家用監控攝影機晶片發展趨勢

家用監控攝影機晶片發展趨勢
無線、輕巧、多功能

受到消費性安全監控應用崛起的影響,目前的家用監控攝影機特性愈來愈趨向於消費性產品,並以易用、高整合、具競爭力的價格為目標,設計也朝高整合性發展,作為快速量產上市的關鍵要求,例如有廠商將記憶體與編解碼器整合到系統單晶片(SoC)之中,藉以降低成本與縮小尺寸。

此外,系統級封裝(System in Package,SiP)製程也已經被廣泛運用,如昇邁在新推出的晶片封裝上,採用SiP技術,內嵌DDR DRAM,簡化了客戶在PCB方面的設計難度,讓客戶擁有更具彈性的設計空間,將網路攝影機產品朝輕、薄、短、小的消費性產品設計趨勢推進。

除了SoC,從CMOS影像感測器的設計,也可窺見此一趨勢。目前市場上家用網路攝影機的主流感測器規格為1/4吋,恆景研發出一款整合1/4吋CMOS影像感測器和ISP的SoC,支援130萬畫素,用以測試市場水溫。

倚強也表示,在晶片開發上,會朝向省電、體積小、易於製造等方向發展,應用開發上,則會朝向與多種裝置連結應用。家用監控攝影機的晶片發展,有三點趨勢。

趨勢一:朝向彈性化設計與高整合性

現今智慧居家市場存在多重標準與無線介面,要達到高度相容性,彈性化設計至關重要。目前業者均採取開放式的平台策略,提供P2P支援,即為設計人員預留各種不同的常用並、串接介面,提供精簡化的API,以便讓客戶能輕易地與各種不同的平台介接。

舉例來說,昇邁的網路攝影機SoC中,即預留了彈性的連接介面並提供SDK API,讓客戶可以很方便地整合其他物聯網主要無線傳輸規格,包括:ZigBee、藍牙、Wi-Fi、3G/4G-LTE等傳輸介面,讓網路攝影機能輕易地搭配雲端服務,同時以智慧手機、平板電腦等終端裝置,搭配APP來實現居家看護、保全監控、家庭自動化等多元整合的應用。

在高度整合性方面,海思的晶片則整合了溫度感測器、POR、即時頻率(RTC)、音訊編解碼(Audio Codec),大幅降低工程物料清單(engineering bill of materials,EBOM)成本;倚強在晶片內整合了多種不同的偵測用感測器,並自行建立雲端服務及自有的APP開發能力,將晶片、雲端服務與APP整合,提升整體競爭力。

目前晶片廠商均積極支援常見的雲端平台,包括MyDlink、TUTK、Tricloud、Seedonk、Danale物聯雲平台等。除了整合協力廠商的雲端平台,也有廠商傾向自行開發,如倚強自行開發並採用自己的P2P平台;松瀚除了與協力廠商合作外,也針對特殊客戶開發自建雲,瞄準客製化服務商機。

趨勢二:產品穩定度是關鍵

產品穩定度是電子產品供應鏈的重要目標。以晶片來說,散熱、雜訊處理、功耗等,皆會影響到產品穩定度,因此晶片廠商的設計方法及其選用的製程,攸關最終產品的性能表現。

目前,先進的40LP低功耗技術和低功耗架構設計,為常見的製程方法。海思即是採用40nm低功耗製程,支援匹配晶片的電壓調整技術SVB、動態調壓調頻等多級省電模式。

昇邁產品也採用40nm以下的低功率製程,及獨特的電源管理技術,藉以大幅降低晶片的功耗,減少晶片表面產生的溫度,簡化了客戶在產品散熱方面的設計難度,以及降低因處理散熱所要花費的成本。另外,昇邁除了在晶片封裝上採用SiP,內嵌了高速DDR DRAM,亦支援MIPI/HiSpi/sub-LVDS等串接介面,可大幅降低功耗與減少影像雜訊的發生。

在家用監控攝影機中,CMOS影像感測器也憑藉著低功耗、低成本的特性,遠勝過CCD影像感測器,成為家用監控攝影機的主流應用。此外,CMOS影像感測器尺寸更小,更符合當前家用監控攝影機,對輕巧、小體積的設計需求。

以影像呈現品質來說,影像感測器的感光性能是重要關鍵之一。目前有部分攝影機廠商因為成本考量,使用效能較差的影像感測元件,但為了呈現清晰的影像,必須增加LED數量來補光,為攝影機帶來散熱不易、高能耗等問題。

松翰指出,當所在環境屬於背光或是低照度的狀況時,使用者仍希望影像細節的呈現,能與光線明亮時相同,所以HD和低照度才會成為主要的使用者需求。因應這些需求,除了透過前端的影像感測器,也可透過後端的SoC晶片做處理,甚至由SoC內部的影像處理引擎來處理,更有助於控制成本。

另外,無線傳輸的穩定度,也是影響家用監控攝影機應用的重要關鍵。天擎積體電路認為,相較於一直存在耗電問題的Wi-Fi無線技術,RF2.4GHz具備抗干擾且傳輸距離較遠等優勢,因此該公司選擇採用RF2.4GHz無線傳輸規範。在抗干擾的部分,天擎積體電路採用跳頻技術(Frequency-Hopping Spread Spectrum,簡稱FHSS),確保穩定的高畫質影音傳輸,以因應市場對高解析度影像的需求。

趨勢三:H.265三年後成為主流

高效率影像編碼(High Efficiency Video Coding),又稱H.265影像壓縮格式,在2013年初,受到國際電信聯盟(ITU)認可,成為新一代標準格式,目前已被視為下一代影像監控傳輸的主流格式之一。與目前主流的H.264格式做比較,其影像壓縮品質較H.264更佳,且傳輸資料量減少約一半。

然而,任何新標準的導入時程,都需仰賴終端設備的發展與需求,由於目前H.265仍未成為手機、平板電腦等消費終端的主流傳輸格式,因此在安控產業,還沒有太多廠商計畫將之導入家用攝影機的設計中。但可以確定的是,H.265未來會是主要替代H.264的格式。業界普遍預估,H.265影像壓縮格式應用前期,會先導入專業監控領域,但真正進入家用市場,則至少還需2∼3年的時間。

如海思預測,H.265可符合監控市場的需要,該標準將率先在專業監控市場興起,而在家用市場方面,則需要平台和智慧終端機均能解碼H.265影像時,才能普及。目前市面上已經有支援H.265解碼的手機上市,預計2016年可進入家用安控市場,2017年將逐漸普及。倚強同意這個看法,認為H.265的應用,最快要等到3年後,才會在市場上大量鋪貨。

昇邁也抱持同樣的觀點,認為H.265會先在一般專業監控領域獲得採用,特別是高解析度、高幀率的網路攝影機在應用上,對於影像品質與傳輸效率,都有著嚴格的要求。

然而,隨著家用監控後續發展情勢看漲,未來消費者必然希望追求更高畫質、更廣視角、更智慧的網路攝影機產品,如今年9月推出業界首款H.265 IPC晶片的海思指出,市場快速發展,用戶對體驗要求越來越高,需要在頻寬有限的情況下,傳輸更高解析度和更高幀率的影像,而H.265即能在有限的頻寬下滿足需求。

此外,當新一代智慧手機與平板都將H.265編解碼視為基本配備,且螢幕解析度幾乎都為FHD(1080p)以上時,家用監控攝影機產品必定會從720p朝1080p演進,而此時採用H.265壓縮技術的網路攝影機,就有極大的發展空間。

分享文章:
熱門文章
 

a&s全球安防科技網於每周/月,分別提供訂戶有關AIoT安全、防火防災最新資訊,包括:技術趨勢、產業動態、產品訊息、解決方案、行業應用、網路安全…等,讓您一手掌握機先、處處無往不利。

  • 智慧安全焦點報(週)
  • 建築與居住空間焦點報(月)
  • 智慧運輸焦點報(月)
  • 智慧防火防災趨勢報(月)
立即前往