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【芯智雲城】Sigmastar星宸科技图传编/解码方案

article 2024/11/8 5:06:53

一、图传技术简介

图传是指将图像或媒体内容从一个设备传输到另外一个设备的技术，传输的媒介可以是无线电波、光纤、以太网等。图传系统主要由图像采集设备、传输设备和接收设备组成，图像采集设备负责采集实时图像，传输设备将采集到的图像转换成数据流，并通过传输媒介发送到接收设备，接收设备负责接收和解码数据流，并显示图像。图传系统目前广泛应用在安防监控、消费电子、医疗设备、无人机、机器人、巡检等领域。

（1）图像采集：使用CMOS/CCD图像传感器采集图像，这些传感器可以将光信号转换成电信号，再通过AD转换器将图像电信号转换成数字信号；

（2）编码压缩：为了减少图像数据的传输量，需要对图像数据进行压缩，常用的压缩编码算法包括JPEG、H.264、H.265等。以常见的H.264为例，采用YUV420格式，640x480@15fps的码流大约为55.296Mbps，采用H.264编码后码流下降到500Kbps，也就是说H.264的压缩率达到1%的水平。

（3）信号传输：使用数字通信技术将压缩后的码流传输到接收端，常用的传输技术包括有线的以太网以及无线的WiFi、蜂窝网络、蓝牙等；

（4）解码与显示：接收端接收传输码流后首先需要进行解码，并将解码后的数据通过DAC转换成模拟图像信号显示在屏幕上；

1.1 图传的分类

（1）模拟图传：模拟图传是早期方案，它将图像转换成模拟信号进行传输，特点是方案简单，但是抗干扰能力弱，传输质量较差，因此使用在对图像质量要求不高的低成本场景。

（2）数字图传：是目前应用最广泛的图传方案，通过将图像转换成数字信号进行传输，能够实现更高质量的图像传输，数字图传的特点是稳定性好，抗干扰能力强，传输距离远，但是传输可能存在一定的延迟。目前的高清图传通常采用1080p，高端产品可以实现4K超高清分辨率。

1.2 无线图传

无线图像传输技术是固定点的无线图像监控传输系统，主要应用在有线闭路监控不便实现的场合，从应用层面看分为固定点的图像监控传输系统和移动视频图像传输系统两大类。

（1）2.4GHz ISM频段的多种图像传输技术，吞吐速率在2Mbit/s左右，如果采用跳频技术则抗干扰能力较强。

（2）3.5GHz频段的无线接入系统，3.5GHz的无线接入系统是一种点对多点微波通信技术，传输距离通常达到5～10 km，传输带宽通常上下行各30MHz。

（3）5.8GHz WLAN产品，此频段的WLAN产品基于IEEE802.11a协议，传输速率可以达到54Mbit/s，可以传输数字高清图像，适用于城市安全监控系统。

（4）26GHz频段的宽带固定无线接入系统，能够满足高速宽带数据、图像通信以及宽带internet业务的需求，覆盖范围3公里～5公里，适用于城域网。

（5）蜂窝通信系统传输图像，其是利用4G和5G的蜂窝通信网络，可以提供广阔的覆盖范围和高速数据传输能力。

（6）卫星通信传输，可以在长距离和遥远地区的无人机通信中得到广泛应用。

图1：模拟信号传输和数字信号传输对比

1.3 模拟无线图传优缺点：

（1）价格低廉；

（2）可以多个接收同时接收视频信号，方便多人观看；

（3）搭配不同的天线可实现不同的接收效果；

（4）开阔地工作距离在2km以上；

（5）视频信号基本没有延迟，对于低空高速飞行必备；

（6）缺点：视频带宽小，图像分辨率通常只有640*480，模拟信号传输容易受到干扰，没有DVR(视频录制)功能的接收端无法回看视频；

1.4 数字无线图传优缺点：

（1）使用方便，通常只需在遥控器上安装手机/平板电脑作为显示器即可；

（2）中高端产品的图像传输分辨率可达1080p甚至4K；

（3）传输距离亦可达2km以上；

（4）实时回看拍摄的照片和视频更方便；

（5）缺点：系统价格相对较高，数字图传的延迟可能比模拟图传大；

整体看，由于数字图传所传输的视频质量和稳定性都远远好于模拟图传系统，适合对图像质量有较高要求的用户，因此目前工业级应用中通常都采用数字图传。而模拟图传则以其低廉的价格和较低的延迟适合预算有限或对飞行控制有特别要求的用户。

二、Sigmastar图传编/解码方案和芯片

星宸科技(SigmaStar)成立于2017年，公司拥有芯片设计、算法、全球营销、供应链等核心团队，在ISP、音视频编解码、模拟电路设计、SoC系统设计以及自研IP方面有优势。团队专注于安防、智能辅助驾驶、物联网和智能家庭等领域芯片研发，产品覆盖IP Cam、USB Cam 、Car Cam、NVR、DVR、运动相机、智能家居和智能显示等。

在图传视频编解码应用领域，Sigmastar的视频编/解码芯片和方案可以有效覆盖1080p 30fps到4K 60fps，下面我们重点介绍1080p 60fps，4K 30fps，4K 60fps三款方案。

2.1 1080p 60fps解决方案：（SSC337DE + SSD203D）

SSC337DE采用ARM Cortex A7@800MHz处理器，内置1Gb DDR3，支持SPI NOR/NAND Flash启动，内置H.264/H.265编码器，集成AES/DES/3DES/SHA密码引擎，支持安全启动、身份验证和安全系统中的视频/音频流加密。高性能ISP（图像信号处理）支持3A（自动白平衡、自动曝光、自动对焦），WDR（宽动态范围），HDR（高动态范围），NR（单帧降噪），LSC（镜头阴影校正），最高可以外接400万像素MIPI或DVP接口图像传感器。

图2：Sigmastar 1080p 60fps图传编/解码方案

接收端采用的SSD203D芯片，内置双核ARM Cortex A7，最大工作频率1.2GHz，支持2D图形引擎，内置1Gb的DDR3；支持H.264/H.265解码，支持MIPI/RGB和HDMI视频输出。

**2.2 4K 30fps解决方案：（SSC8836Q *2）**

SSC8836Q采用ARM Cortex-A53双核处理器，最大工作频率1.2GHz，采用先进的低电压低功耗架构，内置H.264/H.265视频编码器，适应更多的应用场景。集成的AES/DES/3DES/SHA密码引擎，支持安全启动、身份验证和安全系统中的视频/音频流加密。高性能ISP最大支持12M (4096x4096) 像素的摄像头，同时支持3A，WDR，HDR，3DNR，LDC（镜头畸变校正）等功能。

图3：Sigmastar 4K 30fps图传编/解码方案

接收端的图像解码也采用SSC8836Q，设计和生产更为便捷，如果解码显示端需要输出HDMI信号，可以选择SSC8836Q-H。

2.3 4K 60fps解决方案：（SSC379G-S + SSR931G）

SSC379G-S是来自于星宸科技主打更安全、更全能的新一代智能视觉处理器，具有AV1/JHEVC/AVC三模视频编码器、热成像多光源融合、DIS/EIS 防抖多目无缝拼接、背景虚化隐私保护、三系统架构待机植式多传感器接入等强大而丰富的功能，引领业界安全特性向PSA L3 Ready最高安全等级标准发展。内置的高性能ISP最大支持1600万像素的摄像头，支持3A，WDR，HDR，NR，LSC，LDC等功能。