Historien bakom ARTPEC; grunden till våra produkters kvalitet

Artikel
15 november 2019
Sent på hösten 1999 lanserade vi produkter med den allra första versionen av vårt ARTPEC-chip. 20 år senare har vi kommit till den sjunde versionen av chipet. Chipet är resultatet av många års erfarenhet, kunskap och passion för högkvalitativ teknik och är en nyckelkomponent i företagets historia. Vi har tillsammans med Stefan Lundberg, Senior Expert Engineer Technologies vid Axis, blickat tillbaka på vår tjugoåriga resa med ARTPEC och diskuterat viktiga insikter och framsteg.

Hemligheten bakom Axis kameror

ARTPEC-chipet är en nyckelkomponent som lägger grunden för avgörande produktegenskaper som bildkvalitet, analytics-funktioner och kodningsprestanda. Chipet är hemligheten bakom våra mycket avancerade nätverkskameror. Under utvecklingen av varje ARTPEC-generation återkom alltid samma frågeställning. Frågeställningen handlade alltid om att man å ena sidan måste kompromissa mellan prestanda och funktioner, och å andra sidan mellan kostnader och effektförbrukning. Detta är en viktig startpunkt i designprocessen, eftersom varje chipgeneration både har högre pixeltäthet och förbättrade eller nya viktiga funktioner. För varje ny ARTPEC-generation har antalet transistorer nästan fördubblats, men tack vare Moores lag har storlek, effektförbrukning och kostnad i stort sett kunnat hållas oförändrad.

Ett revolutionerande chip

"Våra ARTPEC-chip var en liten revolution – både för oss och branschen. Vi har kanske inte uppfunnit hjulet, men vi revolutionerade sättet som video överförs på. Vi adderade även stor flexibilitet och skapade möjligheter för helt nya tillämpningar. Genom utvecklingen av ARTPEC kunde vi utveckla helt nya tekniker såsom Forensic Wide Dynamic Range (WDR), kraftfull edge-baserad analytics och datakompressionstekniken Zipstream" säger Stefan.

  Genom utvecklingen av ARTPEC kunde vi utveckla helt nya tekniker

Dessa tekniker skulle inte ha varit möjliga utan chipet, men utvecklingen skedde inte över en natt. Resultatet av många prestationer utförda över tid är centrala i vår resa med ARTPEC - små vändpunkter som långsamt förändrade branschen. Till exempel blev det med ARTPEC-1 möjligt att skapa den första kostnadseffektiva nätverkskameran med fullgod videoprestanda. Med ARTPEC-3 kunde vi leverera högkvalitativ video med högre upplösning än de befintliga analoga videokamerorna. Med ARTPEC-5 fortsatte vi förbättra vår WDR-lösning med dubbla exponeringar. Resultatet gav vi namnet Forensic Capture. Det var en lösning som till stor del skiljde sig från våra konkurrenters eftersom den skapade en bild där detaljer och skärpa prioriterades högre än vacker videoåtergivning. Den här tekniken används nu som standard i branschen och för första gången var det möjligt att använda kameror även i svåra ljussituationer som skyltfönster med stora glaspartier som exponeras för direkt solljus. Men det som verkligen gjorde skillnad med ARTPEC-5 var innovationen av den smarta video-encodern Zipstream, som minskade kostnaden för lagringsutrymmet i systemet.

Innovationen bakom det första chipet

AXIS 200
Världens första nätverkskamera, Neteye 200

ARTPEC användes inte i världens första nätverkskamera – Neteye 200. Men när kameran var färdig insåg vi att de standardchip som fanns tillgängliga inte hade de prestanda som våra kameror behövde. Detta blev startskottet för utvecklingen av vårt första ARTPEC-chip. Vi påbörjade arbetet sent på hösten 1996 och lanserade vår första produkt, AXIS 2100, på Comdex-mässan i november 1999.

"Vi insåg det inte vid den här tidpunkten, men ARTPEC var den nyckelkomponent som gjorde det möjligt för oss att med små resurser utöka vårt utbud från ett fåtal produkter till ett komplett sortiment som senare skulle komma att revolutionera övervakningsbranschen" säger Stefan.

Revolutioner sker naturligtvis inte över en natt. Det var snarare en lång process. Varje ny chipgeneration hade ett huvudsakligt mål som vi fokuserade på under utvecklingsarbetet, och vi var ständigt tvungna att hitta nya arbetssätt eftersom komplexiteten ökade för varje generation.

"En viktig faktor som hjälpte oss att komma dit där vi är idag är vårt sätt att hantera innovationsprocessen. Teknikavdelningen är organiserad i oberoende grupper som fokuserar på problem och förbättringar inom flera områden. Vi gav teamen friheten att utforska och fokusera på de områden de trodde skulle ha störst framtida potential. Teamens enda ansvar var att leverera något till nästa ARTPEC-generation. Inspiration från andra marknader och samarbete i vissa frågor löste många problem i vår bransch" förklarar Stefan.

ARTPEC-hörnstenarna

Tack vare den bild- och kompressionshårdvaran i ARTPEC-1 kunde vi strömma video direkt från kameran vart som helst via internet, utan att någon komplicerad utrustning krävdes. Användaren behövde bara öppna kamerans inbäddade webbserver i sin webbläsare och video överfördes med IT-standardprotokoll. Detta var revolutionerande eftersom internet var helt nytt och andra lösningar för videoöverföring använde speciella videokablar istället.

ARTPEC 1
ARTPEC-1, första generationen

Även AXIS 2100, vår första nätverkskamera som använde ARTPEC-1, var revolutionerande med sin inbyggda programvara. Programvaran var baserad på ett helt nytt operativsystem som idag är känt som inbyggt Linux. För att möjliggöra en snabb och effektiv utveckling av produktsortimentet valde vi att slopa det egenutvecklade RTOS (Real-Time Operating System) och istället använda μClinux som vi ansåg var det rätta operativsystemet för Axis fortsatta expansion. Faktum är att AXIS 2100 var världens första massproducerade produkt som använde inbyggt Linux. När vi ser tillbaka så kunde vi inte ha tagit ett bättre beslut, trots allt extra arbete som krävdes för att implementera alla delar. Dessa delar, såsom ett flash-baserat filsystem som kunde byggas ut tillsammans med Linux, är idag standard.

ARTPEC-2 lanserades 2003 och gav avsevärt bättre prestanda. Vi började dessutom experimentera med den betydligt effektivare videokodningsmetoden MPEG.

ARTPEC-3 kom fyra år senare. Det var detta chip som på allvar fick branschen att övergå till IP-video, med kompakta mått och den bästa överföringsprestandan i sin klass. För första gången lyckades vi förena den tidens bästa encoder (H.264/AVC) med det övriga systemet i enkretssystemet SoC (System-On-Chip) som kunde leverera högkvalitativ HDTV.

2011 var vi redo att lansera ARTPEC-4. Med ARTPEC-4 fokuserade vi på att lösa två återstående problem hos den tidens digitala kameror: begränsat dynamiskt omfång och låg ljuskänslighet. Vi kallade lösningen Lightfinder och lanserade den första kameran med progressiv scan-teknik som utklassade befintliga analoga övervakningskameror med sammanflätade bildrutor. Med ARTPEC-4 lyckades vi även utveckla en ny lösning för större dynamiskt omfång (WDR) som fungerade väl och blev mycket efterfrågad. 2013 fortsatte vi att förbättra denna funktion med ARTPEC-5 i form av Forensic Capture. Vår sjätte generation av ARTPEC lanserades 2017. Den förhöjda säkerhetsnivån i sjätte versionen jämnade vägen för vår senaste medlem i chipfamiljen, ARTPEC-7, som utvecklades bara två år senare.

ARTPEC idag

ARTPEC 7 chips
Den sjunde generationen av ARTPEC chipet.

ARTPEC-chipet är nu inne i sin sjunde generation. Chipet har blivit betydligt mer avancerat, vilket möjliggör skarpare bilder och mer exakta färger. Den senaste generationen gjorde det möjligt att införa några betydande förbättringar. En av dessa var Lightfinder 2.0 som lanserades tidigare i år. Med det nya chipet kan Lightfinder 2.0 leverera mer realistiska och mättade färger, till och med vid extremt dåliga ljusförhållanden. Dessutom är bilderna, till och med bilder av rörliga motiv, skarpare även under dåliga ljusförhållanden. Utöver högre ljuskänslighet har även WDR förbättrats i ARTPEC-7; rörelser och detaljer återges bättre och tydligare och risken för WDR-artefakter har minskat. För kameror med infrarödbelysning möjliggör det senaste chipets ökad ljuskänslighet även vid låga ljusnivåer.

"Bästa sättet att illustrera 20 års utveckling är att jämföra det allra första ARTPEC-chipet med vår senaste ARTPEC-7-generation" säger Stefan. "Den huvudsakliga överföringen av pixlar mellan sensor och nätverket är densamma för båda versionerna, men ARTPEC-1 överförde enbart bilden och saknade flexibilitet. Om man sätter dessa skillnader i sitt sammanhang innebär det att ARTPEC-7 har mer än 50 gånger högre prestanda än den första chipgenerationen, samtidigt som storleken och priset är detsamma."

ARTPECs framtid

"När vi betraktar den hittillsvarande utvecklingen är det tydligt att de funktioner som har utvecklats mest i processen är bildkvaliteten, vilket har gjort att bilden nu är betydligt mer användbar. Detta har ändrat förutsättningarna för övervakningsbranschen, eftersom tekniken kan användas i många olika situationer, utan risk för videorelaterade problem" säger Stefan.

Axis förbättrar kontinuerligt dessa egenskaper. Samtidigt är det ingen hemlighet att för varje ny utveckling inom övervakningsteknik så dyker en ny utmaning upp som måste hanteras. I vår ständiga jakt på högre kvalitet kommer vi att fortsätta utveckla chipet genom att lägga till nya funktioner samtidigt som vi förbättrar de befintliga. Det är ett av våra löften till kunder och partners – ett löfte som vi tänker hålla.

ARTPEC-chipet, och det faktum att vi utvecklar och tillverkar det helt själva, utgör grunden till att vi kan skapa produkter som uppfyller företagens behov, både idag och i framtiden. Utvecklingen som de kommande tjugo åren för med sig är svår att föreställa sig, men potentialen inspirerar oss.

 

Läs mer om vår historia och milstolpar
Avgörande ögonblick
För mer information, vänligen kontakta: Kristina Tullberg, Regional Communications Manager Northern Europe, Axis Communications
Telefon +46 708 90 18 72