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原廠
產品簡介 
產品規格 
 
 
 
產品屬性:多媒體類  品牌名稱:Stretch  Stretch產品
 

Stretch產品線簡介:
Stretch於2002年三月創立於美國加州矽谷,由VC (venture capital)集資成立的IC設計公司。經營團隊分別來自FPGA、CPU IP、以及EDA 等業界的菁英,具有強大的軟硬體整合能力及H.264影像壓縮核心技術。目前約有65位員工,絕大部份為研發人員。大中華區市場目前由彥陽科技負責代理銷售與技術支援。原廠網頁:www.stretchinc.com

 

Stretch產品介紹:

Stretch SCP與傳統DSP的比較:
傳統DSP(digital signal processor)是為了通用的訊號處理而設計、卻非專門為了圖像訊號的處理;Stretch可視為專門為圖像處理與壓縮所設計的新一代DSP或processor,處理圖像時具有高出傳統DSP一倍以上的性價比。

仔細研究Stretch的硬體架構創新,是processor與FPGA (filed programmable logic device) 無縫的連結在一起,既有FPGA的硬件級高速計算功能,又兼具processor的軟件開發彈性。簡單的說,Stretch可讓軟體工程師用單一的C語言開發環境,卻輕易達成過去要硬件工程師才能達到的高效能,這就是Stretch SCP (software configurable processor) 的精髓所在。

圖一:Stretch SCP迥異於傳統壓縮晶片的硬體架構,為處理器與FPGA無縫連接的創新架構。

傳統的DSP或CPU若想提高效能,常要靠提高時脈一途;然而Stretch的效能並非靠一味靠高時脈,而是靠嵌入其中的FPGA,搭配Tensilica的處理器核心,可允許設計者創造出適合某種應用的特殊指令集(custom instruction set),特殊指令的專屬電路由FPGA來作硬體加速,處理器只要一個clock cycle的時間,就可執行過去可能要5~10個clock cycle才能完成的動作。這也是為什麼Stretch S6100晶片只要300MHz時脈,就達到傳統DSP數倍時脈才能完成的4-ch D1 real time的H.264壓縮。

Stretch SCP與其他H.264 ASIC / ASSP的比較:
韓國或台灣的H.264晶片業者,多半選擇固定功能的專屬或標準晶片(ASIC / ASSP, application specific IC / standard product),但監控應用存在許多差異化、彈性設計的市場需求,過去是客戶遷就ASIC/ASSP廠商的單一公板設計,但有了Stretch的彈性與性能兼具之後,將能有效支援大部分客戶的差異化設計。

Stretch認為可編程(Programmable) 硬件架構將成為未來監控的趨勢之一,因為很少有ASIC能涵蓋多個市場的不同需求、並滿足變動中的主流規格。結果ASIC廠商經常成為一代拳王,這一代晶片或許取得成功、但市場需求隨著時間演變就很難保持優勢,而下一代常被其他ASIC 競爭者所取代。Stretch的彈性架構既能涵蓋較廣的不同應用,也能在同樣的硬件晶片上持續更新firmware,隨時間演進支援不同的主流規格。例如Stretch這一代S6晶片一開始即支援H.264 AVC 與MJPEG,隨著firmware升級不但向前相容MPEG4,2009將再支援下一代的 H.264 SVC (scalable video coding),這一切都是基於相同的晶片上。

除了可編程之外,Stretch晶片的另一個特色是可擴充性。藉由獨特的AIM (array interface module)界面,不同的Stretch晶片間可以高速的傳遞大量資訊 (1.2GB/sec),讓設計者很容易將多顆Stretch串連成處理器陣列,不再需要額外的CPLD/FPGA來處理界面或橋接的電路。AIM不僅讓Stretch設計出全世界最小、IC最精簡的16-ch D1 / 30fps H.264壓縮卡,也讓客戶很容易設計使用1顆到10顆不等的晶片,
來達到不同需求的各種差異化產品。

結論是:Stretch和ASIC相比,最核心的兩大價值就是彈性(Flexibility)與擴充性(Scalability),這也是Stretch要走出自己道路的主要憑藉。


圖二:使用四顆Stretch晶片,所設計出全世界最小、IC數量最精簡的16路D1 30fps H.264壓縮卡。

圖三:Stretch已開發出一系列PCI Express界面的H.264硬體壓縮卡 (VRC6xxx)與影像擷取卡(VCC6xxx),可提供客戶完整軟件SDK與硬件參考設計,加速產品上市。由左至右為:VCC6416, VRC6004, VRC6008, VRC6016, VRC6416。

Stretch的市場策略:
Stretch是美國的無晶圓廠IC設計公司(fabless IC design house),其市場策略是完全專注在監控市場,且以創新架構、最新規格、最高效能、彈性化設計,來鎖定中高階機種並及時上市(Time-to-market)的藍海策略。然而來自亞洲的競爭者多傾向等主流規格大勢底定,再以最低成本、最完整的公板設計,大量複製到所有客戶的紅海策略。

另外,部份H.264晶片廠商並非專注在監控市場,而是一開始鎖定在消費性的手持攝錄影機,然後才想利用現成的IC也轉戰監控應用。然而消費性市場與監控市場對於界面、彈性、規格、功耗等細部要求截然不同,少有橫跨兩種市場皆能取得成功者。

我們認為監控市場將走向兩端,一端是發展成熟的現有主流規格,如今日的MPEG4嵌入式DVR,走ASIC / SoC路線,將4-ch D1的入門機型 cost down到極致;另一端則是走類似Stretch或DSP的可編程架構,以彈性與擴充性支援中高階機型的差異化設計,這也是Stretch選擇的路。兩種方向都有各自的發展潛力與市場空間,不管走哪一條路,都要在該領域專注並做到最好才能生存。

Stretch的未來產品計畫:
ASIC廠商要不斷tape out全新IC,才能支援不同規格的新應用;Stretch的發展計畫卻不完全相同,大約每2年才會推出全新的IC平台,但在同樣IC平台上則不斷推出新的韌體(firmware upgrade)來支援不同標準或功能。例如08年初先支援了H.264與MJPEG規格,08年中完成MPEG4,到了09年初則將升級到最新的H.264 SVC (scalable video coding),客戶只需沿用一樣的硬體晶片即可。

SVC是2008年初才訂定完成的新標準,目的是取代所謂雙碼流 (dual stream):也就是除了錄影用的D1 30fps main stream之外,也同時壓縮CIF 30 fps供網路傳輸、遠端監看的secondary stream。SVC創新之處在於將內容壓縮成一層層不同的Layer,最底層base layer可能只含較低的qCIF 7.5fps資訊,而每加一層enhancement layer就可提高解析度或增加每秒張數,達到較佳畫面品質與動態的目的。舉例而言,Stretch在2008四月的Secutech台北監控展,即率先展出一次壓成9個layer的SVC,使用者可任意疊出qCIF / CIF / D1,分別配上 7.5 / 15 / 30 fps等九種不同組合,但整個壓縮是在源頭一次完成,不再需要任何後續的轉碼 (transcoding)動作。


圖四:下一代H.264 SVC,將影像壓縮成一層層不同內容的組成(layer by layer),讓監控應用更具彈性,足以取代目前業界常用的雙碼流 (dual stream)設計。

SVC對監控業帶來的革命性價值,是提供了三種擴充性:

1. 儲存容量的可擴充性(Storage scalability):過去DVR硬碟儲存容量滿了,就只好全數刪除較舊的錄影。現在SVC允許使用者一次只刪除一層enhancement layer即可,使用者可保存較久之前的錄影,只是解析度逐漸降低、張數逐漸減少而已。

2. 網路頻寬的擴充性(Bandwidth scalability):SVC讓user端可按照頻寬狀況,選擇傳輸哪幾個layer出去,例如專線或區域網路頻寬無限制,就將所有layer傳出得到高品質內容;如是3G手機等頻寬有限的裝置,則只要抽出base layer傳輸即可,不用再重新轉碼。

3. 解碼裝置的擴充性 (Decoder scalability):與上述舉例類似,如果觀看裝置是手機,其有限的運算能力恐怕也無法解碼高品質的H.264碼流,所以只需叫伺服器傳來自己有能力解碼的layer即可,否則即使頻寬夠、解碼也解不動。

圖五: H.264 SVC能針對不同的網路頻寬與終端裝置,傳輸不同的layer組成,運用上更具彈性。

監控市場的供(IC供應商)、需(設備製造商) 之間落差:
關鍵IC供應商與安控製造商之間的依存關係將越來越密切,早期以MJPEG規格為主流時,由於演算法較簡單,製造商還可自行開發系統應用與codec壓縮引擎。但隨著演進到日益複雜的MPEG4甚至H.264、SVC之後,便需要上下游專業分工:由IC供應商專注開發先進的codec,而製造商則專注在系統應用設計,來符合市場終端的多樣化應用。 然而最大的供需落差在於,安控市場的確存在多樣化的不同需求,但客戶選擇傳統DSP以獲得彈性時,往往付出高昂的成本代價,不管是DSP晶片本身的高單價,或是冗長的codec開發時間 (除非向第三方購買已開發好的codec軟體,但將來又要付出可觀的權利金);如果被迫選擇低成本、低進入門檻的ASIC方案,卻又被侷限在毫無差異的公板設計,與眾多同質競爭者流於殺價競爭。

Stretch方案讓客戶有了不同的選擇:既有Stretch自行開發的H.264 codec程式庫(library)與參考設計,縮短客戶開發時間,且無後續權利金問題(僅需支付Stretch一次性的授權費,即可取得開發工具與應用層的原始程式);可編程的韌體升級能力預留了未來發展空間,讓客戶能以單一平台、發展出多種不同的應用產品。當然最重要的還是高效能、高整合度所帶來的成本競爭力(每路D1 30fps壓縮的實質成本),否則方案再理想也難以吸引客戶採用。

 

 
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