История процессора ARTPEC - основа качества продукции Axis Communications

Осенью 1999 года были выпущены продукты Axis Communications с самым первым фирменным чипом ARTPEC.

Теперь, двадцать лет спустя, компания Axis Communications использует уже седьмую версию чипа. Этот продукт – результат использования многолетнего опыта, знаний, стремления к высококачественной технологии и является ключевой частью истории компании Axis Communications.

Компания Axis Communications, вместе со Стефаном Лундбергом, старшим экспертом по технологиям в Axis, оглядываясь в историю ARTPEC за последние двадцать лет, рассказывают о своих ключевых идеях и разработках.

Секрет камер Axis

Чип ARTPEC является жизненно важным компонентом, поскольку он обеспечивает базу для основных возможностей продукта, таких как качество изображения, аналитические функции и производительность кодирования. Это «секрет» высокоразвитых сетевых камер Axis. В процессе проектирования каждого поколения ARTPEC возникала повторяющаяся задача, которую нужно было решить: найти баланс между производительностью и функциональностью, а также стоимостью и энергопотреблением. Это важный старт процесса проектирования микросхемы, где каждое поколение микросхем получает не только повышенную пропускную способность, но и улучшенные или дополнительные важные функции. С каждым новым набором микросхем ARTPEC количество транзисторов почти удваивалось, но благодаря «закону Мура» размер, энергопотребление и стоимость практически не изменились.

Революционный чип

«Наши чипы ARTPEC были маленькой революцией - для нас и нашей отрасли. Хотя мы, возможно, и не изобрели колесо, мы произвели революцию в способе передачи видео, добавив большую гибкость и возможности для новых приложений. Изобретение ARTPEC позволило нам разработать совершенно новые технологии, такие как Forensic Wide Dynamic Range (WDR), мощную аналитику и технологию сжатия данных Zipstream», - говорит Стефан Лундберг.

«Изобретение ARTPEC позволило нам разработать совершенно новые технологии»

Эти технологии не могли быть представлены на рынке без чипа, но это произошло не за одну ночь. Это было результатом многих достижений с течением времени, которые являются краеугольными камнями в развитии ARTPEC - небольшие поворотные моменты, которые медленно меняли отрасль.

Например:

• С процессором ARTPEC-1 стало возможно было создать первый экономичный продукт для сетевых камер с полной производительностью видео.
• С процессором ARTPEC-3 нам удалось получить высококачественное видео с большим разрешением, чем у существующих аналоговых видеокамер.
• С процессором ARTPEC-5 продолжается улучшение решения WDR с двойной экспозицией, и результат получает название Forensic Capture.

Решение, которое сильно отличалось от конкурентов, так как создавало изображение, в котором приоритет ставится на детали и четкость над просто «красивой» картинкой . Этот метод стал стандартом в отрасли и впервые стало возможно свободно размещать камеры даже в сложных условиях освещения, таких как витрины с большими стеклянными поверхностями, на которые попадают прямые солнечные лучи. Но что действительно изменил ARTPEC-5, так это изобретение интеллектуального видеокодера Zipstream, который снизил стоимость хранения данных в системе.

Первый чип и способ его инноваций

ARTPEC не использовался в первой в мире сетевой камере Neteye 200, но после ее завершения стало понятно, что имеющиеся в наличии готовые чипы не могут обеспечить уровень производительности, необходимый камерам Axis. Именно это положило начало разработке первого чипа ARTPEC. Он начал разрабатываться в конце осени 1996 года и первый продукт с его использованием, AXIS 2100, был представлен на выставке Comdex в ноябре 1999 года.

«Мы не знали этого в то время, но ARTPEC стал ключевым элементом, который позволил нам расширить наше предложение с небольшими ресурсами от нескольких продуктов до полного портфеля, который в дальнейшем произведет революцию в индустрии видеонаблюдения», - заявляет Стефан.

Конечно, революции не происходят в одночасье. Это был процесс. У каждого поколения чипов была своя главная цель, которая решалась во время разработки, и приходилось постоянно изобретать новые способы работы, поскольку с каждым поколением сложность возрастала.

«Одним из ключевых факторов, который помог нам достичь того, что мы имеем сегодня, является наш способ решения инновационного процесса. Отдел основных технологий организован в независимые группы, которые занимаются проблемами и улучшениями в нескольких областях. Мы дали им свободу в исследованиях и в возможности сосредоточиться на областях, которые, по их мнению, будут иметь самый большой потенциал в будущем. Единственной обязанностью команд было предоставить что-то для следующего поколения ARTPEC. Поиски вдохновения на других рынках и совместное решение определенных вопросов решили множество проблем в нашей отрасли», - объясняет Стефан.

Благодаря специализированному оборудованию ARTPEC-1 для обработки изображений и сжатия, появилась возможность передавать потоковое видео прямо с камеры в удаленное место, используя Интернет, не используя без необходимости большое количество оборудования. Было необходимо только, чтобы пользователи указывали точку входа через веб-браузер на встроенный веб-сервер в камере и далее использовались стандартные ИТ-протоколы для передачи видео. Это было революционно, поскольку Интернет был новым, а в других решениях для передачи видео использовались выделенные видеокабели.

AXIS 2100, первая сетевая камера, которая использовала ARTPEC-1, также была революционной с ее внутренней прошивкой, основанной на совершенно новой встроенной операционной системе, которая сегодня известна как Linux. Чтобы обеспечить быструю и эффективную разработку портфеля продуктов, было решено отказаться от собственной RTOS (операционной системы реального времени) и использовать µClinux.

Фактически, AXIS 2100 был первым серийным продуктом в мире, который использовал встроенный Linux. Оглядываясь назад, мы понимаем, что это было единственное правильное решение - даже не смотря на то, что потребовалось много дополнительной работы для реализации всех фрагментов, которые теперь являются общепринятыми и ожидаемыми как для файловой системы на основе флэш-памяти, которую мы могли бы развивать вместе с Linux.

ARTPEC-2, запущенный в 2003 году, увеличил производительность, но также начались эксперименты с более эффективным кодированием видео под названием MPEG. ARTPEC-3 был изобретен четыре года спустя. Это был чип, который действительно привел индустрию видеонаблюдения в IP-видео с лучшей в своем классе пропускной способностью и компактностью. Впервые удалось установить самый лучший для своего времени видеокодер (H.264 / AVC) вместе с остальной частью системы в один SoC (система на кристалле), который смог обеспечить высококачественное HDTV.

В 2011 году был готов к запуску ARTPEC-4, с помощью которого удалось сосредоточиться на решении двух оставшихся проблем с цифровыми камерами в то время: ограниченный динамический диапазон и светочувствительность. Мы назвали решение Lightfinder и выпустили первую камеру с прогрессированным сканированием, которая превосходила существующие в то время аналоговые камеры с чересстрочной разверткой.

С ARTPEC-4 также было разработано новое решение с широким динамическим диапазоном (WDR), которое хорошо работало и широко использовалось. Это решение продолжало улучшаться в 2013 году с ARTPEC-5 в функции Forensic Capture. Шестое поколение ARTPEC было выпущено в 2017 году. Добавив новый уровень безопасности, оно также проложило путь для последнего звена в семействе ARTPEC, которое было разработано только два года спустя: ARTPEC-7.

ARTPEC сегодня

Сегодня чип ARTPEC выпускается в седьмом поколении и является гораздо более сложным, что позволяет получать более четкие изображения и более точные цвета. С седьмым поколением чипов стало возможным внести некоторые существенные улучшения. Одним из них был Lightfinder 2.0, выпущенный ранее в этом году. С новым чипом Lightfinder 2.0 может создавать более реалистичные и насыщенные цвета даже при крайне слабом освещении. Кроме того, даже в этих условиях низкой освещенности, изображения движущихся объектов остаются четкими. Помимо этой улучшенной светочувствительности, ARTPEC-7 также улучшил WDR, чтобы лучше фиксировать движения и получать более четкие и детальные изображения, одновременно уменьшая риск появления WDR-артефактов. Для камер с ИК-подсветкой новейшая микросхема расширит диапазон освещенности благодаря повышенной светочувствительности.

«Лучший способ проиллюстрировать 20-летний прогресс - это напрямую сравнить разработку между самым первым чипом ARTPEC и нашим последним ARTPEC-7», - заявляет Стефан, - «хотя основной поток пикселей между датчиками и сетью одинаков для обоих, ARTPEC-1 поддерживает только доставку изображений и не обеспечивает гибкости. С точки зрения их различий в контексте это означает, что ARTPEC-7 имеет более чем 50-кратное повышение производительности над первыми чипами, сохраняя при этом тот же размер и цену».

Будущее ARTPEC

«Глядя на разработку, которую мы сделали, я могу сказать, что функции, которые больше всего развивались в этом процессе, - это повышение качество изображения, расширяющее возможности его использования. Это изменит правила игры для индустрии видеонаблюдения, так как позволяет использовать эту технологию в различных ситуациях без проблем с видео», - говорит Стефан.

И хотя компания Axis будет продолжать улучшать эти факторы, ни для кого не секрет, что с каждой новой разработкой в технологии видеонаблюдения также возникает новая задача, которую необходимо решить. Таким образом, будет продолжаться разработка чипа, увеличивая количество функций и улучшая уже существующие, в нашем неустанном стремлении к качеству. Это одно из обещаний, которое дала компания Axis Communications своим клиентам и партнерам.

Чип ARTPEC - и тот факт, что он разрабатывается и производится компанией Axis Communications самостоятельно - является основой для создания продуктов, которые отвечают потребностям клиентов сегодня и в будущем. Развитие событий, которые принесут следующие 20 лет, трудно себе представить, но потенциал будоражит воображение.

Источник: https://www.axis.com/newsroom/article/artpec-foundation-quality