浅谈安防监控市场及IPC SoC性能

电子发烧友网报道（文/李诚）据Gartner数据显示，2020年全球视频监控摄像机总出货量约为5.8亿部，预计到2022年将增长逾8.5亿部。随着科技的进步，5G移动网络的商用、宽带网络的普及，传统的闭路安防监控开始向网络安防监控转型。安防监控的发展有数十年之久，制造企业已拥有完整的、系统的产业链体系。随着设计、制造技术的不断成熟，安防监控设备成本得到大幅度的下降，安防监控市场逐步向各个领域渗透，安防监控设备在交通枢纽、军事、银行、学校、社区安防等方面均有应用。
 
浅谈安防监控市场
 
近年来，消费电子、物联网IOT、工业互联网、智能家居、智慧城市的发展，推动了安防监控技术的革新，IPC（网络监控摄像机）开始兴起。网络监控摄像头应用广泛，需求扩大，IPC SoC市场前景可观，公开信息显示华为海思、德州仪器、安霸、北京君正、富瀚微、国科微等企业均有对网络监控系统前端IPC SoC进行深入研究。据观研报告预计2023年，我国安防IPC SOC市场规模将达67.1亿元。
 
在监控摄像设备领域，我国安防监控设备企业在国际市场中占据重要地位，对2021年上半年全球安防设备企业年营收数据整理发现，国内企业海康威视营收339.02亿元，比上年同期增长39.68%，连续8年拿下全球安防设备企业营收第一。大华股份实现营业收入135.05亿元，同比增长37.27%，其中一季度51亿元，二季度84亿元，排名全球第二。在前十名的国内企业还有宇视科技、天地伟业等。
 
IPC (IP Camera) SoC在监控设备中起什么作用
 
安防监控主要有两种，分别为模拟监控和IPC（网络监控）。
 
模拟监控由前端ISP芯片和DVR SoC组成。模拟监控ISP芯片是对通过图像传感器捕捉到的信号进行降噪、曝光度调整等图像优化处理，该处理过程决定了最终视频成像的质量。后端DVR SoC主要是完成模数转换的一个过程，将音、视频的模拟信号转换为数字信号，并对视频编码、压缩和存储。
 
网络监控主要由前端IPC SOC和后端NVR SoC组成。网络监控后端NVR SoC主要是接收IPC的IP码流，并进行视频编解码、存储等。IPC SOC为网络安防摄像机的核心，内部集成CPU、ISP、音视频编码模块、网络接口模块、安全加密模块、视频智能处理模块等。ISP模块是对图像传感器采集到的原始数据进行处理，处理后的数据在编码器模块进行压缩在传入后端储存。
 
近年来安防监控摄像头的像素不断提高，对监控数据、视频储存方面的处理性能也有所提高，为节约存储空间很多安防监控厂商将H.264编码器压缩标准提升至H.265，H.265标准的压缩编码算法较为复杂，对IPC SOC性能要求也随之提高。
 
IPC SoC决定着安防监控设备成像、视频压缩编码等一系列性能，下文将对市场占比份额较高的IPC 上游供应商的产品进行介绍。
 
“小海思”Smart HD IPC SOC
 

（图片来源：海思官网）

 
“小海思”系列芯片是华为对外供应芯片系列，该系列芯片主要应用于安防监控、机顶盒等领域，据公开信息显示，在华为禁令生效前，海思在安防监控前端芯片领域市场占比达7成以上，后端芯片市场达8成以上。海思在安防监控芯片领域进行了全局部署，涵盖了IPC、AI-IPC、NVR、DVR等系列的产品。
 
Hi3516AV300是一颗Smart HD IPC SoC，内置双核最高工作频率可达900MHz的ARM Cortex-A7处理器，并且支持浮点运算和NEON加速，能够将复杂的视频编解码器性能提升60%~150%。采用业界最新的H.265视频压缩编码器，尽可能的降低视频内存大小，同时集成高性能NNIE引擎和智能计算加速引擎，处理性能最高1.0Tops，使得Hi3516AV300在低码率、高画质、智能处理和分析、低功耗等方面引领行业水平，并可实现智能追踪和人脸校正的功能。该芯片ISP模块支持多级降噪和6-DOF防抖等功能，增加视频成像效果。在视频接口方面，该芯片支持4M/5M的两路高清视频录制，第一路输入最大分辨率达3840*2160，第二路最大输入分辨率为2048*1536。并可完美兼容索尼、松下、安森美等主流厂商的图像CMOS传感器。Hi3516AV300支持单声道差分输入，降低噪音摄取。还支持SD3.0卡读写功能和TSO网络加速功能。该芯片多用于安防监控、摄像头等领域。
 
Ambarella CV5S 8K IPC SoC
 

（CV5S 8K IPC SoC 图片来源：Ambarella官网）

 
Ambarella在安防监控方面具有不错的表现，Ambarella CV5S 8K IPC SoC采用了先进的5nm制程工艺，CPU为双核64位Arm®Cortex®-A76，主频高达1.6GHz。CV5S内置8K图像处理器、音视频编、解码器支持H.265和H.264视频压缩。该IPC SoC具有低功耗的特性，在进行30fps的8K视频录制时功耗仅为4W。CV5S具有先进的ISP，在昏暗的灯光环境下依然可以提供出色的成像表现，在高对比度的环境下HDR技术能够捕捉更高的图像细节，该芯片的图像处理能力得到了进一步的提升。CVflow引擎可以同时运行多个神经网络（NN），时加速计算能力，在最小的功耗下提供更快的计算能力。支持10M到100M网络连接。
 
FH8658 5M IPC SoC
 
上海富瀚电子FH8658 5M IPC SoC采用了RISC CPU，最高工作频率达1.5GHz，该芯片分辨率为2688*1520的5M视频录制，ISP集成了实时空域降噪、自动白平衡、自动曝光、自动对焦等功能，支持H.264/H.265码流，在音频方面支持三通道ADC和单通道DAC，采样频率为8kHz~48kHz，还具备回声消除功能，在性能方面加入了神经网络加速器，提升图像处理能力和较高的编码质量和极低的编码率，在网络连接方面子池10M到100M网络接入，实现智能互联。该IPC SoC可使用于多种网络摄像机产品。
 
通过以上3款IPC SoC的性能了解。在视频录制方面，三款芯片都支持5M以上分辨率的视频录制，Ambarella CV5S 30fps的8K视频录制能力上更为突出。均支持和神经元网络加速，增强图像处理能力。值得一提的是Ambarella CV5S可在昏暗的环境下成像能力依然出色。
 
总结
 
万物互联的时代，传统的安防监控也开始向网络监控发展，实现实时数据传输。5G网络、智慧城市的建设，推动了IPC的发展。在未来，依托大数据的加持，IPC会朝着智能化、高清化不断前进。