自從美國911事件以來，全球視頻監控系統的需求越來越強勁。在國內有關部門推出了“平安城市”項目后，中國的視頻監控市場也開始起飛。特別是2008年北京奧運會、2010年上海世博會更是大力推動了中國視頻監控市場的發展。據市場調研機構的數據顯示，近幾年全球視頻監控市場的年復合增長率接近10%，而中國市場的增長率更是在20%以上，預計2014年，全球視頻監控市場規模將達到410億美元。

　　在市場的快速發展的同時，相關視頻技術也不斷升級，視頻監控技術與市場呈現了以下幾個發展趨勢：

　　1.從CCTV到DVR再到NVR

　　傳統的模擬閉路電視視頻監控(CCTV)，進行實時的錄像，需要大量的磁帶進行記錄，分析管理不方便，市場份額正在逐漸被數字視頻監控(DVR)吞食。數字視頻監控，因為對輸入的模擬視頻信號進行了數字化處理，后端可以方便地對圖像進行處理――降噪、縮放、OSD、壓縮等等，大大減少了對存儲空間的需求，降低了成本，也為視頻智能分析提供了基礎。網絡視頻監控(NVR)是在DVR的基礎上，加強了網絡功能，可以方便地實現遠程管理和遠端存儲。隨著網絡基礎設施的升級，NVR正獲得迅猛的發展。

　　2.從CIF到D1再到HD

　　隨著視頻處理芯片能力的增強，集成度的提高和成本的下降，以及硬盤單位容量成本的降低，數字視頻監控產品的分辨率正在升級。目前D1(480i格式，720×480，水平480線，隔行掃描)正在逐漸取代CIF(352×288)成為市場的主流。而一些高端產品，已經開始支持720p 格式(1280×720，水平720線，逐行掃描)，甚至1080p格式(1920×1080，水平1080線，逐行掃描)，以滿足一些特殊的應用需求，如工業/醫療圖像識別。更高的圖像分辨率，意味著更大的存儲空間需求，也為圖像識別、智能分析提供了便利。

　　3.從4/8通道到8/16/32通道

　　隨著單位通道成本的降低，終端客戶愿意設置更多的攝像頭，提高布控密度，以提供更好的安全保障。市場主流需求也由單設備4/8通道提升到8/16/32通道。

　　4.視頻監控 + 網絡存儲

　　隨著視頻監控市場的繁榮，也帶動了存儲產品市場的發展。過去，網絡存儲產品主要配合服務器用于運營商和企業的數據備份?，F在，一些行業應用對圖像分辨率和保存時間提出了更高的要求，傳統的存儲陣列產品也開始逐漸引入到視頻監控的應用中來，其提供的RAID功能，保證了數據存儲的可靠性和安全性。

　　5.智能監控

　　更廣泛的視頻監控應用，帶來視頻數據爆炸式地增長，靠人工手動查驗變得越來越困難?；ヂ摼W絡的發展，開啟了信息爆炸的時代，如果不依靠Google、Baidu這樣的搜索引擎，我們將迷失在茫茫的信息海洋中。同樣的道理，智能監控是視頻監控發展的必然趨勢。在將來的某一天，也許我們輸入幾張嫌疑犯的照片，就可以借助人臉識別和人體特征識別技術，并通過龐大的互聯網相連的視頻監控網絡，搜索出可能的嫌疑犯出現過的位置和視頻信息。當然，這有很大的難度，但是，很多前沿的公司正在朝這個方向努力。而且，現在的智能監控產品已經在一些方面取得了可喜的成績，如車牌識別、人臉識別、越界報警、目標跟蹤、可疑物報警、人頭數量統計……

　　依據其不同的工作原理、視頻數據傳輸和處理方式，數字視頻監控分為網絡視頻攝像機(IPCAM)+網絡存儲、基于PC的視頻采集以及嵌入式DVR/NVR三種方案，每種方案針對不同的應用環境都各有優勢，以下是三種方案的比較:

　　1.IPCAM + 網絡存儲

　　該方案的優點是部署靈活、方便，缺點是當前主流方案中的單位通道成本較DVR/NVR高。網絡視頻攝像機IPCAM可以通過以太網口上連到NVR設備，也可以直接上連到網絡存儲設備。前者適合組建小的監控網絡，IPCAM作為NVR的一種補充；后者適合完全由IPCAM來組建大型監控網絡。

　　IPCAM系統框圖如“圖1”，攝像機攝像機如果是模擬信號輸出，則需要視頻解碼器將信號轉換成數字信號，送給后端。視頻處理器對視頻信號進行處理、壓縮，并包裝成以太網包送出。

　　IPCAM的發展方向將是進一步降低成本，并加強智能監控的功能?？梢园岩曨l處理器的功能做得更強大，將攝像機功能集成進來，由視頻處理器直接對Image sensor輸出的信號進行處理。這樣，就可以省掉攝像機中進行前端處理的ISP (Image signal processor)和如圖所示的視頻解碼器，從而由單芯片方案實現IPCAM。

　　網絡存儲產品的系統框圖如“圖2”，由以太網交換機對IPCAM的數據進行匯聚，通過千兆以太網口將數據傳送給網絡存儲設備。這種方案中的處理器通常是性能比較強的處理器，如多核x86、PowerPC、MIPS都有使用。這個級別的處理器，通常帶多組 PCI Express接口，提供高帶寬的外設接入。RAID處理需要做大量的XOR運算，如果由處理器直接來做處理，會大大增加處理器的負荷，系統規模也就不可能做大。所以，通常會使用專門的RAID協處理器。硬盤擴展(HDD Expand)部分，是用于將外接硬盤的數量擴展到十幾個、幾十個甚至上百個。通常的方案是用SATA Controller + SATA Port Multiplier，或者SAS Controller + SAS Expander。

　　當前的RAID協處理器、SATA Controller和SAS Controller多為PCI-X接口，為能實現與處理器的PCI Express接口實現互連，就要用到一個非常重要的橋接芯片，實現PCI Express到PCI-X的接口轉換。Pericom公司的PI7C9X130，實現了PCI Express x4到PCI-X 64bit@133MHz的轉換，支持64×133 = 1064MB/s的帶寬。PCI-X向下兼容PCI，總線也可以跑在100MHz、66MHz、33MHz或者其他低于133MHz的頻率。PI7C9X130工作在PCI模式時，可以擴展6個PCI設備。該芯片也被用于實現720p、1080p的高端視頻處理卡。

　　另外，PI7C9X130還支持Reverse mode，即可以實現從PCI-X到PCI Express的橋接，當處理器提供的接口是PCI-X，而需要掛接PCI Express接口的外設時，就需要工作在此種模式。

　　2.基于PC應用的視頻采集卡

　　視頻采集卡的優點是配置簡單、操作方便。占用PC的PCI插槽或者PCI Express插槽，程序運行在Windows或者Linux下，操作跟日常使用電腦一樣簡單。PC價錢越來越便宜，性能也越來越強，基于Windows和Linux操作系統，有更多的軟件資源支持，使得產品開發變得更容易。這為智能監控功能的開發提供了極大的便利。視頻采集卡的缺點是，如果客戶要為采集卡新配置PC，那么，計算上PC的成本，視頻監控單位通道成本將較之DVR/NVR高。

　　視頻采集卡分為兩種，硬件壓縮視頻采集卡和軟件壓縮視頻采集卡。顧名思義，硬壓卡是由專門的DSP或者ASIC來實現視頻數據的處理和壓縮，而軟壓卡只實現視頻數據的采集，處理和壓縮都由PC的處理器來實現。所以，硬壓卡對PC處理器的耗用較少，數據壓縮后傳輸，占用傳輸帶寬少；而軟壓卡的所有負荷都在PC處理器上，原始數據進行傳輸，占用傳輸帶寬大。就單卡成本而言，硬壓卡的成本遠高于軟壓卡，但單卡通道數可以做得更多，對PC配置要求不高。通過這種簡單的比較，我們不難看出，硬壓卡的定位介于軟壓卡和DVR/NVR之間。雖然現在PC價錢非常便宜，性能也足夠強，但是最便宜的PC也還是比嵌入式的處理器貴。所以，硬壓卡的市場份額有可能逐漸被軟壓卡和DVR/NVR蠶食。

　　當前，視頻采集卡的主流還是PCI插卡。但是，因為PC的PCI總線工作在33MHz，無法實現8路D1的原始數據傳輸；另外，Intel在大力推廣PCI Express總線，新推出的芯片組，提供更多的PCI Express接口，并讓PCI接口逐漸淡出市場。所以，PCI Express的視頻采集卡在逐漸流行起來。

　　硬壓卡功能框圖如“圖3”，軟壓卡功能框圖如“圖4”、“圖5”。

　　在視頻采集卡中，為了單卡實現多個通道，需要掛接更多的PCI設備，如圖所示的DSP/ASIC或視頻解碼器，故需要進行PCI總線的擴展。Pericom公司的PI7C8152是完全透明的PCI橋，可以擴展4個PCI設備，用于硬壓卡；PI7C8150，可以擴展9個PCI設備，用于8路軟壓卡；PI7C8140，可以擴展4個PCI設備，用于4路軟件卡。這三顆芯片都在PCI視頻采集卡上得到了廣泛的應用，而Pericom公司推出的PCI Express x1到PCI 的橋接 – PI7C9X111SL和PI7C9X112SL更是專門為視頻監控應用量身打造，已經成為PCI Express視頻采集卡應用的必然選擇。

　　PI7C9X111SL和PI7C9X112SL專為視頻監控應用進行了優化，支持512Byte的“Max Payload Size”，PCI to PCI Express進行upstream memory write的實際測試，當PCI工作在32bit@33MHz時，數據傳輸率高達120MB/s；當PCI工作在32bit@66MHz時，數據傳輸率高達230MB/s，完全滿足軟壓卡單卡實現8路D1的應用需求。

　　PI7C9X111SL可以擴展4個PCI設備；PI7C9X112SL可以擴展8個PCI設備。兩款芯片采用同樣 的封裝，客戶可以方便地實現4路卡和8路卡的兼容設計，共用一個PCB。封裝為14*14mm的128 LQFP，方便客戶焊接、調試。較之BGA封裝，減小了設計難度，可以使用更少的PCB層數，降低了成本。芯片功耗只有0.45W。

　　另外，PI7C9X111SL還支持Reverse mode，即可以實現PCI到PCI Express的橋接，當處理器提供的接口是PCI，而需要掛接PCI Express接口的外設時，就需要工作在此種模式。

　　少數視頻解碼器提供PCI Express x1接口，Pericom公司專門為監控市場提供了低端口數的PCI Express Packet Switch，實現PCI Express port擴展。應用功能框圖如“圖5”，常用型號如下：

　　除此之外，Pericom公司還為監控應用配套提供晶體振蕩器(Crystal oscillator)、信號轉換器(Signal switch)、PCI時鐘緩沖器(PCI clock buffer)、PCI Express時鐘發生器(PCI Express clock generator), PCI Express時鐘緩沖器(PCI Express clock buffer)、PCI Express Redriver以及SATA/SAS Redriver等完整解決方案。

　　3.嵌入式DVR/NVR

　　嵌入式DVR/NVR功能框圖如“圖6”，和“PC + 硬壓卡”的應用非常類似。

　　嵌入式DVR/NVR因為采用集成外設接口、性能適中的低成本嵌入式處理器，使得視頻監控的單位通道成本大幅降低，系統功耗也大幅下降，契合當前“綠色環保”的產品理念。因為是一個封閉的系統，所以，也就不存在兼容性的問題。

　　嵌入式DVR/NVR多采用Linux操作系統，如果想通過shell command來進行配置、管理，對終端客戶會是非常困難的一件事情。所以，必須要開發簡單、易用的管理軟件。再者，當前的嵌入式DVR/NVR產品通常是固定通道數設計，擴展性不好。也許采用模塊化的設計會是一個不錯的選擇。另外，嵌入式DVR/NVR的視頻處理是由DSP/ASIC完成，在此基礎上開發智能監控功能，較基于PC的開發，難度更大。

　　Pericom公司的PI7C8152，實現擴展4個PCI設備；PI7C8150實現擴展9個PCI設備，可以工作在66MHz或33MHz，廣泛應用于嵌入式DVR/NVR。經驗證，對不同廠家的嵌入式處理器和PCI設備，都實現了完美的互連。隨著越來越多的嵌入式處理器提供PCI Express接口，PI7C9X111SL和PI7C9X112SL也開始用于嵌入式DVR/NVR，實現PCI Express接口到PCI的擴展。

　　作為Intel的合作伙伴，隨著Intel嵌入式平臺Atom和下一代Tunnel Creek的推廣，PI7C9X111SL和PI7C9X112SL必將在嵌入式領域獲得更廣泛的應用。就嵌入式DVR/NVR而言，Atom平臺，特別是下一代的Tunnel Creek平臺，客戶將可以在低功耗、低成本、易開發性、軟件繼承性和縮短產品開發周期等方面找到新的更好的平衡點。

　　總結：受應用市場上更多先進功能需求的推動，視頻監控技術和市場正在向數字化和網絡化的方向快速發展，除了高清晰度的圖像傳感器，更高效、低功耗的視頻編解碼，更強大的處理器和應用系統外，大量數據在不同總線和接口之間的傳輸，已經成為提升系統性能的又一個關鍵。Pericom的系列高速信號處理方案以及配套的各種器件，是系統設計師在從板卡到整個系統的設計過程中提升視頻監控系統性能的重要支撐性技術。