高清視頻監控走向主流 FPGA迎來廣闊市場空間

我們知道，通信領域歷來是FPGA應用的傳統主流市場，也是業界領先FPGA廠商傾力爭奪的大市場。但是從2009年開始，隨著百萬像素高清標準（720p及1080p）在視頻監控領域從小眾走向主流，FPGA應用迎來了又一個廣闊的市場空間。

　　FPGA視頻監控應用迅速打開

　　以全國“平安城市”項目為代表的大量高清視頻監控需求的高速增長，以及當時高清攝像機所必須的ISP芯片ASIC/ASSP還不成熟，給FPGA留出了施展其可編程優勢的空間和舞臺。

　　在2009年之前，視頻監控還處于標清（D1分辨率，40萬像素）時代，攝像機使用的圖像信號處理（Image Signal Processing，簡稱ISP）芯片，基本被索尼公司推出的一代又一代ASIC芯片組所壟斷。高清監控需求的崛起，改變了這種局面，也給FPGA打造了寬闊的施展平臺。所以說，FPGA在視頻監控領域的應用，是隨著高清視頻監控系統的興起而打開的。具有代表性的是，由于2010年上海世博會的召開，上海浦東世博會高清監控項目，需安裝的高清CCD IP攝像機達到1萬多臺。在每臺攝像機中，都需使用FPGA芯片。

　　FPGA在視頻監控領域的應用空間就此被迅速打開，其主要原因是以全國“平安城市”項目為代表的大量高清視頻監控需求的高速增長，以及當時高清攝像機所必須的ISP芯片ASIC/ASSP還不成熟，給FPGA留出了施展其可編程優勢的空間和舞臺。這是FPGA蠶食ASIC市場的一個典型事例。

　　總體來說，FPGA在視頻監控系統中的主流應用包括：

　　一是用于高清攝像機的大運算量圖像處理。這包括與常用攝像機SoC ASIC所集成的圖像處理硬核相比，在功能和性能方面進行了差異化增強（例如去霧、防抖、圖像非一致性校正等）的ISP設計、視頻智能分析算法等。

　　二是CCD時序驅動信號生成。使用不同廠家的CCD圖像傳感器，需要設計不同的CCD驅動時序信號。

　　三是用于視頻監控中心的高清數字視頻矩陣切換和光纖視頻通道接入。

　　靈活性與高密度運算是強項

　　FPGA可大規模并行的高密度運算、邏輯可編程的靈活性、超高帶寬數據互連和可為內部提供高達4GBps以上的數據傳輸帶寬使其具備無可替代的優勢。

　　隨著高清IP攝像機的不斷成熟和快速普及，大量功能全面、性能優秀，同時嵌入了ISP、H.264視頻編碼、高性能ARM處理器和以太網接口的攝像機單芯片SoC ASIC方案，在監控市場上大量涌現。這些SoC供應商包括TI、海思、NXP等等。這些單芯片SoC ASIC憑借低成本、低功耗的明顯優勢，使FPGA在ISP領域的應用范圍大幅縮小。這種情況一直持續到2012年下半年，在高清CMOS IP攝像機產品中尤為明顯。

　　與這種趨勢相抗衡的是，第一，對于高清CCD攝像機，FPGA的地位仍然不可動搖。由于驅動CCD圖像傳感器的時序信號具有自定義和靈活性的要求，FPGA不可缺少。

　　第二，視頻監控領域的智能化趨勢將大力推進FPGA在此領域的深入應用。高清視頻監控應用，其數字化和網絡化已逐漸成熟，現在正在向智能化快速邁進。高清IP攝像機的智能化，提出了包括各種人、物體和文字的檢測、識別和提取，目標行為分析和統計等等需求，都需要巨大的運算量。由于安防系統對關鍵事件的快速發現和響應的高要求，這些運算都必須在短時間內完成。單位時間內的高密度運算，正是FPGA的強項所在。

　　在視頻監控領域，FPGA用來戰勝ASIC或者SoC所依靠的優