Het was in het najaar van 1999 dat producten met onze allereerste ARTPEC system-on-chip (SoC) werden uitgebracht. Nu, voortbouwend op jarenlange ervaring, kennis en passie voor hoogwaardige technologie, zijn we bezig met de negende versie van de SoC. Samen met Stefan Lundberg, Senior Expert Engineer, Technologies bij Axis, keken we terug op de meer dan twintig jaar van onze ARTPEC-reis en spraken we over belangrijke inzichten en ontwikkelingen.
Het geheim achter Axis-camera's
De ARTPEC SoC is een essentieel onderdeel van onze producten, omdat deze de basis vormt voor essentiële functies zoals beeldkwaliteit, analysefuncties en coderingsprestaties. Het is het 'geheim' achter veel van onze geavanceerde netwerkapparaten. Tijdens het ontwerpproces voor elke volgende generatie van ARTPEC moesten we een terugkerende en cruciale uitdaging aanpakken: de afweging tussen prestaties en functies versus kosten en energieverbruik. Elke ARTPEC-generatie voegde niet alleen pixeldoorvoer toe, maar ook verbeterde of nieuwe kritieke functies. Het aantal transistoren verdubbelde bijna met elke nieuwe ARTPEC SoC, maar de afmetingen, het energieverbruik en de kosten zijn vrijwel gelijk gebleven.
Een revolutionaire SoC
"Onze ARTPEC SoC's waren een kleine revolutie – voor ons en onze sector. We hebben misschien niet het wiel uitgevonden, maar we hebben wel een revolutie teweeggebracht in de manier waarop video wordt overgedragen, waardoor we veel flexibiliteit en mogelijkheden voor nieuwe toepassingen hebben toegevoegd. De uitvinding van ARTPEC stelde ons in staat om volledig nieuwe technologieën te ontwikkelen, zoals Axis Forensic Wide Dynamic Range (WDR), Axis Zipstream-gegevenscompressietechnologie en krachtige analyses die zowel aan de rand draaien als op AI gebaseerd zijn", zegt Lundberg.
De uitvinding van ARTPEC stelde ons in staat om volledig nieuwe technologieën te ontwikkelen
Deze technologieën hadden niet op de markt kunnen worden gebracht zonder de SoC, maar dat gebeurde niet van de ene op de andere dag. Het was het resultaat van vele verwezenlijkingen in de loop der tijd die de hoekstenen vormen van onze ARTPEC-reis – kleine keerpunten die de sector langzaam hebben veranderd. ARTPEC-1 maakte het bijvoorbeeld mogelijk om de eerste kostenefficiënte netwerkcamera met volledige videoprestaties te creëren. Met ARTPEC-3 konden we video van topkwaliteit leveren met een hogere resolutie dan de analoge videocamera's van die tijd. Met ARTPEC-5 konden we onze WDR-oplossing verbeteren, wat resulteerde in wat we Forensic Capture noemen. Forensic Capture onderscheidde zich van concurrerende oplossingen van zijn tijd door zichtbaarheid en detail de prioriteit te geven boven louter esthetiek. Voor het eerst werd het mogelijk om videocamera's effectief in te zetten onder moeilijke lichtomstandigheden, zoals in winkeletalages met grote glazen gevels in direct zonlicht. De methode is sindsdien een industriestandaard geworden. Een andere, even revolutionaire innovatie die ARTPEC-5 mogelijk maakte, was onze Zipstream-compressietechnologie, die forensische details in volledige resolutie behoudt en tegelijkertijd de bandbreedte en opslagvereisten aanzienlijk verlaagt.
De eerste ARTPEC SoC en een nieuwe manier om te innoveren
Hoewel er geen ARTPEC SoC in de eerste netwerkcamera ter wereld zat, onze AXIS Neteye 200-camera, beseften we al snel dat beschikbare standaard SoC's niet het gewenste prestatieniveau konden leveren. Dat gaf de aanzet tot de ontwikkeling van ons eerste ARTPEC SoC. We begonnen er in het late najaar van 1996 aan te werken en lanceerden het eerste op ARTPEC gebaseerde product, AXIS 2100, op Comdex in november 1999.
"We wisten het toen nog niet, maar ARTPEC zou het kernelement worden waarmee we ons aanbod met beperkte middelen konden uitbreiden van een paar producten tot een compleet portfolio dat later een revolutie in de bewakingsindustrie teweeg zou brengen", zegt Lundberg.
Revoluties gebeuren natuurlijk niet van de ene op de andere dag. Het was een proces. Elke generatie SoC had een nieuw hoofddoel en we moesten onze manier van werken steeds opnieuw uitvinden naarmate de complexiteit toenam.
"Een belangrijke factor die ons heeft geholpen om te komen waar we vandaag staan, is de manier waarop we het innovatieproces hebben aangepakt. De afdeling kerntechnologieën is georganiseerd in onafhankelijke groepen die zich allemaal richten op problemen en verbeteringen op verschillende gebieden. We gaven hen de vrijheid om te onderzoeken en zich te richten op de gebieden waarvan ze dachten dat ze in de toekomst het grootste potentieel zouden hebben. De enige verantwoordelijkheid van de teams was om iets af te leveren voor de volgende generatie ARTPEC. Door inspiratie op te doen in andere markten en bepaalde kwesties samen aan te pakken, hebben we veel problemen in onze sector opgelost", legt Lundberg uit.
Onze ARTPEC-hoekstenen
Dankzij de speciale beeld- en compressiehardware van ARTPEC-1 konden we video rechtstreeks van de camera naar een externe locatie streamen via het internet, zonder dat daar een enorme hoeveelheid apparatuur voor nodig was. We vroegen gebruikers gewoon hun webbrowser op de ingebouwde webserver in de camera te richten en we gebruikten standaard IT-protocollen om de video over te dragen. Dat was revolutionair sinds het internet nieuw was en andere oplossingen voor video-overdracht speciale videokabels gebruikten.
De AXIS 2100, de eerste netwerkcamera die ARTPEC-1 gebruikte, was ook revolutionair met zijn interne software op basis van een volledig nieuw ingebouwd besturingssysteem, dat tegenwoordig bekendstaat als embedded Linux. Om een snelle en efficiënte ontwikkeling van een productportfolio mogelijk te maken, kozen we ervoor om het eigen RTOS (Real-Time Operating System) te schrappen en μClinux te gebruiken, wat volgens ons de juiste oplossing was voor Axis om mee te groeien. De AXIS 2100 was zelfs het eerste massaproduct ter wereld dat embedded Linux gebruikte. Achteraf gezien hadden we geen betere beslissing kunnen nemen. Hoewel het veel extra werk vergde om allerlei nu standaard elementen te implementeren, zoals een flashgebaseerd bestandssysteem, konden we samen met Linux groeien.
ARTPEC-2, gelanceerd in 2003, maakte veel betere prestaties mogelijk en we begonnen ook te experimenteren met een efficiëntere videocoderingstechnologie, MPEG genaamd.
ARTPEC-3 werd vier jaar later voltooid en opende de deur naar IP-video met de beste verwerkingscapaciteit in zijn klasse. Voor het eerst combineerden we de beste video-encoder van dat moment (H.264/AVC) met de rest van het systeem in een enkele SoC die een hoogwaardige HDTV-resolutie kon leveren.
In 2011 lanceerden we ARTPEC-4, waarmee we een technologie konden inschakelen die twee resterende problemen oploste: beperkt dynamisch bereik en lichtgevoeligheid. Met de oplossing Lightfinder brachten we de eerste progressive-scancamera uit. Deze presteerde aanzienlijk beter dan de analoge interlaced-scancamera's uit die tijd. ARTPEC-4 was ook de basis voor een nieuwe WDR-oplossing (Wide Dynamic Range) 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 genaamd Forensic Capture WDR.
Onze zesde generatie ARTPEC werd in 2017 uitgebracht. Hij voegde een nieuw beveiligingsniveau toe en maakte de weg vrij voor de release van ARTPEC-7 twee jaar later.
ARTPEC-7 maakte verbeterde beveiligingsfuncties in Axis-camera's mogelijk, waaronder ondertekende firmware en beveiligd opstarten. Het werd de basis voor verbeteringen aan alle kenmerkende Axis-technologieën voor moeilijke lichtomstandigheden, waaronder Axis Lightfinder 2.0 en Forensic WDR, en het breidde het bereik van IR-verlichting uit. Het maakte het ook gemakkelijker om de H.264- en H.265-codec te kiezen en er was een realtime detectie-engine voor objectclassificatieanalyses.
ARTPEC-8 is in de eerste plaats ontworpen om krachtige analysetoepassingen op basis van AI te ondersteunen. Het vormde de basis voor AXIS Object Analytics en opende de deur naar andere analyses op basis van AI – waaronder op maat gemaakte toepassingen van onze partners.
ARTPEC-9 – de laatste ontwikkelingen
"De beste manier om de vooruitgang tussen 1999 en nu te illustreren is door de allereerste ARTPEC SoC en onze nieuwste SoC rechtstreeks te vergelijken", zegt Lundberg. "Hoewel de belangrijkste pixelstroom tussen sensoren en netwerk voor beide types hetzelfde is, ondersteunde ARTPEC-1 alleen beeldlevering en bood het geen flexibiliteit. Als we hun verschillen in de juiste context plaatsen, betekent dit dat ARTPEC-8 meer dan 100 keer beter presteerde dan de eerste SoC, terwijl de afmetingen en prijs vergelijkbaar waren, en dat ARTPEC-9 in dezelfde richting verdergaat."
ARTPEC-9 verfijnt de opmerkelijke functies en mogelijkheden die de vorige generaties van onze intern ontworpen SoC kenmerkten: lage bitsnelheid, AI-gestuurde analyse, superieure beeldvorming en ingebouwde cybersecurity. Hij introduceert ook AV1, een open-source videocoderingsstandaard van de Alliance for Open Media. Met ondersteuning voor AV1 en verbeterde beeldverwerking levert ARTPEC-9 video van hoge kwaliteit met ongeëvenaarde details en helderheid en de beste bitsnelheid in zijn klasse. Samen met Axis Zipstream zorgt AV1 ook voor probleemloze video, zowel on-premise als in de cloud. Bovendien ondersteunt ARTPEC-9 geavanceerde analysetoepassingen die objecten eerder detecteren en gebeurtenissen nauwkeuriger analyseren.
De toekomst van ARTPEC
"Als we kijken naar de vooruitgang die we hebben geboekt, kan ik zeggen dat de beeldkwaliteit en de capaciteit voor analyses, waaronder op AI gebaseerde analyses, het meest zijn geëvolueerd. Beide zijn en blijven gamechangers voor de bewakingsindustrie", zegt Lundberg.
De ARTPEC SoC – en het feit dat we deze intern ontwerpen en de productie ervan in eigen hand houden – is onze basis om innovatieve producten te maken die voldoen aan de behoeften van onze klanten, vandaag en in de toekomst. Het is moeilijk te voorspellen, of zelfs maar voor te stellen, welke ontwikkelingen de komende 20 jaar met ARTPEC zullen brengen, maar we zijn zeker enthousiast over het potentieel.
