领域的视频监控从模拟阶段发展到数字压缩处理阶段后，TI在安防视频压缩领域逐渐暂居主导地位。高清视频监控领域有代表性的解决方案是DM355、DM365、DM368。

Ambarella于2004年由C-Cube Microsystems公司三位元老组建，总部位于加州的圣克拉拉市；公司中文名称为“安霸”，安霸是高清视频业界的技术领导者，主要提供低功耗、高清视频压缩与图像处理的解决方案，在电视广播市场，安霸技术也得到广泛应用，大量来自世界各地的电视节目都经安霸芯片压缩后传送。在业界率先推出了基于最新H.264视频压缩标准的高集成SoC芯片，集成了各种关键系统功能，提供高性价比的高清整体解决方案，在H.264高清专业广播编码设备市场拥有近90%的市场。现在已有多款DV/Hybrid Cam采用安霸芯片，品牌包括Kodak, SONY, Samsung等。安霸从最初将A2系列引入到安防视频监控领域至今已经发布了成熟的A5系列安防高清IPC解决方案，而在国内能够从A2到A5系列都有深入开发，有深厚技术积累，并能规模转化为实用的高清视频监控产品的公司屈指可数。

综合评述：从两家公司的背景和发展历程可以看出，TI在半导体领域有强大的综合实力，特别是在标清时代与海思、NXP（原飞利浦半导体）等压缩方案的角逐中全线胜出，比如国内比较主流的海康、大华等都与其有莫大的联系。相比较而言安霸从历史发展和规模看来都比较年轻，属于新生代，但安霸团队有个明显的优势就是从一开始就专注于视频压缩技术与图像处理解决方案的研究，早期的MPEG和现在的H.264高清视频压缩都注定了其纯粹的高清视频压缩和图像处理技术的血统。传统的广播编码领域的深厚积累，到现在引入安防高清IPC解决方案都显示出了无与伦比的先天优势。

方案特性概述

尽管如此TI在2009年推出的DM365最高也还是只能支持到H.264的720P/30fps高清视频压缩，该系列作为TI入门高清级的压缩方案在如功耗、编码效率、画质等方面的性能表现并不理想，但由于其TI在DVR时代的应用惯性，还是有很多高清IPC整合厂家选择它，包括国内主流的大品牌。鉴于DM365的诸多缺陷，TI迅速推出DM368弥补在高清IPC解决方案上的差距，DM368可实现多格式的1080P/30fps压缩，包括了H.264编解码等在内；采用主频为423MHz的ARM926ej-s处理器，整合了（hdvicp，mjcp）视频图像协处理器引擎；DM368已经可以支持H.264的1080P/30fps全高清压缩，同时画质和码流方面有一定提升。

安霸目前提供给安防领域的方案主要有A2和A5系列，A2作为初期导入的一个系列在高清IPC领域名噪一时，早期高清市场唯一可做1080P全高清全帧率压缩的高清IPC方案，其锐利的画质和较低的码流让同时期很多其他同类方IPC方案望尘莫及；但A2作为初期导入的方案在功耗和多码流方面有不足之处，所以目前已经全线过渡到A5系列。A5采用528MHz ARM11处理器，高清H.264和MJPEG视频编码引擎，并且集成了专业处理240MPixel/s图像处理功能。其图像处理引擎包含了增强的降噪处理、图像增强滤波，以及电子防抖动等技术。A5s方案拥有多通道视频编码器，支持高达14MP像素的视频编码，先进的3D MCTF 降噪技术和宽动态处理功能，支持多达四路的视频流（其中两路视频流可达1080P/30fps+800x600P/30fps）。采用了先进的45纳米芯片工艺及丰富的I/O设备，可将A5s的eBOM缩减到最小，可让产品适用于多样化的外形，同时期低功耗这一特性被充分的展现了出来，其原有的锐利的高清画质、低码流、多码流输出等优势也表现得更加优秀，保持了一贯的优势。

综合比较：TI和安霸都是采用ARM+视频压缩单元，都能做到1080P/30fps，都能实现H.264的高清压缩，在目前高清压缩方案中都是比较优秀的方案；但就单个高清IPC这一领域来说安霸更有优势，这主要是由于TI更注重于传统的监控市场，其主要目标是多路D1编码，这也是TI的强项，同时由于DM365和368的主频和性能比起安霸A5s系列来说要低，而且安霸一开始就专注于单个高清IPC方案的研究，没有原来传统多路标清市场的困扰，与DM365相比，早期的A2就已经可以支持H.264的1080P/30fps压缩，而最新的A5系列还可支持4路码流同时输出（码流可独立调节），最高可支持3MP@20fps、5MP@12fps、10MP@3fps的视频压缩。在1080P模式下其功耗不到1W。在保持比较良好的画质情况下1080P/30fps可做到2Mps的高效率网络传输。

IPC方案主要技术规格比较

方案类型技术规格 安霸TI方案架构 ARM+视频压缩单元 ARM+视频压缩单元处理器 ARM1136J-S ARM926EJ-S主频 528MHz 432MHz制造工艺 45纳米 65纳米编码算法 H.264 BP/MP/HP Level 5.0/MJPEG H.264 BP/MP/HP,MPEG-4,MPEG-2,MJPEG,VC1/WMV9最高压缩分辨率1080p,30fps码流控制 1080P/30fps≤4Mbps,CBR/VBR/ConstantQP rate control 1080P/30fps≤6Mbps接口 主流接口都支持 主流接口都支持3A控制 支持 支持功耗 1080P模式下≤1W 未知Full HD 1920x1080@30fps+D1，3MP@20fps, 5MP@12fps,or 10MP@3fps

下表主要对两个方案的主要参数做了比较，这里有必要强调一下，方案本身的技术规格虽然能体现一定性能优势，但这种比较并不能决定选择了谁家的方案就一定能做出优秀的产品。相信大家都能理解，高清IPC的外围设计、产品的功能目标定位、产品市场的定位以及对高清IPC的经验积累和技术沉淀都可能会左右最终产品的实际性能。举个浅显的例子，早期做TI365的有做的不错的，也有很多厂家失败的；安霸虽然方案本身优势多一点，但由于是新切入安防市场的，很多没有高清沉淀的厂家望而却步，或者勉强做出来的产品千差万别；再比如你配置台式电脑，如果你只选择了一颗顶级CPU，并不代表你这台电脑就能有顶级的性能，因为还有主板、内存、显卡、硬盘这些外围呢？甚至不同的操作系统的选择也会体现出不同的性能，这只是举了个不是很严谨的例子，但能说明一定问题的。

实际应用优势

安霸方案从早期A2做720P和1080P/30fps的H.264编码只需要2Mbps和4Mbps的网络传输码流，而同期的方案在2Mbps码流时长时间持续压缩720P/30fps的话其芯片的发热量和编码出现异常的几率很高，甚至有时候出现不能完成压缩的现象。这是个很有意思的比较，因为当基于安霸方案的摄像机厂家在宣传这个优势时其他方案厂家也跟着宣传，有点类似模式时代的参数跟风现象，但做不做得到只有用户自己长时间测试过后才知晓其真伪。后来安霸体系的厂家又提出了同样码流看效果，同样效果比码流这些客观的概念让用户能清晰的去辨别高清摄像机的综合性能，这里说的效果当然是指画质、解析度等综合指标。

上面说到高清画质、低码流为网络传输带来了优势，同样低码流为高清后端存储解决方案也提供了至关重要的依靠；这里同样有个基本的概念：就是前端摄像机高清视频压缩过后通过网络传输回后端的视频流大小决定了后端存储投资的大小。高清网络视频监控在给用户带来震撼的视觉冲击的同时，后端存储投资收益不可忽视。同样画质的720P或者1080P，码流每增加1Mpbs，那么后端的存储硬盘等介质、以及存储服务器等相应会增加，而这类投资稍微控制不好，整个系统的收益就会严重失衡，这时候有些厂家选择就是强行压低前端投资，但后端的造价一路走高，维护难度和实施难度也随之增加；这种收益失衡很多时候用户看不全，最后得到的是效果也没预期的好，最终造价也没达到预期的控制目标。

真正的高清不仅仅是做一个分辨率出来，高清实际上所涵盖的意义应该包括优秀的色彩还原、真正的高清的解析度，而这些对于方案本身的3A控制技术是有相当高的要求。安霸在广播视频编解码处理技术上的优势自然的延伸到了安防领域，同时安霸编码方案在H.264算法方面独有的优势让其在低码流、低延时稳定的网络传输、真正的高清画质等方面一直有较大的优势。