In de late herfst van 1999 brachten we producten met onze allereerste ARTPEC-'system on chip' (SoC) uit. Nu twintig jaar later, werken we al weer met de achtste versie van de SoC. Het is een product waarin jaren aan ervaring, kennis en passie voor hoogwaardige technologie samenkomen en het is een belangrijk deel van de geschiedenis van ons bedrijf. Samen met Stefan Lundberg, Senior Expert Engineer Technologies bij Axis, blikten we terug op ruim twintig jaar ARTPEC en spraken we over belangrijke inzichten en ontwikkelingen.
Het geheim achter Axis-camera's
De ARTPEC-chip is een cruciaal onderdeel van onze producten en maakt essentiële functionaliteiten mogelijk, gelet op bijvoorbeeld beeldkwaliteit, analytics en codeerprestaties. Deze chip is simpelweg het 'geheim' achter onze zeer geavanceerde netwerkcamera's. Tijdens het ontwerpproces van iedere ARTPEC-generatie moesten we telkens weer afwegingen maken tussen prestaties en functionaliteiten aan de ene kant en kosten en stroomverbruik aan de andere kant.
Iedere nieuwe generatie ARTPEC verhoogde niet alleen de pixeldoorvoer, maar verbeterde ook nieuwe kritieke functionaliteiten. Met elke nieuwe ARTPEC-chip verdubbelde bijna het aantal transistors, maar grootte, energieverbruik en kosten zijn vrijwel gelijk gebleven.
Een revolutionaire chip
“Onze ARTPEC-chips ontketenden een kleine revolutie, zowel voor ons als voor de sector. Niet dat we het wiel hadden uitgevonden, maar we brachten wel een revolutie teweeg in de manier waarop video wordt overgedragen door heel wat flexibiliteit en mogelijkheden voor nieuwe toepassingen toe te voegen. De uitvinding van ARTPEC stelde ons in staat om geheel nieuwe technologieën te ontwikkelen, zoals Forensic Wide Dynamic Range (WDR), Axis Zipstream voor gegevenscompressie en krachtige edge-analytics op basis van deep learning”, aldus Stefan.
De uitvinding van ARTPEC stelde ons in staat om geheel nieuwe technologieën te ontwikkelen
Zonder deze chip waren deze technologieën nooit op de markt gekomen, maar dit gebeurde natuurlijk niet van de ene op de andere dag. Het was het resultaat van vele succesvolle ontwikkelingen over een langere periode die de hoekstenen vormen van ons ARTPEC-avontuur, kleine keerpunten die de sector langzaam veranderden.
Zo maakte ARTPEC-1 het bijvoorbeeld mogelijk om de eerste kostenefficiënte netwerkcamera met maximale videoprestaties te creëren. Met ARTPEC-3 slaagden we erin om hoogwaardige video te leveren met een hogere resolutie dan de bestaande analoge videocamera's. Met ARTPEC-5 konden we onze WDR-oplossing verbeteren, resulterend in wat we nu Forensic Capture noemen - een oplossing die heel anders was dan die van concurrenten, want het gaf prioriteit aan goed zichtbare beelden met details boven een mooie beelden. Voor het eerst werd het mogelijk om videocamera's effectief te gebruiken onder moeilijke lichtomstandigheden, zoals winkeletalages met grote glazen puien in direct zonlicht. De methode is sindsdien een standaard in de industrie geworden. Net zo baanbrekend was onze Zipstream-compressietechnologie, mogelijk gemaakt door ARTPEC-5. Met deze technologie kunnen forensische details in volledige resolutie bewaard worden met aanzienlijk minder druk op bandbreedte en opslagmogelijkheden.
De eerste chip en nieuwe manieren om te innoveren
's Werelds eerste netwerkcamera, onze Neteye 200-camera, was niet uitgerust met ARTPEC, maar we beseften vrij snel dat de destijds beschikbare chips niet de prestaties zouden kunnen leveren die we voor ogen hadden voor de toekomst. Dat besef leidde tot de ontwikkeling van onze eerste ARTPEC-SoC. Dit was het startsein voor de ontwikkeling van onze eerste ARTPEC-chip. We begonnen eraan te werken in de herfst van 1996 en brachten het eerste product, de AXIS 2100, uit op de computerbeurs Comdex in november 1999.
“Toen wisten we het nog niet, maar ARTPEC bleek het kernelement dat ons in staat stelde ons aanbod mondjesmaat uit te breiden van enkele producten tot een compleet assortiment dat later een revolutie teweeg zou brengen in de beveiligingssector”, zegt Stefan.
Maar revoluties ontstaan niet van vandaag op morgen. Het was een proces. Iedere generatie chips had zijn eigen hoofddoel en we moesten onze manier van werken voortdurend aanpassen omdat de complexiteit alleen maar toenam.
“Een van de voornaamste factoren die maken dat we vandaag staan waar we staan, is de manier waarop we het innovatieproces aanpakken", legt Stefan uit. "De technologie-afdeling bestaat uit onafhankelijke groepen die zich volledig focussen op problemen en verbeteringen in de diverse domeinen. We gaven hen de vrijheid om alle mogelijkheden te onderzoeken. Zo konden zij zich concentreren op de gebieden met de grootste toekomstpotentie. De enige verantwoordelijkheid die de teams hadden, was om iets nieuws af te leveren voor de volgende ARTPEC-generatie. Het opdoen van inspiratie in andere markten en een gezamenlijke aanpak van bepaalde problemen, heeft heel wat problemen in onze sector opgelost."
De hoekstenen van ARTPEC
Dankzij de speciale beeld- en compressiehardware van de ARTPEC-1 konden we direct video streamen van de camera naar een externe locatie via het internet, zonder enorm veel apparatuur te hoeven gebruiken. Het enige wat gebruikers moesten doen, was hun webbrowser naar de geïntegreerde webserver van de camera leiden. Voor de video-overdracht gebruikten we standaardprotocollen uit de IT-industrie. Dat was revolutionair want het internet was iets nieuws, andere systemen moesten toen nog gebruikmaken van speciale videokabels.
De AXIS 2100, de eerste netwerkcamera die de ARTPEC-1 gebruikte, was ook revolutionair dankzij zijn interne firmware gebaseerd op een geheel nieuw geïntegreerd besturingssysteem, dat we vandaag kennen als Linux. Met het oog op een snelle en efficiënte ontwikkeling van ons productportfolio besloten we om ons eigen RTOS (Real-Time Operating System) te vervangen door μClinux, dat volgens ons perfect geschikt was om Axis te laten groeien. De AXIS 2100 was in feite het eerste massaproduct ter wereld met een geïntegreerd Linux-systeem. Achteraf gezien hadden we geen betere beslissing kunnen nemen, hoewel het veel extra werk was om alle onderdelen (die nu standaard zijn en die iedereen verwacht) te implementeren. Denk bijvoorbeeld aan een op flash-gebaseerd bestandssysteem dat we konden laten meegroeien met Linux.
ARTPEC-2, uitgebracht in 2003, verhoogde de prestaties aanzienlijk, maar we begonnen ook te experimenteren met een efficiëntere videocoderingstechnologie: MPEG.
Vier jaar later was ARTPEC-3 een feit. Het was de chip die de sector echt de stap deed zetten naar netwerkvideo, vooral dankzij de hoge capaciteit en een lage ecologische voetafdruk. Voor het eerst waren we erin geslaagd om de beste video-encoder van deze tijd (H.264/AVC) met de rest van het systeem onder te brengen in één SoC, die HDTV van hoge kwaliteit kon leveren.
In 2011 waren we klaar om ARTPEC-4 te introduceren, waarmee we focusten op het oplossen van de twee resterende problemen met digitale camera's die toen bestonden: een beperkt dynamisch bereik en lichtgevoeligheid. We noemden de oplossing Lightfinder en introduceerden de eerste progressieve scancamera, die aanzienlijk beter presteerde dan de bestaande analoge (interlaced) bewakingscamera's van die tijd. Met ARTPEC-4 slaagden we er ook in om een nieuwe oplossing voor een breed dynamisch bereik (WDR) te ontwikkelen die goed werkte en waar veel vraag naar was. In 2013 konden we, met de ontwikkeling van ARTPEC-5, onze WDR-technologie verder verbeteren met een oplossing die Forensic Capture WDR heet.
Onze zesde generatie ARTPEC kwam uit in 2017. Deze kwam met een nog betere beveiliging. Bovendien werd de weg vrijgemaakt voor ARTPEC-7, die twee jaar later uit zou komen. ARTPEC-7 maakte nog betere beveiligingsfunctionaliteiten in Axis-camera's mogelijk, zoals ondertekende firmware en secure boot. Het werd de basis voor verbeteringen aan alle bekende Axis-technologieën voor moeilijke lichtomstandigheden, waaronder Axis Lightfinder 2.0 en Forensic WDR, en het breidde het assortiment van IR-verlichting uit. Het vereenvoudigde ook de keuze van de H.264- en H.265-codec en was voorzien van een realtime detectie-engine voor objectclassificatie-analytics.
ARTPEC vandaag de dag
Op dit moment werken we al met de achtste generatie van de ARTPEC en deze is een stuk geavanceerder dan zijn voorgangers. Doel van het ontwerp was vooral om krachtige analyticstoepassingen op basis van deep learning 'on the edge' te ondersteunen.
Het vereenvoudigt bijvoorbeeld zeer genuanceerde objectclassificatie die onderscheid maakt tussen fietsen, auto's, bussen, vrachtwagens, etc. Dit is de basis voor AXIS Object Analytics en zal ook de deur openzetten naar andere analytics op basis van deep learning, waaronder speciaal ontwikkelde toepassingen van onze partners. ARTPEC-8 blijft de reeks bijzondere mogelijkheden en functionaliteiten ondersteunen die er vanaf de introductie van ARTPEC-7 bij zijn gekomen. Denk dan aan superieure beeldtechnologie, verbeterde beveiliging, krachtige compressie en indrukwekkende edge-analytics.
“Je kunt twintig jaar vooruitgang het beste illustreren door de ontwikkeling van de allereerste ARTPEC-chip direct te vergelijken met onze nieuwste ARTPEC-8”, aldus Stefan. “De belangrijkste pixelflow tussen sensoren en netwerk is bij beide typen identiek, maar ARTPEC-1 ondersteunde alleen de levering van beelden en bood geen flexibiliteit. Plaatsen we de verschillen tussen beide in de juiste context, dan betekent dit dat de ARTPEC-8 ruim honderd keer beter presteert dan de eerste generatie, terwijl grootte en prijs ongewijzigd zijn gebleven.”
De toekomst van ARTPEC
“Als ik de ontwikkeling bekijk die we hebben doorgemaakt, dan is de beeldkwaliteit en de mogelijkheid voor analytics, bijvoorbeeld op basis van deep learning, in de loop van de jaren het meest geëvolueerd", zegt Stefan. "Beide zijn revolutionair voor de bewakingssector en zullen dit blijven zijn."
De ARTPEC-chip en het feit dat we deze zelf ontwikkelen en de productie ervan ook zelf beheren, is onze basis voor het ontwikkelen van creatieve producten die vandaag en in de toekomst voldoen aan de behoeften van onze klanten. Het is moeilijk te voorspellen, of zelfs voor te stellen, welke ontwikkelingen we met ARTPEC zullen zien in de komende twintig jaar, maar we zijn zeker enthousiast over het potentieel ervan.