將“芯”比“芯”，誰將成為NVR“芯”中的高富帥？——NVR芯片方案淺析

文/汪濤

隨著安防行業(yè)的高速發(fā)展，“高清”和“智能”已經(jīng)是當(dāng)前視頻監(jiān)控領(lǐng)域炙手可熱的話題，整個(gè)行業(yè)已經(jīng)全面進(jìn)入了數(shù)字化時(shí)代。而伴隨ONVIF等國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議的不斷完善，功能逐漸齊全，通過ONVIF等標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議就可以實(shí)現(xiàn)預(yù)覽、存儲(chǔ)、移動(dòng)偵測(cè)、OSD、云臺(tái)控制等功能，前端各廠家不同的網(wǎng)絡(luò)編碼設(shè)備與NVR之間的對(duì)接也將不斷標(biāo)準(zhǔn)化?？梢灶A(yù)見，未來NVR將會(huì)是一種井噴式的發(fā)展，各廠家NVR產(chǎn)品之間的競(jìng)爭(zhēng)將更加白熱化。NVR產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)主要圍繞著高清接入路數(shù)、網(wǎng)絡(luò)吞吐、解碼性能和錄像存儲(chǔ)周期等，而設(shè)備性能的強(qiáng)弱很大程度上取決于NVR的芯片方案，所以，NVR芯片的發(fā)展反過來也決定了NVR產(chǎn)品的發(fā)展和競(jìng)爭(zhēng)。面對(duì)層出不窮的高清NVR芯片解決方案，監(jiān)控廠商應(yīng)該如何選擇，才能開發(fā)出滿足不同用戶復(fù)雜、個(gè)性化的高清應(yīng)用需求，保持NVR產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力？

NVR家族促膝談“芯”

在NVR芯片市場(chǎng)上主要是CPU和SoC之間的競(jìng)爭(zhēng)。我們所說的CPU芯片方案主要是基于X86架構(gòu)的一種NVR產(chǎn)品形態(tài)，這類NVR通常具有較大的網(wǎng)絡(luò)吞吐和接入能力，一般可以接入幾十甚至上百路前端，但是系統(tǒng)只是把CPU的一部分資源拿出來進(jìn)行軟件解碼，所以其解碼能力比較弱，一般只能解4路D1或者1路1080P的碼流，當(dāng)然也有部分廠商通過CPU+GPU的模式來提高設(shè)備的解碼性能。但整體來說，CPU架構(gòu)的硬件成本及功耗用電成本會(huì)更高。針對(duì)當(dāng)前應(yīng)用的復(fù)雜性，SOC芯片能更好地滿足功能應(yīng)用和預(yù)覽解碼的需求，且集成眾多接口，用ARM作為應(yīng)用處理器進(jìn)行多樣化的應(yīng)用、用戶界面和接口開發(fā)，利用DSP進(jìn)行算法加速，提供設(shè)備強(qiáng)大的解碼性能，單顆DSP芯片可以實(shí)時(shí)解碼4路1080p甚至8路1080p的碼流。同時(shí)，SoC方案配合Linux操作系統(tǒng)，組成一個(gè)專業(yè)的軟硬件結(jié)合體，穩(wěn)定性非常好，安全性很強(qiáng)，功耗也比較低。因此SoC芯片方案的NVR產(chǎn)品會(huì)受到更多用戶的青睞。

目前NVR市場(chǎng)上SoC方案的NVR通?？梢苑譃閮纱箢悾?/p>

ARM和DSP為同一芯片。此方案中ARM和DSP為單一芯片，獨(dú)立協(xié)調(diào)完成數(shù)據(jù)收發(fā)、接口定義、圖像處理和預(yù)覽解碼等功能，比如Marvell（美滿電子）、Ti（德州儀器）、Hisilicon（海思半導(dǎo)體）、Trident(泰鼎)、NXP（恩智浦半導(dǎo)體）等廠家都有類似的芯片應(yīng)用方案。由于單一芯片需要完成的工作相對(duì)較多，所以該方案的NVR設(shè)備接入路數(shù)相對(duì)來說不會(huì)太多，包括海康威視這樣的嵌入式NVR領(lǐng)先企業(yè)，目前也只做到64路720P@2Mbps碼流的高清網(wǎng)絡(luò)相機(jī)接入。

ARM和DSP為不同芯片。此方案中ARM和DSP分別為兩塊獨(dú)立的芯片，相互分工與合作，通常應(yīng)用于一些高端的嵌入式NVR中，比如128路、256路等接入路數(shù)大，存儲(chǔ)周期長(zhǎng)的設(shè)備。方案中主控通常選擇一款多核高性能的ARM來完成DSP、面板、接口、存儲(chǔ)、遠(yuǎn)程控制等各類子系統(tǒng)的管理，然后解碼顯示部分都由DSP芯片來完成，比如Marvell多核ARM+Ti或Hisilicon的DSP等。因此這類設(shè)備通常具備較強(qiáng)的設(shè)備性能，同時(shí)可以通過硬件接口的擴(kuò)展來提升設(shè)備的存儲(chǔ)、預(yù)覽輸出等性能。

NVR“芯”中的高富帥

隨著高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)的普及，用戶對(duì)NVR+IPC方案的需求越來越強(qiáng)烈，對(duì)NVR的接入能力、解碼能力和性價(jià)比等要求也越來越高。如何滿足用戶豐富的應(yīng)用需求，就要求設(shè)備廠家需研發(fā)出性能超“高”、接口豐“富”和功能“帥”氣的NVR產(chǎn)品，也就對(duì)芯片的性能提出了更高的要求。

近期某安防雜志就對(duì)一些廠家的高性能NVR新產(chǎn)品進(jìn)行了評(píng)測(cè)，評(píng)測(cè)的產(chǎn)品涵蓋了本文中所提到的三種硬件方案。其中就不乏一些具備“高富帥”特征的嵌入式NVR產(chǎn)品。

性能超高。NVR產(chǎn)品的性能主要體現(xiàn)在高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)接入性能、網(wǎng)絡(luò)吞吐性能和高清圖像解碼性能等。在參與評(píng)測(cè)的產(chǎn)品中，部分產(chǎn)品可以支持256路高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)接入，且最大可接入500萬甚至是800萬分辨率的相機(jī)；擁有高達(dá)640Mbps的IPC接入帶寬及1Gbps左右的網(wǎng)絡(luò)吞吐帶寬；6個(gè)HDMI輸出口同時(shí)解碼，達(dá)到24路1080p的解碼性能，不但幫助用戶節(jié)省了解碼器的成本，還避免了很多兼容性方面的問題，讓用戶的監(jiān)控變得輕松而愉悅。

接口豐富。目前市場(chǎng)上主流的NVR產(chǎn)品通常具備1個(gè)網(wǎng)絡(luò)、1個(gè)HDMI/VGA/CVBS輸出接口、1/2/4/8/16個(gè)SATA接口、1-4個(gè)USB 2.0接口等。而在本次產(chǎn)品評(píng)測(cè)中，卻出現(xiàn)了一些擁有豐富接口的設(shè)備。比如支持6個(gè)HDMI輸出接口同時(shí)還支持VGA、前面板液晶觸摸屏的輸出接口；24個(gè)SATA接口，每個(gè)接口支持4TB硬盤接入，實(shí)現(xiàn)大容量的存儲(chǔ)，同時(shí)還支持miniSAS、eSATA等擴(kuò)展接口進(jìn)行擴(kuò)展存儲(chǔ)；冗余電源，全插拔模塊的設(shè)計(jì)，既保證設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行，也對(duì)維護(hù)人員提供了更便捷的安裝維護(hù)方式。

功能帥氣。NVR工作的載體是網(wǎng)絡(luò)，而網(wǎng)絡(luò)通常都會(huì)有一些抖動(dòng)和不穩(wěn)定的潛在風(fēng)險(xiǎn)存在，進(jìn)而引起NVR與IPC掉線，導(dǎo)致錄像丟失，這也是很多人對(duì)NVR+IPC應(yīng)用方案心存疑慮的一方面，因此能榮膺高富帥榜的NVR必須是要能解決這類用戶顧慮的產(chǎn)品。目前，部分產(chǎn)品通過ANR斷網(wǎng)補(bǔ)錄技術(shù)（IPC中安裝SD卡，NVR與IPC網(wǎng)絡(luò)斷連時(shí)錄像存在SD卡中，NVR與IPC網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)后將SD卡中的錄像文件傳給NVR，保證錄像的聯(lián)系性）和N+1熱備功能（網(wǎng)絡(luò)中多安裝1臺(tái)NVR作為熱備NVR，當(dāng)其中1臺(tái)工作NVR異常時(shí)，熱備NVR接管其工作，當(dāng)工作NVR異常恢復(fù)后，熱備NVR停止工作并將錄像回傳給工作NVR，保證錄像的連續(xù)性）進(jìn)行完善，而且取得了良好了效果。

另外，隨著監(jiān)控?cái)z像頭的增多、錄像數(shù)據(jù)更為海量、犯罪手法多樣化，智能監(jiān)控勢(shì)在必行。但由于NVR本身性能的制約和編碼的前端化，若要實(shí)現(xiàn)智能功能在一定程度上還需依賴于前端網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)。以前，由于高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)編碼芯片性能不足，無法運(yùn)行太多復(fù)雜的智能編碼算法，智能分析一般通過服務(wù)器上運(yùn)行軟件來進(jìn)行。服務(wù)器價(jià)格昂貴，這種方式無疑增加了整體監(jiān)控系統(tǒng)的成本，也是導(dǎo)致高清監(jiān)控“智能化”應(yīng)用無法全面普及的重要原因之一。高性能編碼芯片的問世，讓智能算法前置成為可能。目前?？低暤葟S家就推出了支持跨界、區(qū)域入侵偵測(cè)，人臉偵測(cè)，畫面虛焦、場(chǎng)景變更偵測(cè)等智能分析功能的SMART IPC，而伴隨著SMART NVR的問世，與SMART IPC強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合后，可實(shí)現(xiàn)智能報(bào)警、智能存儲(chǔ)、智能回放和智能備份等功能。相比較智能服務(wù)器的方案，SMART NVR+SMART IPC的方案擁有更好的優(yōu)勢(shì)，在不增加監(jiān)控成本的條件下，提升高清監(jiān)控，錄像存儲(chǔ)、檢索和回放的效率。

用“芯”成就NVR未來

視頻監(jiān)控市場(chǎng)需求的不斷增長(zhǎng)，帶動(dòng)了視頻監(jiān)控核心器件——芯片生產(chǎn)商的快速發(fā)展，芯片市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)也異常激烈，而各大芯片廠家積極研發(fā)新技術(shù)推出新產(chǎn)品，也推動(dòng)了嵌入式NVR的飛速發(fā)展。嵌入式NVR中的SoC市場(chǎng)上常見的廠商有Ti（德州儀器）、、Hisilicon（海思半導(dǎo)體）、Marvell（美滿電子）、Trident(泰鼎)、NXP（恩智浦半導(dǎo)體）等。

在嵌入式NVR中SoC芯片市場(chǎng)上，占有率較高的要數(shù)Ti、Hisilicon和Marvell了，綜合芯片性能、成本、特點(diǎn)、技術(shù)支撐等多方面因素，三家廠商的產(chǎn)品也各有千秋，NVR廠商可以依據(jù)自己產(chǎn)品的特點(diǎn)進(jìn)行選擇。

在中低端市場(chǎng)上，ARM和DSP為同一芯片的SoC方案就可以滿足用戶需求，TI和Hisilicon芯片占據(jù)了這部分市場(chǎng)的絕大部分比例，比如Hi3535、Hi3516C、Hi3520D、Hi3521等，TI的M8165、DM8166、DM8167、DM8168、DM8148、DM6467等。較Hisilicon芯片，TI芯片通常具備更高的解碼和網(wǎng)絡(luò)吞吐性能，尤其是Ti的DM8168，具備極高的集成度，性能已處于業(yè)界SoC方案的領(lǐng)先地位，集成了高達(dá)1.2GHZ的A8核ARM處理器、1GHZ的C674x浮點(diǎn)DSP和若干二代可編程高清視頻影像協(xié)處理器，可支持8路1080p或16路720p分辨率同時(shí)高清解碼，400Mbps甚至更高的網(wǎng)絡(luò)吞吐，同時(shí)還提供了豐富的擴(kuò)展接口，可顯著降低NVR系統(tǒng)的成本和復(fù)雜性。

在高端市場(chǎng)上，ARM和DSP為同一芯片的SoC方案可能就無法滿足用戶高清接入、存儲(chǔ)或網(wǎng)絡(luò)吞吐上的需求，這時(shí)候我們就可以選擇ARM和DSP為不同芯片的SoC方案來進(jìn)行開發(fā)，想必在網(wǎng)絡(luò)高性能和企業(yè)級(jí)存儲(chǔ)性能方面更權(quán)威的Marvell多核處理芯片將會(huì)是ARM中一個(gè)非常不錯(cuò)的選擇，比如ARMADA XP（MV78460、MV78260等）、Discovery Innovation（MV78200、MV78100等）等系列嵌入式處理器。Marvell嵌入式處理器經(jīng)過專業(yè)的定制化設(shè)計(jì)，主板采用ARM架構(gòu)設(shè)計(jì)，價(jià)格比X86架構(gòu)的低很多，并集成先進(jìn)的電源管理技術(shù)，降低功耗，是傳統(tǒng)X86架構(gòu)的主板功耗的1/20，節(jié)省了用電成本和散熱處理成本，是一款真正的“綠色產(chǎn)品”。同時(shí)，其還提供了多個(gè)SATA控制器、千兆網(wǎng)口、PCI-e2.0、I/O外設(shè)等豐富的接口，可擴(kuò)展性也相對(duì)較強(qiáng)?？傮w而言，Marvell的ARM架構(gòu)的高性能NVR與傳統(tǒng)X86架構(gòu)的高性能NVR相比，在保證超高性能的前提下，還具備超低功耗、超高性價(jià)比、超豐富外圍接口等特點(diǎn)。

對(duì)于監(jiān)控設(shè)備廠家來說，即使選擇同樣的芯片，仍然需要廠家對(duì)于外部輸入輸出接口、底層驅(qū)動(dòng)、協(xié)議等進(jìn)行配置和調(diào)試，而這些才是決定一個(gè)產(chǎn)品最終效果和性能的關(guān)鍵因素，也最能體現(xiàn)一個(gè)廠家的底蘊(yùn)實(shí)力。海康威視根據(jù)自身產(chǎn)品定位以及不同廠家不同性能的芯片特點(diǎn)，博采眾長(zhǎng)、揚(yáng)長(zhǎng)避短，提供符合市場(chǎng)需求的多系列NVR產(chǎn)品。

結(jié)束語(yǔ)

芯片市場(chǎng)百家爭(zhēng)鳴，百花齊放，這種良性競(jìng)爭(zhēng)的局面推動(dòng)著各大芯片廠家不斷推出更高性能、集成度更高、功耗和成本更低的編解碼芯片，無疑也促進(jìn)了安防產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。最基本的功能、規(guī)格等由芯片來完成，并提供一個(gè)強(qiáng)大的平臺(tái)，讓設(shè)備廠家能夠提供更多的資源應(yīng)用到研究、開發(fā)并為下游用戶帶來更多價(jià)值上來，從而推動(dòng)產(chǎn)業(yè)向更深、更廣的范圍發(fā)展。

時(shí)刻關(guān)注用戶需求，提供更高的接入能力、更強(qiáng)的解碼性能、更長(zhǎng)的存儲(chǔ)周期、更低的采購(gòu)維護(hù)成本以及更準(zhǔn)確智能算法分析的產(chǎn)品，滿足用戶個(gè)性化、多樣化的監(jiān)控需求，才是每個(gè)監(jiān)控廠家應(yīng)當(dāng)追求的終極目標(biāo)。