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逆袭有望 纵观国产视频芯片进化史

导读: 视频图像与人们的生产生活息息相关,是人类获取和交换信息的主要来源,据统计人类有80%以上的信息来自于视频图象。在人类历史发展过程中,视觉感知在学习、生产和各种知识传承中占据了主要作用。

视频图像与人们的生产生活息息相关,是人类获取和交换信息的主要来源,据统计人类有80%以上的信息来自于视频图象。在人类历史发展过程中,视觉感知在学习、生产和各种知识传承中占据了主要作用。视频技术也在不断地发展,从576i到现在的4k,以及未来的8k,分辨率扩大了几十倍,不断地满足了人们对视频高清的需求。高清晰度的视频在各个领域的应用越来越广,3D技术也日趋成熟,需要对海量视频数据进行复杂处理的应用越来越多,这个趋势也倒逼视频处理芯片行业不断前行。纵观中国这10年视频处理行业的发展,可以说是一个缩小版的半导体IC发展史。

完整的视频处理流程包含了视频采集、视频处理、视频传输和视频显示4大部分,每一个环节都是紧紧相扣,如何一个环节拖后腿,都是会导致整个视频生态圈的问题。但是,在这4个环节中,重中之重是视频处理。视频处理IC的优劣直接决定了图像的效果。视频处理包含了视频编解码、视频图像去隔行、视频格式转换等。

视频编解码芯片,原是国外厂商的天下

视频编解码,目前在网络上传输比较流行的是H.264与H.265。H.264/MPEG-4 AVC(H.264)是1995年自MPEG-2视频压缩标准发布以后的最新、最有前途的视频压缩标准。H.264是由ITU-T和ISO/IEC的联合开发组共同开发的最新国际视频编码标准。通过该标准,在同等图象质量下的压缩效率比以前的标准提高了2倍以上,因此,近几年来H.264被普遍认为是最有影响力的行业标准。

逆袭有望 纵观国产视频芯片进化史

图一  H.264编解码流程

H.264标准的使用了几个关键技术,分别是帧内预测编码、帧间预测编码、整数变换、量化和熵编码。帧内编码用来缩减图像的空间冗余。帧间预测编码利用连续帧中的时间冗余来进行运动估计和补偿,预测采用了基于4×4像素块的类似于DCT的整数变换。量化,H.264中可选32种不同的量化步长,这与H.263中有31个量化步长很相似,但是在H.264中,步长是以12.5%的复合率递进的,而不是一个固定常数。H.264视频编码处理的最后就是熵编码,在H.264中采用了两种不同的熵编码方法:通用可变长编码(UVLC)和基于文本的自适应二进制算术编码(CABAC)。H.264的编码和解码流程具体见图一。

由于H.264具备高压缩性,同时适合在网络里边进出传输,随着互联网地不断发展,各个半导体厂家也看到了这个金矿。2005年起,美国的TI、安霸、NXP、台湾的TEWELL、日本的SONY、SHARP等一大批国家半导体企业或者电子企业将目光投入到了H.264编码芯片上,量身打造适合不同区域的视频编解码芯片,大力推动了整个市场的发展。

可以说,在2010年之前,国内的自研芯片基本处于样机或者自用阶段,市场的接受度非常的低。据粗略数据统计,见下图二,国产芯片的占比只有1%左右,国外芯片占比95%以上,TI半导体巨头占领了中国几乎一半市场。其原因在于国外厂家有丰富的经验积累,深耕在这个领域多年,熟悉产业的特点,国产芯片的稳定性也有待提高。当时,应用视频行业的厂家,对于芯片的选型基本只考虑国外芯片,选择国内芯片的凤毛麟角。

逆袭有望 纵观国产视频芯片进化史

图二 2006年编解码芯片国内出货占比

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