本帖最後由 0935097120 於 2009-5-4 17:03 編輯
剛結束完台北的安控展, 被一堆人問到軟壓與硬壓的差別與好壞, 所以就想直接一篇比較好了
DVR 是數位視訊錄影系統, 所以錄影是基本功能, 不過影像內容資料龐大, 以320x240的畫面來看, 320x240 個像素點,而每個像素點需要3個BYTE 分別存RGB, 所以一張畫面就有
320x240x3 = 230400 Byte
一秒鐘有30 張
230400 * 30 = 6912000 Byte
所以一秒鐘就需要將近7M 的資料,所以一顆500G 的硬碟, 存不到一路 video 的一天量, 這還只是320x240這樣的小畫面, 不用講現在動輒720x480 16 Channel 的資料量了.!!
所以錄影是DVR的基本功能, 而視訊壓縮則是錄影的基本功能, 至於壓縮的方式各有不同,我想我再用另一篇文章來說明不同格式, 這篇就先帶過, 只討論軟硬體壓縮方式. 所以先來說明一下軟壓與硬壓的基本定義
軟壓定義 :
軟壓就是軟體壓縮, 所以DVR的視訊截取卡只有負責將NTSC/PAL的類比訊號, 轉成數位訊號raw data, 然後再透過PCI or PCIe 的界面傳入, 由CPU將video raw data 進行壓縮, 再存入硬碟裡, 所以視訊壓縮是以CPU的運算進行, 所以稱之為軟壓
硬壓定義 :
硬壓相對軟壓來說, 是利用IC將Video decoder 由NTSC/PAL訊號得到的資料, 傳給壓縮IC, 再壓縮後的資料經由PCI傳輸PC 再進行儲存, 所以在卡片設計上就相對複雜, 當然成本上也會比較高
軟壓延格 :
軟壓因為其硬體結構簡單, 所以是最早進入DVR產業使用的, 早期DVR利用TV-Tuner 卡來做單路影像畫面錄影,隨著DVR廠商Bt878軟體快速切Port機制的成行, 開始有人將Bt878這類IC做成DVR專用截取卡, 早期比較多人用的除了Conexant 的Bt878外, Philip SAA7134 也是相當常見,他們的基本功能就是一組Video/Audio Decoder + PCI Device, 後進者如Tecwell 的TW6802/TW6805也都是採用這樣的方式單一顆IC, 所以卡片結構相當簡單, 而壓縮部份, 因為最多只有30 FPS , 所以不論是Mpeg II or Mpeg 4的壓縮對於Pentium 4 等這類的CPU幾乎不成問題, 所以這成了PC Base DVR最通用的架構, 因為硬體成本上相當便宜
隨著DVR 錄數需求加大, 從4 至 16 路的錄影需求增多, 所以單張卡多路的卡片因此而來, 由於Bt878/ SAA7134 本身就是一顆PCI裝置, 所以擴充非常容易, 只要加一個PCI Bridge 將多顆 Bt878/SA7130並接起來, 就成了多路影像截取硬體, 但隨著路數的增加, 而影像解析度主流開始從320x240上當640x480,甚至720x480, 所以視訊壓縮運算量大增, 所以CPU的能力變成了DVR功能上限的主要因素, 也成了PC Base DVR 產業第一項需要克服的問題, 另一個問題則出在頻寬, 本文一開始即說明視訊的資料量相當大, 而這麼大的資料量, 需要透過PCI Bus 傳入Memory 讓CPU可以進行壓縮再儲存, 所以PCI 這條水管的大小就變成了軟壓的第二項硬體限制
硬壓出場 :
隨著PC Base DVR產業的趨於穩定成長, 廠商開始兵分多路解決上述兩問題,硬壓卡片結構於焉產生,利用IC將視訊壓縮, 不但可以解決CPU 不夠力的問題, 因為壓縮完資料變小, 所以PCI的頻寬需求就減小, 一舉兩得硬體壓縮需要IC硬體進行壓縮, 但是DVR這個產業是由TV-Tuner 卡片延升而來,所以一開始不會有廠商針對DVR產業開發壓縮IC,所以硬壓一開始,以MPEG II這種在TV-Tuner 常用的IC進行, 不過這個時間非常短, 因為DVR很快因為MPEG II 的壓縮後的資料量太大,而很快的進入MPEG 4 的格式, 所以IC廠不可能一開始進行這麼大的投資, 所以早期硬壓卡都以DSP為壓縮平台, 當然啦, 基本上都是用TI Solution為主,海康就是如此, 不過因為硬壓IC在stand alone DVR 的平台需求度更大, 所以漸漸有IC廠商進來開發MPEG 4 的IC 而且一次4路,所以MPEG 4 的硬壓卡片開始普及, 這其中以韓國廠商最積極, 不論是MPEG4的 IC開發,與硬壓卡的開發都是,所以最近這幾年, 韓廠幾乎都以硬壓為平台
除了解決兩項軟壓的問題外, 硬壓還有另一項非常重要的利多, 也就是可以省掉壓縮技術, 因為IC已經壓縮完成, 所以DVR軟體並不需要提供壓縮功能, 而軟體壓縮最主要的核心即是壓縮運算功能, 但壓縮技術的開發成本相當高, 而軟體DVR廠商通常規模都不大的情況下, 要進行軟體壓縮技術的開發是有很大的困難, 所以大部份的軟壓廠商都使用現成的壓縮軟體,並非自行開發, 如果使用硬體壓縮, 則解決了根本問題, 這個情況在DVR開始進入H.264格式時,更加明顯
軟壓突圍 :
硬壓平台的形成, 解決了好幾個問題, 但其最大的問題將落在成本, 不論是由DSP所組成的硬壓平台, 或是直接使用硬壓IC的成本都相當高,而且線路也較複雜非常多, 加上PC Base DVR本身的PC成本, 價格一直是硬壓的重要絆腳石, 而因為硬壓卡是先壓縮完再進入PC,所以PC端接收到的是已經壓縮過的影像, DVR系統繼承舊式的錄影系統的習慣, 喜歡即時監看畫面, 所以需要將壓縮完的資料解開後顯示, 與軟壓比較起來, 明顯即時畫面品質就比較差!!
然而軟壓隨著CPU 的功能越來越強,也越來越便宜, 漸漸可以解決CPU能力造成的錄影限制, 而PCIe 的架構出現, 漸漸解決了PCI頻寬不足的問題, 所以開始有更多路在同一張卡的PCIe軟壓卡出現,一開始是利用PCI to PCIe Bridge把Bt878這類PCI Deice快速改為PCIe界面, 因應PCIe界面,有更多原生PCIe 界面Video Decoder 的IC產出並進入DVR產業,而有擁有軟體壓縮技術的DVR廠商, 更利用MPEG4轉換到H.264的機會, 盡量控制DVR成本價格, 而較好的即時顯示畫面, 更低CPU運算需求的軟體壓縮核心, 隨著PC平台總價格的跌落, 而更有競爭力, 但因為軟體開發成本的提高, 進入門檻也相對提高
誰勝誰敗?
講了半天, 那到底哪一邊為贏, 會成為主流, 以我的觀察, 兩者皆不可能會退出市場, 隨著硬體壓縮IC的成熟, DVR產業的擴大, IC一定會越來越便宜, 硬壓成本也會逐年下降, 而且因為不需壓縮技術, 新近業者可以以這個平台更快進入這個產業,然而軟壓隨著CPU越來越強也越便宜, 成本當然也是逐年下降, 目前大部份的DVR廠商都同時擁有軟硬壓縮的產品, 我本來以為, 隨著PC Base DVR漸漸變為主流功能的智慧型偵測, 硬壓因為壓縮後做為辨識度會變差, 而會漸漸的讓stand alone 的功能追上, 不過這也漸漸有改善空間, 開始有硬壓IC會丟出兩個視訊資料, 一個為壓縮後視訊資料, 做為直接儲存用, 另一個則給即時顯示與智慧型偵測使用, 並且也始開有硬壓IC將智慧型做在IC裡 |
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