智能視頻分析服務器開發平臺
2010-03-11 10:34:46 本站原創在安防監控領域,視頻信源在呈現爆炸性的增長,傳統的模擬設備已經不能滿足日益增長的對視頻信息的傳輸和存儲需求,而數字視頻壓縮技術的出現和發展,極大的緩解了這種市場需求和設備之間的矛盾,數字視頻服務器(DVS)可以把模擬相機的視頻信號經過數字壓縮后在以太網上進行傳輸,在硬盤陣列中進行存儲,可以粗略的估算一下,一路D1的彩色視頻信號,原始的數據量是720×576×24bit×25幀,經過ADC的采樣和色度空間的亞采樣轉換成4:2:0格式,再經過視頻壓縮,數據量可以降低200倍(典型碼率為1-2Mbps)。隨著更多的網絡視頻設備被部署和7×24小時不間斷存儲的需求的迫切性,網絡帶寬和存儲陣列的資源依然緊張,這就對數字視頻服務器提出了更高的要求,DVS必須進一步降低視頻信源的冗余信息量,這就為基于內容的視頻分析技術提供了非常大的市場空間,以車牌識別為例,一幀D1分辨率的原始數據量是9953280bit,識別車牌后,假設每個字符用16bit來表示,則總共是112bit,信息的壓縮倍數為10萬倍,比H.264這種基于數據的壓縮算法可以更有效的剔除冗余信息,對數據的壓縮性能超過其500倍。
繼數字化和網絡化之后,智能化是數字視頻服務器的下一個進化目標,這就要求在一個體積小,功耗低的設備中可以同時完成視頻的采集,預處理,視頻壓縮,視頻分析和網絡自適應傳輸等多種功能。
奧維視訊公司一直致力于為客戶提供更貼近產品的嵌入式評估系統和參考設計,此次推出的開發平臺AVST_VCA6476是基于德州儀器(TI)DaVinciTM家族TMS320DM644x處理器和TMS320DM643x處理器的雙芯片系統,該系統可以在支持實時視頻壓縮的同時進行視頻分析處理,實現視頻的實時采集,壓縮,傳輸,分析和智能控制。得益于TI高性能處理器的系統架構,AVST_VCA6476平臺可以為客戶提供一個運行在300MHz的ARM926EJS內核和兩個獨立的C64x+高性能DSP內核,在ARM內核上可以支持Linux2.6.x操作系統,負責管理系統中的外設和兩顆DSP內核的調度以及網絡自適應傳輸,在DM644x的DSP內核上可以支持多種音視頻編碼算法,而在DM643x的DSP內核上通過VLIB軟件庫可以開發出包括車牌識別,人臉識別,動目標檢測,多目標跟蹤等諸多高級視頻分析算法。
對于7×24小時全天候數字視頻服務器設備,功耗是至關重要的,所以對系統要求計算性能大幅度提升的同時,必須考慮多處理器的系統架構才可以把系統功耗控制在一個相對較低的范圍。由于處理器內核功耗和主頻的平方近似成正比,這就意味著2個600MHz的處理器的功耗是1個1.2GHz處理器功耗的50%,而分立的兩個DSP內核又享有物理上完全獨立的內存可以避免視頻壓縮算法和視頻分析算法在高速數據吞吐過程中引發的DMA沖突而導致的外存有效帶寬的下降。
芯片互聯,啟動同步以及多內核通信和管理是多處理器系統設計所面臨的最大挑戰,AVST的這款開發平臺選擇了TI公司的VLYNQTM總線做為兩顆處理器之間的物理互聯方式,這是一種高性價比的多處理器互聯方式,可以用很少的IO資源提供理論峰值高達320Mbps的帶寬,在該系統中只給DM644x主處理器配備了1片Flash,協處理器DM643x是通過VLYNQ總線從DM644x啟動并且加載程序鏡像的,由于DM644x處理器集成了一顆ARM926EJS內核,所以DM643x子系統的初始化和程序運行時和DM644x之間的數據交互都是在Linux操作系統下完成的,這極大的簡化了多處理器代碼調試帶來的難題。
AVST_VCA6476平臺在DM644x的DSP端提供業內領先的音視頻算法庫MMCodecTM1.0軟件包,包括AVST公司最新發布的H.264-MP編碼算法和AVS1.0-XP編碼算法。其中H.264-MP算法在工具集上可以支持包括多個B圖像(時域/空域雙向預測),多參考幀,CABAC熵編碼器,多條帶編碼,4MV運動估計,全模式1/4像素精度運動補償,去塊效應濾波器以及基于4x4塊的DCT變換等;而符合我國自主知識產權的AVS1.0-XP算法在工具集上也擴展到多個B圖像,多參考幀,多條帶編碼,4MV運動估計等;用戶可以有更多的選擇,靈活的配置編碼工具,選擇最適合自己應用的視頻壓縮算法。同MMCodec1.0一起發布的還有包括AAC-HE/LC高性能音頻編解碼器, G.711/G.729AB聲碼器以及JPEG在內的多種經過測試和驗證的多媒體算法。在DM644x的ARM端提供AVST公司最新發布的包括RTSP協議棧和支持FLV文件格式的AVStreamerTM1.0流媒體軟件包,該軟件包可以支持多種流媒體功能,其中包括基于.mp4和.flv文件格式的多文件分卷本地錄制功能,基于RTSP協議的流媒體網絡傳輸功能,基于.flv的遠程點播功能,并且所有這些功能都可以使得用戶在任何一個支持Web瀏覽器的PC上進行操作。
AVST_VCA6476平臺在DM643x的DSP端提供可幫助視頻或視覺系統開發人員顯著加速產品開發進程的最新 VLIB 軟件庫。VLIB 是一套集合了 超過40種軟件內核的可擴展軟件庫,并針對業界領先的 TI TMS320C64x+數字信號處理器 (DSP) 內核進行了精心優化。這些內核可執行背景建模與背景抽取算法、目標特性提取、跟蹤、識別以及低像素處理等功能,可為視頻分析終端應用的開發奠定堅實基礎。相對于標準 C 代碼而言,采用 VLIB 的開發人員可將像素處理性能提升高達10 倍之多,不僅支持更高分辨率及幀頻處理功能,而且還擁有更多高級特性或更高的單位器件通道數。VLIB 使視頻監控系統、汽車視覺、機器視覺以及消費類電子產品等應用和市場領域受益匪淺。
AVST_VCA6476平臺將采用面向多種垂直行業應用的產品方式供貨,平臺上的操作系統和所有軟件都將以SDK的形式對用戶提供,這使得客戶可以將更多的精力投入到有助于產品差異化和高附加值的視頻分析算法的開發過程中并且將整個產品的研發過程縮短至1-3個月。
多核多片系統將成為嵌入式中高端產品的主流解決方案,奧維視訊會繼續保持和TI高度的戰略合作伙伴關系,為客戶提供優質的原創設計和解決方案。