视频处理领域将是FPGA的天下？

  几年以前，视频监控应用的通道数不多，对图像质量和实时性等也要求不高，很少有人用FPGA；但是，随着监控由标清转向高清，从单通道转到八通道，从非实时转到对实时的要求，外加人脸识别和运动估计等分析功能，DSP表现得越来越吃力。就在此时，FPGA登场了……

  FPGA与DSP同属可编程处理平台，表面上相濡以沫惺惺相惜，其实早已暗自开战。FPGA从高端平台扩展至低成本以抢占DSP市场，并加强了相关开发工具，希望在复杂算法和大量并行处理中补充甚至完全替代DSP；而DSP则通过集成ASIC的DSP SoC和多核DSP提升解决能力，以减少FPGA和ASIC的使用，捍卫其主角地位。

  实际上，低成本FPGA的出现，不但在通信、视频处理领域动摇了DSP的地位，而且还会代替一些汽车应用领域的MCU器件，和消费电子市场的ASIC器件。下面简明了这几项技术的主要特征和局限性：

  而FPGA的优点是，它可利用并行方式实现DSP算法从，而获得高性能的直接结果。换句话说，FPGA性能能够直接随其面积而变化，就像RAM容量随芯片面积变化一样。它的这种灵活性意味着FPGA有望在可预见的未来满足“FPGA区域”的所有要求。

  在视频图像领域，随着爆炸式增长的处理量要求，带来了兆像素摄像机和HDR的出现，传统的DSP再也不能够满足需求。而与此同时，FPGA通过其固有的并行性，提供更高的性能，并由于其容易重新编程，可最大限度地满足市场的需要。

  Lattice的副总裁Douglas Hunter先生介绍说：FPGA市场可分成四大部分来看，分别是：超高性能市场、中端市场、低密度PLD市场、和混合信号市场。从收入角度来说，有1/3甚至一半的份额都集中在超高性性能市场中。这一个市场很大，但投入也同样巨大。在此领域，基本是Altera和Xilinx这两家大公司的天下，作为FPGA三大厂商之一的Lattice并不具优势。

  而从中端市场来看，Lattice则表现得信心满满，游刃有余。那么，Lattice公司为什么选择这样的市场，他们又是如何取胜的呢？Douglas Hunter先生向eeworld记者坦言：“我们的产品立足于低成本、低功耗，并配合一系列相关功能，延续和扩大自身的产品特点和优势。大厂商很难进入这样的领域，因为这里边需要加入太多的相关器件，他们很难在这方面做竞争。而这样的情况，正适合我们来发挥特长。你们可以看到，在无线通讯和有线通讯的可编程逻辑器件市场中，我们占有最大的份额。此外，我们还面向监控及安全市场。在未来，我们将覆盖到更多的行业中去。”

  “同样，在低密度的器件市场中，我们在做电源管理、平台管理等领域。针对这样的市场，实际上我们是唯一一家做可编程逻辑器件的公司。就像在中端市场中一样，我们做的是大公司不愿意做的内容。”Douglas Hunter先生说道。

  Douglas 十分自豪地介绍到：“2010年，Lattice的总收入为2.978亿美元，比2009年增加了1亿美元。值得一提的是，在2009年，Lattice是唯一收入增长的公司。在Lattice的三大产品（中端FPGA，低密度PLD以及混合信号产品）中，低密度PLD占Lattice总收入的65%，其增长也是最快的，中端FPGA占25%~30%，混合信号产品占了5%。”

  值得一提的是，Lattice在近日高调推出了HDR高清摄像机开发套件，以加快布局安防市场。….说到：“在目前的三大厂商中，只有莱迪思一家能提供HDR 的FPGA。”

  而Altera公司继去年底宣布收购Avalon公司之后，又于近日发布28nm高中低端全系列产品; 赛灵思则在前不久的CES展上推出ConsumerVideoKit消费视频套件2.0版本后，近日又宣布收购高层综合技术领先公司美国AutoES公司。

  从FPGA领域的发展来看，低成本器件开辟的新兴市场将是驱动其需求量开始上涨的主要动力。新兴市场包括消费电子、汽车和工业应用。FPGA市场的增长率大大高于整个半导体市场的增长率，这也令为数不多的FPGA厂商正迈向幸福的生活。

  安防产业“十二五”规划的审议稿中表述：到“十二五”末期实现产业规模翻一番的总体目标。年均增长率达到20%左右，2015年总产值达到5000亿元，实现增加值1600亿元，年出货值达到600亿元以上。

  靳秀凤表示，之所以能够保持20%的高增速，依据是“十二五”安全需求的环境依然存在，不断深化的应用潜力仍然强劲，科技发展的潜力会产生爆发性效应，数字城市建设和安防物联网会成为新的强劲增长点。

  视频监控处于安防系统的核心地位，因为其他系统基本都需与其结合应用，而且视频监控系统在安防系统中的产值占比也最大，达到40-45%，而摄像机占中国安防市场电子科技类产品收入的37%。全球前二十大安防企业排名中，基本全是视频监控设备供应商。

  2011年，“3111 工程”进入整体推进阶段，推广至每个地级市，整体直接投资近1000 亿元。未来五年，中国各大城市将继续投入巨额资金全方面开展城市报警监控网络建设。据公安部科技局的估计，一个中型城市的平安城市建设投入将达几百亿，其中视频监控系统所占比例为28%。目前我国共有2300 多个设市城市和县城，蕴藏着巨大的市场潜力。

  安防电子市场也在释放新的能量。有资料显示，中国安防电子科技类产品收入增长快速，将从2010年的5000多万美元蹿升至2013的7000多万美元，而摄像机占中国安防市场电子科技类产品收入的37%。

  另外，国家“十二五”规划明白准确地提出，把培育战略性新兴起的产业作为发展重点。物联网成为全国乃至全球新一轮社会经济发展的主导力量。 而物联网的广阔市场，也给安防行业带来新契机。 安防系统具有物联网的天然属性，可以说安防是最早与物联网结合的产业。[page]

  莱迪思对2011年的市场需求、业务前景和项目机会均抱乐观态度。IMSResearch认为，最需要我们来关注的三个垂直领域是城市监控、交通运输和公共设施。在这三个领域中，相比2010年的全球安防市场增长预期都将超过15%。而在中国，监控摄像机应用的前五位分别是：制造业、居住小区、写字楼、交通控制、及公共设施。

  IMSResearch高级分析师称：“在美洲，美国的城市监控仍将获得拨款; 同时，巴西两大体育盛促使很多拉丁美洲国家继续在城市监控上投入资金，在亚洲，中国三线、四线城市的平安项目，以及部分市场的更新换代都将大大促进安防市场的增长。在欧洲、中东和非洲区，推动市场增长的则是大型城市安全项目和东欧国家的设备升级。”

  对于可编程逻辑公司和他们的客户而言，加快产品的设计周期一直是第一先考虑的事。然而，由于FPGA的密度、性能、特点和功能越来越复杂，现在设计人员面临的挑战比以往任何一个时间里都更加艰巨。

  即使对于低密度的产品，FPGA的复杂性也日益增加。设计团队需要做出复杂的决策，他们不仅要评估竞争产品，而且在选定器件后还要充分的利用器件的功能。可见，使产品迅速上市的压力是巨大的。

  莱迪思半导体公司日前发布了莱迪思HDR-60摄像机开发套件，这是一款基于LatticeECP3 FPGA系列可量产的高清（HD）摄像机开发系统。预载入了莱迪思合作伙伴Helion GmbH带有即插即用的评估版图像信号处理（ISP）流水线的IP核，该开发套件开箱就可以使用。该IP可实现每秒60帧的1080p，带有2D降噪和高动态范围（HDR）。开发套件外形大小符合市售摄像机外壳尺寸并能够同时支持两个传感器，开发套件可实现快速评估和高清HDR摄像机样机的设计，适用于安防、交通控制、视频会议和汽车应用。所有购买的客户可免费获得原理图和布线文件，有助于进一步加快产品上市时间。

  BOCOM Digital Technology，首席技术官（CTO）Tian Guang说道，“莱迪思HDR-60摄影机开发套件使我们加快了摄像机设计开发周期，并使我们在产品上市时间上获得了巨大的优势。IP提供高品质的图像质量和HDR性能，并且占用少的资源，可用于LatticeECP3-35中，以极低的系统成本为我们的客户提供了高质量、真正具有竞争差异化优势的高清HDR摄像机。”

  莱迪思半导体公司高级产品营销经理，Niladri Roy 说道，“莱迪思HDR-60摄像机开发套件的目的是要为摄像机生产商提供高质量的HDR摄像机参考设计，帮助其快速开始基于FPGA的高清摄像机设计开发，从而在实现了最低系统材料成本的同时，满足了原有的系统基础结构并保障了客户的投资价值。使用全1080p60支持和高达16MP的传感器，以及通过同轴电缆实现以太网传输，莱迪思HDR-60开发套件以不到同类开发套件一半的价格提供了两倍的功能。”

  • 行业领先的特性：自动曝光；自动白平衡；HDR范围 —— 低系统成本差异化；

  • 全面的图像信号处理库 —— 提供单一来源，完全兼容IP 的各种产品；

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