数字视频监控、门禁和灯光控制

   值得一提的是，Pixim公司基于数字像素系统(DPS)技术的视频监控摄像机在图像捕获和处理技术方面取得了极大的突破，它具有高灵敏性、超宽动态范围、高分辨率以及出色的色彩保真度。Pixim公司副总裁Todd E. Rockoff博士表示，DPS是唯一的直接以数字值表示光信号的图像捕获 系统。与之相反，CCD和CMOS传感器是以模拟值表示光信号，然后再将模拟值转换成数字值，存在着噪声大和输出时间长等缺点。“DPS不存在模拟读出噪声，非常适合于家庭IP监控应用，这是因为DPS可以为压缩解决方案提供最简单的输入。并且基于DPS的系统不会产生任何像素和数据包之间的模拟误差。”

    虽然家庭监控属于成本敏感型应用，但消费者并不愿意牺牲任何视频质量，因而对视频信号的压缩和分析成为系统实现的关键因素。正如Altera消费、汽车及广播事业部资深总监Todd Scott所指出的，“目前家庭监控技术面临两大挑战：视频压缩和高级分析功能。它们都需要采用大量的数字信号处理以及复杂的算法来完成任务。”

    网络带宽的限制促使IP视频监控系统要求能够进行有效的图像压缩。在低端摄像机中普遍采用的是MJPEG(Motion JPEG)，但随着MPEG4和H.264编解码器成本的不断下降，许多家用IP摄像机正转而采用这两种压缩方案，以获得更高的带宽利用率。“除了各种连接协议和硬件驱动，传输的关键是在同等质量下码流的高低，各种带宽下图像效果的实现。作为专门为网络传输而制定的H.264应是首选方案。”海思半导体的罗勇华说。

    根据不同的市场需求，摄像机供应商可为其IP摄像机选择不同的处理内核。MCU、DSP、FPGA和ASIC等处理芯片都具有其自身的优缺点。例如，入门级系统一般要求低成本、低功率压缩技术，因此优化的媒体处理器是首选。高端系统可能会加入视频流的计算机分析能力，从而为用户提供附加值。这种分析应用倾向于由灵活的高性能DSP实现，不过成本高和开发周期较长仍是DSP难以跨越的一道门槛。专用ASIC具有最佳的功率和性能，可满足对成本敏感的大批量消费类需求，但缺乏灵活性和可升级性。

    Altera公司的Todd Scott则表示，FPGA是实现多数据流(DVR编解码)最有效的技术。一块FPGA芯片能够对1至16路H.264标准清晰视频流进行编码。对于家庭应用来说，用于工业视频监控DSP芯片不但过于昂贵，且用于分析的带宽有限，一般只能处理4路甚至更少的视频流。FPGA可以用于摄像头编码和分析，非常适合多摄像头服务器和DVR的编解码。此外，FPGA功能灵活，除了编解码之外，还能够完成各种分析任务。当产量上升时，FPGA可以转换为HardCopy ASIC(Altera的结构化ASIC解决方案)，从而有效降低摄像头或服务器/DVR的成本和功耗。

     高集成度的双核SoC将能够胜任视频监控的处理核心。其中一个核用于器件控制和管理，另一个核用作计算密集的视频和音频处理。这种芯片可以在提供高处理性能同时满足对成本的限制，这在大规模部署的系统中非常重要。”

    “DSP SoC是最佳的候选方案，因为该器件可满足IP摄像机对灵活编解码能力的需求，以适应网络带宽的限制和变化。”希图视鼎(C2 Microsystems)公司市场经理刘明璋强调说。希图视鼎推出的CC1100采用可编程多处理器结合硬件加速引擎的SoC体系架构，其主CPU是主频350MHz的超级标量RISC处理器，视频编解码工作由3个可编程但不同架构的子处理器分阶段协同完成。这种创新的架构使CC1100能以较低的主频来获取足够的视频处理性能。

    对于监控设备生产厂商来说，如何在较低成本下实现一个复杂的产品是当前的主要挑战之一，“用户用来安装IP家庭监控摄像机的时间应不超过10分钟。”Micron公司项目市场经理Cliff Cheng说道，“一种实现方式是通过uPNP(Universal Plug and Play，通用即插即用)接口达到设备间的无缝连接并简化家庭网络实现。”而对于系统厂商而言，软件设计的兼容性一直是开发中的困难所在。深圳高斯贝尔家居智能电子有限公司项目总监张祖德表示，在开发视频监控系统时，须考虑不同平台的操作系统、软硬件之间的兼容性。他认为视频监控系统的硬件实现基本已经不存在问题，但由于系统环境以及用户安装的软件千变万化，给系统的兼容性造成了一定的困难，“这是我们未来需要重点解决的问题”。

    无线灯光控制：ZigBee最受青睐

    虽然目前市场上已有大量可用于家庭灯光控制的无线技术，包括IrDA、蓝牙、ZigBee、Z-Wave、无线USB等等，但根据目标应用对成本、功耗、复杂程度、可靠性、功能等要求的不同，上述各种方案分别有其最适合的市场。飞思卡尔无线及移动系统部市场经理邝景亮坦言，IrDA和一些专有无线解决方案正主导着低端市场。但这些方案的功能十分有限，主要的缺点体现在产品的可扩展性、操作范围、由于意外干扰导致的工作不稳定以及只能单向操作等。另一方面，中端和高端市场正在寻求能够解决以上问题的通用型无线系统，专有的系统解决方案将被淘汰。而在蓝牙、ZigBee、Z-Wave、WLAN等备选方案中，虽然蓝牙和无线USB已经拥有广泛的市场接受度，但由于高功耗、低网络性能以及高系统成本等因素，使得这两种技术并不适合家庭无线控制。

    “ZigBee是智能家庭无线灯光控制系统中最有前途的解决方案”。Ember公司亚太区营销总监Paul Covell指出。他认为，首先，ZigBee便于部署。与其它大多数无线技术不同的是，ZigBee可以将照明传感器、设备和控制功能自组织到可自动配置和自我修复的无线网状网络中。其次，相对蓝牙和无线USB等需要大量功率的技术，ZigBee具有节能的优势，利用电池供电就能让ZigBee设备工作数年。ZigBee网络中的传感器、照明开关等电池供电的终端设备在大部分时间都处于睡眠状态，在激活时或定期的状态更新时被唤醒。第三，ZigBee是一个开放的全球性无线标准，并得到超过225家OEM、芯片制造商和技术提供商的支持。最后，ZigBee具有比其它无线方案更高的可扩展性和可靠性。ZigBee是为升级到支持多达65,000个设备的大型网络而设计的。在网状网络中，设备在没有单点故障的情况下实现相互通信，如果一条通路出现断开的链路，则会自动发现并使用新的通路，而不停止系统工作。这种长期可靠性对于许多期望使用寿命达数十年的灯光控制系统而言至关重要。

    Jennic公司应用工程副总裁Paul Chilton则强调，应将互操作性视为智能家庭的关键特性。智能家居的一个卖点应是所有的应用都能相互通信，从而提供协同效应。例如，如果用户家中安装了运动检测器，那么除执行安全任务之外，用户还希望这些设备能发送一个信息给家中的灯光系统，通知系统在某段时间房间内没有人，以便关灯。作为一个开放式的全球标准，ZigBee已基本消除了互操作性的障碍。此外，随着节点密度的提高，网状网络的可靠性也将越来越高。Jennic解决方案的独特优势在于可以提供包含32位RISC内核和2.4GHz收发器的单芯片无线微控制器。32位处理器为开发工程师提供了在ZigBee或IEEE802.15.4堆栈之上运行复杂应用所需的灵活性。

    尽管ZigBee技术得到了业界的广泛支持，但作为其在家庭控制领域的有力竞争者，Z-Wave技术的发展势头也不容小觑。Zensys公司亚太区总监王俞乔表示，Z-Wave提供的是一种真正的网状网解决方案，该方案允许不同供应商的产品进行互操作。目前市面上已有多种Z-Wave产品推出，还有更多的商用产品很快就将面市。Z-Wave开发包还提供了一个完全的开发平台以便用户简化应用软件的开发。用户所需的学习时间短，可以在几个月内开发出产品并推向市场。

    利用无绳DECT技术来实现灯光控制是TI的创新解决方案，这是因为无绳DECT技术具有成熟、便宜及易用等多个优点。DECT控制系统与传统家庭控制系统的不同之处在于，它可以与2.5G/3G网络连接，因此用户可以在出差、办公室等户外场合通过手机对家中的灯光设备进行控制。

    当选择无线灯光系统的控制芯片时，MCU得到了包括飞思卡尔、Atmel、富士通微电子、Microchip、Silicon Labs在内的众多厂商的一致认同。不过，采用8位、16位还是32 更多