Era la fine dell'autunno 1999 quando lanciammo i prodotti con il nostro primissimo sistema on-chip (SoC) ARTPEC. Ora, sulla base di anni di esperienza, conoscenze e passione per la tecnologia di alta qualità, siamo alla nona versione del SoC. Insieme a Stefan Lundberg, Senior Expert Engineer, Technologies di Axis, abbiamo ripercorso gli oltre vent'anni del nostro percorso ARTPEC e parlato di approfondimenti e sviluppi chiave.
Il segreto delle telecamere Axis
Il SoC ARTPEC è un componente vitale dei nostri prodotti, poiché fornisce la base per funzionalità essenziali come qualità di immagine, funzionalità di analisi e prestazioni di codifica. È il "segreto" alla base di molti dei nostri dispositivi di rete avanzati. Durante il processo di progettazione di ogni generazione successiva di ARTPEC, abbiamo dovuto affrontare una sfida ricorrente e cruciale: il compromesso tra prestazioni e caratteristiche rispetto a costi e consumo energetico. Ogni generazione di ARTPEC ha aggiunto non solo la produttività dei pixel, ma anche funzionalità critiche migliorate o nuove. Il numero di transistor è quasi raddoppiato ad ogni nuovo SoC ARTPEC, ma le dimensioni, il consumo energetico e i costi sono rimasti quasi gli stessi.
Un SoC rivoluzionario
"I nostri SoC ARTPEC sono stati una piccola rivoluzione, per noi e per il nostro settore. Forse non avremo inventato la ruota, ma abbiamo rivoluzionato il modo in cui i video vengono trasferiti, aggiungendo molta flessibilità e opportunità per nuove applicazioni. Grazie ad ARTPEC abbiamo potuto sviluppare tecnologie completamente nuove, come Axis Forensic Wide Dynamic Range (WDR, ampio intervallo dinamico forense), la tecnologia di compressione dei dati Axis Zipstream e potenti strumenti di analisi che funzionano sia in modalità edge che con l'IA", afferma Lundberg.
Grazie ad ARTPEC abbiamo potuto sviluppare tecnologie completamente nuove
Non avremmo mai potuto commercializzare queste tecnologie senza il SoC, ma questo non è successo da un giorno all'altro. È stato il risultato di molti successi nel tempo che sono le pietre miliari del nostro percorso ARTPEC: piccoli punti di svolta che hanno lentamente cambiato il settore. Ad esempio, con ARTPEC-1 abbiamo potuto creare la prima telecamera di rete economica con prestazioni video complete. Con ARTPEC-3, siamo riusciti a fornire video di alta qualità con una risoluzione superiore rispetto alle telecamere analogiche dell'epoca. ARTPEC-5 ci ha permesso di migliorare la nostra soluzione WDR, dando vita a ciò che chiamiamo Forensic Capture. Forensic Capture si è differenziata dalle soluzioni della concorrenza del suo tempo dando priorità alla visibilità e ai dettagli rispetto alla semplice estetica. Per la prima volta è stato possibile utilizzare efficacemente le telecamere in condizioni di scarsa illuminazione, come ad esempio in vetrine con grandi facciate in vetro esposte alla luce diretta del sole. Da allora, il metodo è diventato uno standard di settore. Un'altra innovazione altrettanto rivoluzionaria resa possibile da ARTPEC-5 è stata la nostra tecnologia di compressione Zipstream, che preserva i dettagli forensi a piena risoluzione, riducendo significativamente i requisiti di larghezza di banda e archiviazione.
Il primo SoC ARTPEC e un nuovo modo di innovare
Anche se nella prima telecamera di rete al mondo, la nostra telecamera AXIS Neteye 200, non c'era alcun SoC ARTPEC, ci siamo presto resi conto che i SoC disponibili non potevano fornire il livello di prestazioni che volevamo per il futuro. Questa convinzione ha dato il via allo sviluppo del nostro primo SoC ARTPEC. Abbiamo iniziato a lavorarci alla fine dell'autunno 1996 e nel novembre 1999 abbiamo lanciato il primo prodotto basato su ARTPEC, AXIS 2100, presso Comdex.
"All'epoca non lo sapevamo, ma ARTPEC sarebbe diventato l'elemento centrale che ci avrebbe consentito di ampliare la nostra offerta limitata, con pochi prodotti, a un portafoglio completo che avrebbe rivoluzionato il settore della sorveglianza", dichiara Lundberg.
Naturalmente, le rivoluzioni non avvengono da un giorno all'altro. È stato un processo. Ogni generazione di SoC ha affrontato un nuovo obiettivo principale e abbiamo dovuto reinventare costantemente il nostro modo di lavorare man mano che la complessità aumentava.
"Un fattore chiave che ci ha aiutato ad arrivare dove siamo oggi è il modo in cui abbiamo affrontato il processo di innovazione. Il reparto Core Technologies è organizzato in gruppi indipendenti che si concentrano su problemi e migliorie in diversi settori. Abbiamo dato loro la libertà di esplorare e concentrarsi sulle aree da loro ritenute con maggiore potenziale per il futuro. L'unica responsabilità dei team era quella di fornire qualcosa per la generazione successiva di ARTPEC. Trovando ispirazione da altri mercati e affrontando insieme determinati problemi abbiamo risolto molti problemi del nostro settore", spiega Lundberg.
I nostri pilastri ARTPEC
Grazie all'hardware di ARTPEC-1 dedicato all'immagine e alla compressione, siamo riusciti a trasmettere video in streaming direttamente dalla telecamera a una posizione remota tramite Internet senza avere una grande quantità di apparecchiature. Abbiamo semplicemente chiesto agli utenti di puntare il browser web verso il server web integrato nella telecamera e abbiamo utilizzato protocolli IT standard per trasferire il video. Un evento rivoluzionario poiché Internet era una novità e altre soluzioni di trasferimento video utilizzavano cavi video dedicati.
AXIS 2100, la prima telecamera di rete a utilizzare ARTPEC-1, è stata rivoluzionaria anche con il suo software interno basato su un sistema operativo integrato completamente nuovo, noto oggi come Linux integrato. Per poter sviluppare in modo rapido ed efficiente un nuovo portafoglio di prodotti, abbiamo eliminato il sistema operativo proprietario RTOS (Real-Time Operating System) sostituendolo con μClinux, che ritenevamo fosse la soluzione giusta per la crescita di Axis. Così, AXIS 2100 è stato il primo prodotto di serie al mondo a utilizzare Linux integrato. Guardando indietro, non avremmo potuto prendere una decisione migliore. Anche se l'implementazione di tutti i tipi di elementi attualmente standard, come un file system basato su flash, ha richiesto molto lavoro in più, siamo riusciti a crescere insieme a Linux.
ARTPEC-2, lanciato nel 2003, ha fornito prestazioni molto migliori e abbiamo anche iniziato a sperimentare una tecnologia di codifica video più efficiente, chiamata MPEG.
ARTPEC-3 è stato completato quattro anni dopo aprendo la strada al video IP con la migliore produttività della categoria. Per la prima volta, abbiamo combinato il miglior video encoder dell'epoca (H.264/AVC) con il resto del sistema in un unico SoC, capace di fornire una risoluzione HDTV di alta qualità.
Nel 2011 abbiamo lanciato ARTPEC-4, con una tecnologia che ha risolto due problemi rimanenti: intervallo dinamico limitato e livello di sensibilità alla luce. Chiamando la soluzione Lightfinder, abbiamo lanciato la prima telecamera a scansione progressiva. Ha superato significativamente le prestazioni delle telecamere analogiche a scansione interlacciata dell'epoca. ARTPEC-4 integrava inoltre una nuova soluzione ad ampio intervallo dinamico (WDR) che ha funzionato bene ed è stata ampiamente richiesta. Nel 2013, con lo sviluppo di ARTPEC-5, abbiamo ulteriormente migliorato la nostra tecnologia WDR con una soluzione chiamata Forensic Capture WDR.
La nostra sesta generazione di ARTPEC è stata lanciata nel 2017. Ha aggiunto un nuovo livello di sicurezza e ha aperto la strada al rilascio di ARTPEC-7 due anni dopo.
ARTPEC-7 ha abilitato funzionalità di sicurezza avanzate nelle telecamere Axis, tra cui firmware firmato e avvio sicuro. È diventata la base per migliorare tutte le tecnologie Axis per condizioni di illuminazione difficili, tra cui Axis Lightfinder 2,0 e Forensic WDR, e ha esteso la gamma di illuminazione IR. Inoltre, ha facilitato la scelta dei codec H.264 e H.265 e ha incluso un motore di rilevamento in tempo reale per analizzare e classificare gli oggetti.
ARTPEC-8 è stato progettato innanzitutto per supportare potenti applicazioni di analisi basate sull'IA. È stato la base per AXIS Object Analytics e ha aperto la porta ad altre analisi basate sull'IA, comprese le applicazioni su misura dei nostri partner.
ARTPEC-9 - gli ultimi sviluppi
"Il modo migliore per illustrare i progressi tra il 1999 e il presente è confrontare direttamente il primo SoC ARTPEC e il nostro ultimo SoC", osserva Lundberg, "mentre il flusso principale di pixel tra i sensori e la rete è lo stesso in entrambe le versioni, ARTPEC-1 supportava solo l'emissione di immagini e non offriva flessibilità. Mettendo in contesto le loro differenze, ARTPEC-8 forniva prestazioni 100 volte superiori a quelle del primo SoC, mentre le sue dimensioni e il suo prezzo erano simili, e ARTPEC-9 continua nella stessa direzione."
ARTPEC-9 perfeziona le caratteristiche e le capacità straordinarie che caratterizzavano le generazioni precedenti del nostro SoC progettato internamente: bassa velocità di trasmissione, analisi basate sull'IA, imaging superiore e cybersicurezza integrata. Inoltre introduce AV1, uno standard di codifica video open source di Alliance for Open Media. Con supporto per AV1 ed elaborazione avanzata delle immagini, ARTPEC-9 offre video di alta qualità con dettagli e chiarezza senza compromessi e la migliore velocità di trasmissione della categoria. Insieme ad Axis Zipstream, AV1 garantisce anche video senza problemi sia on-premise che nel cloud. Inoltre, ARTPEC-9 supporta applicazioni di analisi avanzate che rilevano gli oggetti in anticipo e analizzano gli eventi in modo più preciso.
Il futuro di ARTPEC
"Guardando ai progressi che abbiamo compiuto, senz'altro le cose che si sono evolute di più negli anni sono la qualità di immagine e la capacità di analisi, comprese le analisi basate sull'IA. Entrambe hanno cambiato le regole del gioco per il settore della sorveglianza e continueranno a farlo", afferma Lundberg.
Il SoC ARTPEC - e il fatto che lo progettiamo internamente e ne controlliamo la produzione - è la nostra base per creare prodotti innovativi che soddisfino le esigenze dei nostri clienti oggi e in futuro. È difficile prevedere, o addirittura immaginare, quali sviluppi porteranno i prossimi 20 anni con ARTPEC, ma siamo sicuramente entusiasti del potenziale.
