Storia di ARTPEC, l'origine della qualità

Articolo
14 novembre 2019
Era la fine dell'autunno del 1999 quando Axis presentò il primo chip ARTPEC. Vent'anni dopo, il chip è giunto alla settima versione. È il frutto di anni di esperienza, conoscenze e passione per la tecnologia di alta qualità, nonché un capitolo fondamentale di storia della nostra azienda. Insieme a Stefan Lundberg, Senior Expert Engineer, Technologies presso Axis, ripercorriamo il viaggio compiuto da ARTPEC negli ultimi 20 anni, parlando anche delle nostre intuizioni e dei nostri progressi.

Il segreto delle telecamere Axis

Il chip ARTPEC è un componente essenziale perché è alla base delle peculiarità più importanti dei prodotti, come la qualità d'immagine, le funzionalità di analisi e le capacità di codifica. È il “segreto” delle nostre telecamere di rete ultra avanzate. Nel progettare ogni generazione di ARTPEC, c'era un compito ricorrente: bilanciare le prestazioni e le funzionalità con i costi e i consumi energetici. Si tratta di una fase iniziale importante, perché ogni generazione non ha solo una risoluzione più alta, ma anche funzionalità critiche migliorate o supplementari. Con ogni nuova serie di chip ARTPEC il numero di transistor è quasi raddoppiato ma, grazie alla legge di Moore, le dimensioni, il consumo energetico e il costo sono rimasti pressoché invariati.

Un chip rivoluzionario

“I processori ARTPEC sono stati una piccola rivoluzione, per noi e per l'intero settore. Anche se forse non abbiamo inventato la ruota, abbiamo rivoluzionato il modo di trasferire i video, aggiungendo più flessibilità e opportunità per le nuove applicazioni. L'invenzione di ARTPEC ci ha consentito di sviluppare tecnologie completamente nuove, come Forensic Wide Dynamic Range (WDR), le analisi edge e la tecnologia di compressione dei dati Zipstream”, spiega Stefan.

 

 The invention of ARTPEC enabled us to develop completely new technologies

Queste tecnologie non sarebbero mai arrivate sul mercato senza il chip, che però non è stato inventato da un giorno all'altro. È stato il frutto di tanti traguardi raggiunti nel tempo: le tappe fondamentali del viaggio compiuto da ARTPEC, piccoli punti di svolta che hanno lentamente cambiato il settore. Ad esempio, con ARTPEC-1 è stato possibile creare la prima telecamera di rete a basso costo dalle grandi prestazioni video. Con ARTPEC-3 siamo riusciti a offrire un video di alta qualità con una risoluzione maggiore rispetto alle telecamere analogiche esistenti. Con ARTPEC-5 abbiamo continuato a migliorare la soluzione WDR a doppia esposizione e il risultato ha preso il nome di Forensic Capture. La soluzione era molto diversa da quelle della concorrenza perché creava un'immagine che dava priorità ai dettagli e alla visibilità anziché all'estetica. Oggi, questo metodo è diventato uno standard nel settore. Per la prima volta, è possibile posizionare le telecamere liberamente, anche in condizioni di illuminazione difficili. Un esempio sono le facciate dei negozi, con ampie vetrine che ricevono la luce solare diretta. Ma quello che ha fatto veramente la differenza con ARTPEC-5 è stato l'invenzione dello smart video encoder denominato Zipstream, che riduceva i costi di archiviazione del sistema.

Il primo chip e le sue innovazioni

AXIS 200
The world's first network camera, Neteye 200

ARTPEC non era installato sulla prima telecamera di rete al mondo, Neteye 200. Dopo averla terminata, però, abbiamo capito che i chip disponibili in commercio non riuscivano a offrire le prestazioni che necessitavano le nostre telecamere. Per questo abbiamo iniziato a sviluppare il primo chip ARTPEC. I lavori sono iniziati alla fine dell'autunno 1996, mentre il primo prodotto che lo montava, AXIS 2100, è stato presentato a novembre 1999 al Comdex.

“Allora non lo sapevamo, ma ARTPEC è stato l'elemento che ci ha consentito di ampliare la nostra offerta, passando da pochi prodotti a un portafoglio completo che avrebbe rivoluzionato l'industria della sorveglianza”, commenta Stefan.

Naturalmente, le rivoluzioni non arrivano all'improvviso. È stato un processo. Ogni generazione di chip aveva il suo obiettivo principale, individuato in fase di sviluppo. Inoltre, abbiamo dovuto reinventare costantemente il nostro modo di lavorare, perché con ogni generazione aumentavano le complessità.

“Un fattore importante che ci ha permesso di arrivare dove siamo oggi è il nostro modo di affrontare il processo innovativo. Il dipartimento Core Technologies è organizzato in gruppi indipendenti, che si concentrano su problemi e miglioramenti in diversi campi. Questi gruppi avevano la libertà di esplorare e dedicarsi alle aree che, secondo loro, avrebbero avuto le più grandi potenzialità in futuro. L'unica responsabilità di questi team era creare qualcosa per la prossima generazione di ARTPEC. Ispirarsi ad altri mercati e affrontare insieme alcune sfide ha risolto molti problemi nel nostro settore”, spiega Stefan.

I pilastri di ARTPEC

Grazie all'hardware di immagine e di compressione specifico di ARTPEC-1, siamo riusciti a trasmettere i video direttamente dalla telecamera a una posizione remota utilizzando Internet, senza dover utilizzare troppe apparecchiature. Abbiamo semplicemente chiesto agli utenti di indirizzare il browser al webserver integrato sulla telecamera e abbiamo utilizzato i protocolli standard del settore IT per trasferire i video: era una rivoluzione, perché Internet era una novità e le altre soluzioni di trasferimento video utilizzavano cavi dedicati.

ARTPEC 1
ARTPEC-1, the first generation chip

Era rivoluzionaria anche AXIS 2100, la prima telecamera di rete dotata di ARTPEC-1, grazie al firmware interno basato su un sistema operativo completamente nuovo e integrato che oggi è noto come Embedded Linux. Per consentire uno sviluppo rapido ed efficiente del portafoglio di prodotti, abbiamo deciso di abbandonare il sistema operativo RTOS proprietario (Real-Time Operating System) e utilizzare μClinux, che ritenevamo perfetto per crescere di pari passo con Axis. In effetti, AXIS 2100 è stato il primo prodotto di massa al mondo a utilizzare Embedded Linux. Guardando indietro, non avremmo potuto decidere meglio – anche se implementare tutti i componenti richiedeva molto lavoro in più. Componenti che oggi rappresentano la norma, come un file system flash da far crescere insieme a Linux.

ARTPEC-2, introdotto nel 2003, ha aumentato notevolmente le prestazioni, ma abbiamo anche iniziato a sperimentare con la codifica video più efficiente denominata MPEG.

Quattro anni dopo è nato ARTPEC-3. È stato il chip che ha favorito la vera transizione del settore al video IP, grazie a un'altissima velocità di elaborazione e a un ingombro ridotto. Per la prima volta, siamo riusciti a introdurre il miglior encoder video di quei tempi (H.264/AVC) e il resto del sistema su un SoC (System-on-chip) che riusciva a offrire una risoluzione HDTV di alta qualità.

Nel 2011 eravamo pronti a lanciare ARTPEC-4, con cui volevamo risolvere gli ultimi due problemi delle telecamere digitali dei tempi: le limitazioni di intervallo dinamico e sensibilità alla luce. Abbiamo chiamato questa soluzione Lightfinder e presentato la prima telecamera a scansione progressiva, che superava di gran lunga le telecamere di sorveglianza analogiche a scansione interlacciata. Con ARTPEC‑4 siamo anche riusciti a sviluppare una nuova soluzione Wide Dynamic Range (WDR) che funzionava bene ed era molto richiesta. Abbiamo continuato a migliorare questa specifica funzionalità nel 2013, con ARTPEC-5, creando la tecnologia Forensic Capture. La sesta generazione di ARTPEC è stata presentata nel 2017. Ha aggiunto un nuovo livello di sicurezza e ha anche spianato la strada all'ultimo prodotto della famiglia ARTPEC, sviluppato solo due anni dopo: ARTPEC-7.

ARTPEC oggi

ARTPEC 7 chips
The seventh generation of ARTPEC chip.

Oggi, il chip ARTPEC è alla settima generazione ed è molto più sofisticato, offrendo immagini più nitide e colori più precisi. Con la settima generazione è stato possibile introdurre alcuni miglioramenti importanti. Uno di questi è Lightfinder 2.0, presentato qualche mese fa. Con il nuovo chip, Lightfinder 2.0 è in grado di offrire colori ancora più realistici e saturi anche con una scarsissima illuminazione. Le immagini, comprese quelle di oggetti in movimento, risultano anche più nitide in condizioni di scarsa luce. Oltre ad una maggiore sensibilità alla luce, ARTPEC-7 ha migliorato la tecnologia WDR consentendo di acquisire i movimenti con più precisione e offrire immagini più chiare e dettagliate, riducendo al tempo stesso il rischio degli artefatti dovuti a questa tecnologia. Per le telecamere con illuminazione IR, l'ultimo chip aumenterà la portata di illuminazione grazie a una maggiore sensibilità alla luce.

“Il modo migliore per illustrare 20 anni di progressi è confrontare direttamente il primo chip ARTPEC con ARTPEC-7”, spiega Stefan. “Anche se il flusso principale di pixel tra i sensori e la rete è lo stesso, ARTPEC‑1 supportava solo la trasmissione delle immagini e non offriva flessibilità. Inserendo queste differenze in un contesto specifico, significa che ARTPEC-7 offre prestazioni 50 volte superiori ai primi chip a parità di dimensioni e prezzo”.

Il futuro di ARTPEC

“Valutando i nostri progressi, posso dire che quel che si è evoluto di più in questo processo è stata la qualità d'immagine, che a sua volta ha aumentato l'utilizzabilità. Per la sorveglianza è stata una rivoluzione perché è stato possibile utilizzare questa tecnologia in varie situazioni senza avere problemi video”, commenta Stefan.

Axis continuerà a migliorare questi fattori, ma è chiaro che con i nuovi progressi tecnologici arrivano anche nuove sfide. Dunque continueremo a sviluppare il chip aggiungendo più funzionalità e perfezionando quelle esistenti, in una corsa infinita alla qualità. È una delle promesse che abbiamo fatto ai nostri clienti e Partner e che intendiamo mantenere.

Il chip ARTPEC – e il fatto che lo progettiamo e lo produciamo in sede – è la base che ci permette di creare prodotti capaci di soddisfare le esigenze dei clienti di oggi e di domani. I progressi che arriveranno nei prossimi 20 anni sono difficili da immaginare, ma le sue potenzialità ci entusiasmano.

 

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