DSP數(shù)字信號處理主導(dǎo)攝像機(jī)的發(fā)展進(jìn)程

　　DSP(DigitalSignalProcessing)即數(shù)字信號處理，是利用數(shù)字計算機(jī)或?qū)Ｓ脭?shù)字信號處理設(shè)備，以數(shù)值計算的方法對信號進(jìn)行采集、變換、綜合、估值、識別等加工處理，借以達(dá)到提取有用信息、便于應(yīng)用的目的。

　　DSP芯片是一種特殊的微處理器，根據(jù)數(shù)字信號處理理論的數(shù)學(xué)模型和算法，設(shè)計出專門的數(shù)字信號微處理器芯片。計算程序全部"硬化",數(shù)字濾波器所需要的其他設(shè)備也全部集成、硬化，比如加法器、存儲器、控制器、輸入/輸出接口，甚至其他類型的外部設(shè)備等。許多在模擬信號處理器中無法進(jìn)行的工作，都可以在數(shù)字處理中進(jìn)行，如二維數(shù)字濾波、數(shù)字動態(tài)圖像檢測、數(shù)字背景光補(bǔ)償、膚色輪廓校正、細(xì)節(jié)補(bǔ)償頻率調(diào)節(jié)、準(zhǔn)確的彩色矩陣、精確的校正、自動聚焦等。因此，有了DSP的攝像機(jī)，可大大提高圖像的質(zhì)量。

　　攝像機(jī)DSP芯片的作用

　　圖像品質(zhì)是監(jiān)控最基本也是最重要的要求，監(jiān)控場景千差萬別，這就要求監(jiān)控攝像機(jī)能適應(yīng)各種場景的復(fù)雜光線，獲得出色的圖像品質(zhì)。圖像品質(zhì)包含的內(nèi)容非常多，主要有以下幾點：

　　1、色彩還原。攝像機(jī)是否能真實還原實際場景的圖像顏色，白平衡是否準(zhǔn)確，是否存在偏暖或偏冷。

　　2、動態(tài)效果。移動物體邊緣是否清晰，是否有拖尾。

　　3、低照度表現(xiàn)。在低光環(huán)境下攝像機(jī)能否獲得明亮的圖像，靈敏度是否出色。

　　4、寬動態(tài)。在光線明暗對比強(qiáng)烈的場景中攝像機(jī)能否兼顧亮區(qū)和暗區(qū)，動態(tài)范圍是否足夠大。

　　5、對焦準(zhǔn)確性。攝像機(jī)能否在各種光照條件下精確對焦，不出現(xiàn)失焦或?qū)躬q豫反復(fù)的情況。

　　攝像機(jī)圖像質(zhì)量的高低，很大程度上依賴DSP的后期處理。在攝像機(jī)應(yīng)用中，經(jīng)過光學(xué)成像芯片產(chǎn)生的信號不可避免產(chǎn)生有很多缺陷，如圖像細(xì)節(jié)信號弱、亮度不均勻、彩色不自然等，必須經(jīng)過DSP信號處理器對信號進(jìn)行放大和校正。

　　攝像機(jī)DSP芯片除了對圖像信號放大、校正外，還對攝像機(jī)特殊功能的實現(xiàn)有較好表現(xiàn)。如自動聚焦、寬動態(tài)、數(shù)字慢快門、彩色黑白轉(zhuǎn)換、區(qū)域屏蔽、數(shù)字降噪、白平衡等功能，都源自于DSP數(shù)字信號處理器。因此，監(jiān)控攝像機(jī)特別是模擬攝像機(jī)在清晰度方面取得的突破，很大程度決定于DSP,使得模擬攝像機(jī)在一些領(lǐng)域中依然占有較多的份額。

　　DSP芯片技術(shù)升級進(jìn)步

　　競爭日益激烈

　　作為攝像機(jī)的核心元器件的DSP處理芯片，其性能優(yōu)劣直接決定攝像機(jī)監(jiān)控畫面的品質(zhì)情況。目前，國內(nèi)攝像機(jī)廠家并沒有研發(fā)核心的芯片處理技術(shù)的實力，很大程度上是依靠購買國外芯片成品來組裝自己的攝像機(jī)，因此，領(lǐng)先的品牌形象和巨大的市場需求促使眾多知名大廠紛紛提升自己的核心研發(fā)力量，使得芯片之戰(zhàn)在往年的基礎(chǔ)之上有激化升級之勢。

　　近年來，各大廠家的芯片研發(fā)投入一直持續(xù)不斷，例如：索尼推出了最新的DynaViewEX寬動態(tài)技術(shù)芯片，并在芯片上融合了DEPA二代智能音視頻報警技術(shù)、可視性增強(qiáng)技術(shù)以及超級動態(tài)降噪技術(shù)，使得芯片技術(shù)大大改進(jìn)，從而提升了攝像機(jī)的畫面效果。

　　三星電子推出了A1高清智能芯片，該芯片具有智能識別技術(shù)，使得攝像機(jī)在前端就能識別可疑人物，比較人性化。三星光電子推出了SV-IV第四代高性能DSP圖像引擎，該芯片融合了精密圖像分析技術(shù)，具備SSNRIII、新升級的2D/3D影像降噪技術(shù)，使得攝像機(jī)的影像得到大大改進(jìn)。松下推出了具備第五代超級寬動態(tài)技術(shù)(SD5)的模擬和數(shù)字?jǐn)z像機(jī)。其已經(jīng)不僅僅局限于傳統(tǒng)快門及信號處理技術(shù)使整體圖像的表現(xiàn)效果，而是融合了超級動態(tài)+自動暗區(qū)補(bǔ)償+智能移動偵測三大核心技術(shù)。LG的XDI-SDSP芯片于2009年成功投產(chǎn)，其將過去的DSP、OPD、OSD、TG等多個芯片整合為一，該單芯片解決方案對畫面性能和穩(wěn)定性都有了很大的提高。而LG最新的XDI-S2DSP技術(shù)在水平清晰度、色彩還原、自動白平衡和低照度降噪等方面都有明顯突破。

　　樂金電子(中國)有限公司安防事業(yè)部技術(shù)工程師丁全表示，目前大多廠家都對DSP內(nèi)部的算法進(jìn)行了多元的增加，主要都是在提升其性能、清晰度、色彩、低照度等大家關(guān)注的方面，使現(xiàn)在市場上的攝像機(jī)的圖像效果日益精細(xì);在提高性能的同時，各家也都在對其穩(wěn)定性、功耗方面投入大量的研發(fā)精力，以更卓越的性能、優(yōu)異的品質(zhì)，駐留市場。面對日益激烈的市場競爭，廠家對其它的方面的要求也逐漸增加。以往的一個DSP方案可以在幾年內(nèi)完全滿足市場，而現(xiàn)在市場要求增多，就要使DSP解決方案不斷更新，由清晰度不斷提升，到各個功能效果的提升。這樣，多方案的匹配設(shè)計影響了整套方案的圖像效果，同時面對產(chǎn)品更新速度的不斷縮短，DSP的性能及功能等方面都得到了全面的發(fā)展。傳統(tǒng)攝像機(jī)為實現(xiàn)菜單、白平衡、色彩還原等功能，需要使用多種解決方案，對攝像機(jī)的功耗、兼容性、穩(wěn)定性等帶來了挑戰(zhàn)。

　　DSP在智能攝像機(jī)中的應(yīng)用

　　隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，視頻監(jiān)控系統(tǒng)也向智能化發(fā)展，而監(jiān)控用的攝像機(jī)也必須智能化。DSP攝像機(jī)有普通型與智能型，以往的DSP智能攝像機(jī)主要是提高圖像質(zhì)量型。新型的檢測識別報警型DSP智能攝像機(jī)比普通的DSP攝像機(jī)具備更加強(qiáng)大的圖像處理識別能力和智能因素，因此可以為用戶提供更多高級的視頻分析功能，它可以極大地提高視頻監(jiān)控系統(tǒng)的能力，并使視頻資源能夠發(fā)揮更大的作用。

　　松下通過攝像機(jī)內(nèi)部DSP芯片的處理，讓攝像機(jī)具備了智能功能。攝像機(jī)能夠通過內(nèi)置的智能處理算法，輕松分辨丟/放包，移動物體偵測和場景變化檢測。加入智能功能后，攝像機(jī)能夠輕松區(qū)分圖像中的干擾因素與實際運(yùn)動目標(biāo)。

　　索尼最近推出了新一代的智能分析功能DEPAAdvanced(DEPA二代)。該技術(shù)將智能分析處理完全前移到前端網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)中，攝像機(jī)自身即可對采集的圖像進(jìn)行分析判斷，并將報警信號傳輸?shù)胶蠖讼到y(tǒng)中，這不同于以往智能技術(shù)將圖像傳輸?shù)胶蠖讼到y(tǒng)后再由軟件進(jìn)行分析報警的方式，報警的準(zhǔn)確率大大提升。DEPA二代智能分析技術(shù)還具備最新研發(fā)的"智能防破壞探測"和"智能語音探測"功能。智能防破壞探測功能可以識別人為地對攝像機(jī)進(jìn)行的遮擋、調(diào)焦、噴涂、移位等動作，并及時發(fā)出報警;智能語音探測則可以對尖叫、異響等作出報警。

　　數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化是視頻監(jiān)控技術(shù)發(fā)展的必然趨勢，DSP智能攝像機(jī)的出現(xiàn)正是這一趨勢的直接體現(xiàn)。

　　在安防監(jiān)控系統(tǒng)由數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化向智能化發(fā)展的進(jìn)程中，除編碼壓縮技術(shù)需采用DSP芯片外，智能化的一些智能功能軟件，大多要嵌入DSP芯片作算法處理。并且，將已嵌入智能軟件的DSP芯片，嵌入攝像機(jī)，則稱為檢測識別型的智能攝像機(jī)。DSP芯片不僅大量應(yīng)用在普通監(jiān)控系統(tǒng)，而且還將大量應(yīng)用在智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)。

　　DSP技術(shù)發(fā)展何去何從

　　面對社會對安全防范意識的不斷增加，安防產(chǎn)品在不斷更新，以滿足不同客戶的需求，為此，作為攝像機(jī)核心器件的DSP是將會如何發(fā)展呢?

　　高度集成已經(jīng)是現(xiàn)在面臨的重要問題，對產(chǎn)品設(shè)計、生產(chǎn)及使用都可帶來很多的便利性和優(yōu)點。但目前，高清攝像機(jī)、IP攝像機(jī)的不斷出現(xiàn)給傳統(tǒng)的DSP模擬攝像機(jī)帶來相當(dāng)大的考驗。由于受到CCDIC的像素以及模擬視頻信號傳輸?shù)南拗?，模擬攝像機(jī)清晰度的提升空間有限。樂金安防事業(yè)部的丁全表示，面對市場的要求，DSP的特殊補(bǔ)償功能顯得非常重要。強(qiáng)光抑制、寬動態(tài)、數(shù)字慢快門、數(shù)字降噪、電子防抖動等功能尤其重要。但是目前由于在DSP的時鐘及內(nèi)核中對累加器時間差的處理一直是技術(shù)上的難點，所以，如何對其功能效果上得到更高的提升，是DSPIC設(shè)計發(fā)展的進(jìn)程之一。

　　目前數(shù)字網(wǎng)絡(luò)平臺的飛速發(fā)展，又給DSP提出了更高的要求，傳統(tǒng)的被動監(jiān)控，逐步將由具有智能視頻分析(視頻移動探測、跟蹤，人的面像識別，人的步態(tài)識別，人與物的異常行為及非法滯留的識別，車牌識別等)等功能的主動監(jiān)控所替代，這樣，根據(jù)不同監(jiān)控場景的需要，把后臺視頻分析嵌入所需攝像機(jī)的DSP中，不僅能減少項目的工程量和節(jié)省費用，也能取代監(jiān)控任務(wù)中人的大部分工作。這也是智能監(jiān)控方向?qū)SP技術(shù)發(fā)展的需要。