基于H.264视频编解码SoC满足高清DVR设计

硬盘录像机(DVR)作为监控系统的核心部件之一，在10年里高速发展，从模拟磁带机的替代品演变成具有自己独特价值的专业监控数字平台，并被市场广泛接受。监控系统伴随DVR这些年的发展向着IP化、智能化发展。

根据行业用户的需求，DVR由以下几个方向需要被行业关注：1、DVR的编码方式向更高压缩效率的标准H.264发展;2、录像分辨率从CIF(352*288分辨率) 向D1(720*576)、720P、1080P发展;3、现场监控分辨率也从D1向HD高清发展;4、封闭子系统向开放IP架构系统发展;5、更方便快捷的在海量视频里面找到所需要的录像。

基于对DVR产品的发展方向的理解，海思半导体推出Hi3520，以满足日益迫切的高清DVR的需求。Hi3520是一款基于ARM11处理器内核以及视频硬件加速引擎的高性能通信媒体处理器，是海思面向监控行业的D1(720*576的分辨率)和百万像素DVR市场推出的基于H.264解决方案。

如图1所示，Hi3520采用双ARM架构运算能力高达1GHz，配合硬件加速引擎、图像加速引擎，可提供H.264和MJPEG多协议编解码，编解码性能高达240fps @NTSC">D1@NTSC，能够提供最佳的多路编解码DVR方案;丰富的视频输入输出接口(CVBS、高清VGA、BT1120)，最高分辨率@30Hz">1920*1080p@30Hz，能够带来更加清晰的画质和视频体验，真正实现了客户对录像和监看的需求;片内集成了包括数字视频接口、USB2.0，GMAC、I2S、I2C、GPIO、SPI、UART、SD RAM、DDR等各种外围接口，在满足各种应用场景的设备开发的同时，能大大降低了设备的BOM成本;同时具有的原始视频级联设计，可以通过多片级联的模式搭配出各种规格和型号的DVR设备，大大提高了产品的开发速度，降低了设备厂家的研发资源投入。

由于DVR设备以同时录像的通道数和录像分辨率来区分规格，如4/8/16路D1/CIF等表示有6款DVR型号，再根据功能规格和成本差别如增加DVD刻录、音频数量等，可以分出数十款的产品，但是厂家又不可能为这数十款DVR同时开多个平台，所以一个芯片平台支持系列解决方案非常重要。

Hi3520芯片平台方案特点

1、满足标准H.264要求：Hi3520采用标准H.264 BP/MP编解码算法，满足DVR的编码方式向更高压缩效率的标准H.264发展;配合双码流设计，使得存储成本和网络传输成本分别比原来降低了30%~50%，大大降低了D1及高清DVR的普及障碍。

2、满足高清录像效果：很多被监控场合对图像质量都有很高的要求的，如果发通缉令的照片、看清楚钞票的面额、看清楚车牌等等。这使得高清监控系统逐渐成为市场发展趋势，D1普及甚至有高清720P～1080P的录像需求。

Hi3520单芯片实现8路D1的编解码性能，同时编码性能还可以实现1080P以内的各种编解码分辨率，可以满足系列DVR的需求，而且芯片带有PCI带有主从配置，可以非常灵活的实现芯片的增减，可以非常容易实现单芯片16CIF/4D1、2片8D1、3片12D1、4片16D1的同编同解高清混合DVR，所有的编解码性能可以根据接入点模拟和IP摄像机的数量随意搭配成规格和性能的产品。

在CIF(352×288分辨率) DVR时代，多片级联的方案的关键点在PCI，由于PCI的带宽是固定的，而预览视频的是没有压缩的原始码流(数据量非常大)，一般PCI上跑2路D1的原始码流已经非常紧张。所以在高清时代，想通过PCI解决多片级联时原始视频问题是不现实的，Hi3520针对这个问题提出了原始视频级联通道技术，由于该技术的提出，使得多片方案级联的时候，能保证高清的原始码流能从各芯片传到Video out口，以保证真实分辨率的效果。

3、更真实的高清实时监控：实时高清晰的预览图像的能更真实的反馈远端现场环境，这意味着系统能帮助用户实现远程图像的高清晰集中监控，实现有序的集中管理，以降低人员投入，降低管理成本。

现在的监控室一般都会备传统的矩阵和电视墙的模式进行监控，受制于CVBS输出的限制，输出的图像最大只能是D1分辨率。只看4路CIF视频还凑合，但是监控系统的视频都超过4路，这样一个大屏幕同时浏览8路或16路以上视频其实是看不清楚的。新的监控系统需要提升预览的效果。

我们可以通过使用VGA或者HDMI等接口，把高清晰度的预览图像、回放图像放到监视器、电视墙上，一方面集中管理时，提高了每路视频的清晰度，特殊场合还能实现高清图像，满足了用户在实际工程中对图像质量的追求，同时也降低了系统的使用成本。CVBS接口的监视器越来越难获得，并且成本高，VGA接口的监视器可以有效解决这个问题。

区别于VGA和HDMI物理接口概念，Hi3520提供了高分辨率的效果的数据流输出能力，可以让监控系统通过VGA/HDMI接口来实现高清分辨率的视频预览和回放功能。

4、更方便快捷的找到所需要的录像：7×24小时的不间断工作，使得录像数据成为海量，虽然有各种报警和智能措施的实现帮助大大降低了人工搜索的困难，但是在一组没有报警的正常视频里面寻找有用的信息也常常被用到，如何快速的在海量数据中找到需要的内容被提到议题上。

Hi3520解决方案根据事件的发生与空间和时间有强绑定关系原则，搭建强大的多路同时回放、高清回放输出功能，能帮助用户快速在一个大屏幕把关联空间的视频在同一时间内重新呈现出来，结合快进慢放功能，可以一次性把多路视频调查完，找到需要的信息。大大降低了视频的查询时间。

5、封闭系统向开放IP架构系统发展：监控系统已经不是那个一个台设备录像自称系统的时代，统一的集中管理，持续的扩容需求，已经是一个大型监控系统的基本要求。IP组网相对模拟联网是最低成本的组网方式。而各分控中心与中心的联网、分控中心里面各设备的联网，他们都需要IP的组网，否则这些都对设备的兼容性、互通性提出了新要求。

Hi3520遵循电信全球眼3.0等标准，提供了标准压缩算法，其具有高清的编解码性能的灵活配置性能，配合优化的GMAC网口大大降低了网络交换对CPU的消耗，使得对接各种IP设备的能力大大增强，为混合型DVR管理多路数高清IP CAMERA提供强大支持。

本文小结

Hi3520是海思向监控推出的第三代解决方案，它符合了监控未来的发展方向，并更贴近了用户的使用习惯和使用需求。继承前2代监控解决方案的积累，Hi3520SDK架构在前两代的基础上大大加强新特性的应用，客户可以保持在Hi3511的产品上的85%s以上的API开发，只需增加15%的新功能开发量，就能推出新产品，大大保护了设备商的前期投资、加强了设备的可靠性、缩短了产品推出时间。

图1 Hi3520芯片架构