来源：半导体行业观察
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。
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。
图二 2006年编解码芯片国内出货占比
国产厂商的横空出世，华为海思表现抢眼
对于蓬勃发展的视频编解码市场，上游芯片厂家如TI、安霸等从未停止过竞争，国外厂家的技术与积累一直都处于领先地位，但是近年来，国内厂家如华为海思等也不断地在产业上游下功夫，在某些技术领域取得一定的领先地位，通过专利和技术突破构建市场堡垒，形成竞争优势。
中星微电子从2006年开始启动IP视频监控系统的研发和设计，并在网络摄像机专用芯片、解码终端以及在视频监控平台方面持续投入，取得了耀眼的成果。2014年，中星发布新产品718和736芯片：其中718是第二代SVAC/H.264核心芯片，736是一款大众级DVR核心芯片。
芯片支持支持自动曝光、自动白平衡、自动增益等图像处理功能;视频编码支持SVAC和H.264标准，为安防监控系统实现更加可靠和灵活的应用。截止到2017年，中星微电以及在美国纳斯达克上市，并从芯片设计业务扩展到视频监控整机设备厂家，逐步在国际市场发挥重大作用。
真正对国外竞争对手起到威慑作用的是华为海思。海思依托中国这10年安防市场的蓬勃发展，联手海康大华对国外半导体巨头进行狙击。
在进行H.264产品芯片的布局前提下，华为海思在视频编解码市场战稳了阵脚。同时，华为还力推H.265，是H.265的主要技术标准贡献者。随着安防监控不断的向高分辨率、高压缩率、低宽带占用方向发展，相对于H.264编码，H.265视频编码压缩技术在保证相同画质的情况下，对带宽的需求减少了50%左右，存储空间也相应减少一半，解决了高清化、网络化趋势下视频在带宽、存储和画质方面的难题。
基于H.265技术的视频应用正逐步普及。下图为H.265与H.264码率对比表。H.265不仅可以降低1080p等当下主流高清格式的码率(1080p仅需1~2Mbps码率)，同时也适用于4K和8K等超高清视频，H.265标准让网络视频跟上了显示屏“高分辨率化”的脚步。
图三 H.265与H.264码率对比表
图四 2006年编解码芯片国内出货占比
图五 2006年至2016年编解码芯片价格趋势
图像去隔行单芯片，辉煌时代一去不返
电视发展的早期阶段，一般都采用“隔行扫描”技术，目的是减少传输图像的数据量。该技术将一帧图像分为前后两场，奇数行一场为奇场，偶数行一场为偶场。先发送奇场的数据，紧接着发送的是偶数行的数据，发送视频数据量将减少一半。隔行扫描时，一帧图像分为前后两场，场间间隔时间为喊间间隔时间的一半。
即，扫描光栅在奇场从左到右，从上往下隔一行扫描一行，直到最后一行，在偶场按同样的扫描方式进行。为了图像效果更加好，在显示端，一般都会使用去隔行芯片，对视频图像进行处理。去隔行的方法有多种，包含了场间插值、场内插值、运动补偿等方法。
单芯片去隔行芯片的过去主要半导体厂家有美国的TI、日本的i-Chips和韩国的Macro Image，国产的去隔行单芯片基本没有厂家介入。从全球范围来看，消费量终端的显示器是非常多的，在VIDOE时代，去隔行芯片的使用量非常巨大。随着1080p分辨率普及，TVBS信号的应用逐步减少，取而代之的是3G SDI，同时DP、DVI信号协议里边不在包含i制信号，在专业视频应用领域，单去隔行芯片的需求正在减少。
目前在专业的视频处理领域，视频处理厂家如美国的巴可、中国的威创视讯、淳中等，为了追求最佳的视频显示质量和旧产品的维护，还有一定的单芯片去隔行需求，但是其他小小厂家基本就直接放弃隔行视频的处理。单芯片的去隔行已经逐步转化为芯片视频处理的一个模块。
据统计机构WitsView最新调研数据显示，2016年全球液晶电视总出货量为2.19亿台，按照80%计算，需要带去隔行功能的芯片年需求量大概在1.76亿片。但是，在笔者看来，随着高清视频普及和传输到户带宽的升级提高，去隔行功能模块也将逐步推出历史舞台。
视频格式转换芯片，国际半导体厂家的舞台
视频格式转换技术是当今信息领域的研究热点之一，以美国和台湾公司为主相继推出多种芯片，如GenesisMicroelectronics、Gennum Corporation、Trident、Trumpion(Taiwen)、Etron Technology、MacronixInternational、Philips Semiconductor、Sunplus Technology、i-chips等，国内在该方面目前尚处于起步阶段。
格式转换技术其应用场合要求它具有高实时性、低代价实现，因此格式转换研究从一开始就非常注重算法的ASIC化，在初期VLSI集成度比较小时，主要研究单帧线性内插，以后随着硅片集成度的提高，逐渐采用帧间的多帧算法的自适应算法，到90年代后期，运动估计技术可以单片集成时，运动估计的格式转换才蓬勃发展。
今天，硅片的集成度还在不断提高，随着片上系统(SystemOnChip)成为可能，格式转换将会发展出更加复杂、高效的技术；可能的方向是运用更多帧的信息，进行更精确、复杂的运动补偿。
随着4k、8K液晶电视的推出，视频格式转换特别是缩放技术显得尤为重要。目前很多4k电视，因为在视频传输这块还跟不上，大部分是采用视频放大功能的。尚未成熟的8k更是如此。这里不得不提日本的视频缩放公司i-chips，抛开爱国情怀不说，在视频行业搞技术的从业者都对i-chips的产品肃然起敬。
在缩放这块，i-chips可以说是数10年如一日做这一产品，并且用工匠精神把它做到极致，如i-chips732等。还有日本的夏普，最新研发X8-MEP图像处理引擎，无论是4K影像内容还是电视信号或BD影像，引擎都会根据影像素材内容对细节部分进行修正处理，以8K清晰度的高精细影像再现超越现。
视频格式转换芯片是显示器系统中不可或缺的关键部件，我国是电视、各类显示器的生产大国，但是，此类产品中的关键芯片目前大部份被美国或日本的芯片厂商所控制。国产的视频芯片仅有华为海思、珠海全志几家，尚未形成气候。
