Det var på senhösten 1999 som produkter med vårt allra första ARTPEC systemchip (SoC, system-on-chip) lanserades. Nu bygger vi på många års erfarenhet, kunskap och passion för teknik av högsta kvalitet och är på väg mot den nionde versionen av vårt systemchip. Tillsammans med Stefan Lundberg, senior expertingenjör på Axis, såg vi tillbaka på mer än tjugo år av ARTPEC-äventyr och pratade om viktiga insikter och utvecklingar.
Hemligheten bakom Axis kameror
ARTPEC systemchip är en viktig komponent i våra produkter eftersom det utgör grunden för viktiga funktioner som bildkvalitet, analysfunktioner och kodningsprestanda. Det är ”hemligheten” bakom våra många avancerade nätverksenheter. Under designprocessen för varje ny generation av ARTPEC har vi fått ta itu med en återkommande och avgörande utmaning: avvägningen mellan prestanda och funktion i förhållande till kostnader och strömförbrukning. Varje ARTPEC-generation har tillfört inte bara ökad pixelgenomströmning utan även förbättrade eller nya centrala funktioner. Antalet transistorer har nästan fördubblats med varje ny ARTPEC SoC, men storleken, strömförbrukningen och kostnaden har förblivit i stort sett oförändrade.
Ett revolutionerande systemchip
”Våra ARTPEC systemchip var en liten revolution – för oss och för branschen. Även om vi kanske inte uppfann hjulet revolutionerade vi ändå hur video överförs. Det skapade stor flexibilitet och möjligheter till nya tillämpningar. Uppfinningen av ARTPEC gjorde att vi kunde utveckla helt nya tekniker, som Axis Forensic Wide Dynamic Range (WDR), Axis Zipstream datakompressionsteknik och kraftfulla analysfunktioner som både körs på kanten och är AI-aktiverade”, säger Lundberg.
Uppfinningen av ARTPEC gjorde att vi kunde utveckla helt nya tekniker
Dessa tekniker kunde inte ha lanserats på marknaden utan vårt systemchip, men det hände inte över en natt. Det var resultatet av många små framgångar över lång tid, och detta är hörnstenarna i vårt ARTPEC-äventyr. Små vändpunkter som långsamt förändrade branschen. ARTPEC-1 gjorde det till exempel möjligt att skapa den första kostnadseffektiva nätverkskameran med full videoprestanda. Med ARTPEC-3 kunde vi leverera video av högsta kvalitet med högre upplösning än dåtidens analoga videokameror. Med ARTPEC-5 kunde vi förbättra vår WDR-lösning, vilket resulterade i det som vi kallar Forensic Capture. Forensic Capture skilde sig från konkurrenternas lösningar genom att prioritera synlighet och detaljskärpa framför ren estetik. För första gången blev det möjligt att effektivt använda videokameror under svåra ljusförhållanden, till exempel i butiker med stora glasfasader i direkt solljus. Metoden har sedan blivit branschstandard. En annan lika revolutionerande innovation som möjliggjordes av ARTPEC-5 var vår kompressionsteknik Zipstream, som bevarar forensiska detaljer i full upplösning samtidigt som den avsevärt sänker kraven på bandbredd och lagringsutrymme.
Det första ARTPEC systemchippet och en ny metod för innovation
Även om det inte fanns något ARTPEC systemchip i världens första nätverkskamera, vår AXIS Neteye 200, insåg vi snart att tillgängliga systemchip inte kunde leverera den prestanda som vi ville ha i framtiden. Den här insikten kickstartade utvecklingen av vårt första ARTPEC systemchip. Vi började arbeta med det i slutet av hösten 1996 och lanserade den första ARTPEC-baserade produkten, AXIS 2100, på Comdex i november 1999.
”Vi visste det inte då, men ARTPEC skulle bli det centrala element som gjorde att vi kunde utöka vårt erbjudande med begränsade resurser från några få produkter till en komplett portfölj som senare skulle revolutionera övervakningsbranschen”, säger Lundberg.
Revolutioner sker förstås inte över en natt. Det var en process. Varje generation av våra systemchip hade ett nytt huvudmål, och vi var ständigt tvungna att uppfinna nya arbetssätt i takt med att komplexiteten ökade.
”En viktig faktor som hjälpte oss att nå dit vi är idag är hur vi hanterade innovationsprocessen. Teknikavdelningen är organiserad i oberoende grupper som alla fokuserar på problem och förbättringar inom flera områden. Vi gav dem friheten att utforska och fokusera på de områden som de trodde hade störst potential i framtiden. Det enda ansvaret som teamen hade var att leverera något till nästa generation av ARTPEC. Att hämta inspiration från andra marknader och tillsammans ta itu med vissa frågor löste många problem i vår bransch, förklarar Lundberg.
Våra ARTPEC-hörnstenar
Tack vare ARTPEC-1:s dedikerade maskinvara för bild och kompression kunde vi strömma video direkt från kameran till en annan plats via internet, utan att behöva en massa utrustning. Användarna behövde bara peka webbläsaren mot kamerans inbyggda webbserver, och vi använde standardiserade IT-protokoll för att överföra videon. Det var revolutionerande eftersom internet var nytt och andra videoöverföringslösningar använde dedikerade videokablar.
AXIS 2100, den första nätverkskameran som använde ARTPEC-1, var också revolutionerande med sin interna programvara baserad på ett helt nytt inbäddat operativsystem, idag känt som inbäddad Linux. För att möjliggöra snabb och effektiv utveckling av en produktportfölj valde vi att skrota vårt egenutvecklade RTOS (Real-Time Operating System) och använda μClinux, som vi ansåg var rätt för Axis att växa med. AXIS 2100 var faktiskt den första massproducerade produkten i världen som använde inbäddad Linux. När vi ser tillbaka kunde vi inte ha fattat ett bättre beslut. Även om det krävdes mycket extra arbete för att implementera alla typer av element som nu är standardiserade, som ett flashbaserat filsystem, kunde vi växa tillsammans med Linux.
ARTPEC-2, som lanserades 2003, möjliggjorde mycket bättre prestanda. Vi började också experimentera med en effektivare videokodningsteknik som kallas MPEG.
ARTPEC-3 stod färdigt fyra år senare och öppnade dörren till IP-video med klassens bästa genomströmning. För första gången kombinerade vi tidens bästa videokodare (H.264/AVC) med resten av systemet till ett enda systemchip som kunde leverera högkvalitativ HDTV-upplösning.
2011 lanserade vi ARTPEC-4. Det möjliggjorde en teknik som löste två återstående problem: begränsat dynamiskt omfång och ljuskänslighet. Vi lanserade den första kameran med progressiv skanning, som vi kallade Lightfinder. Den överträffade avsevärt tidens analoga kameror med sammanflätad skanning. ARTPEC-4 stödde också en ny lösning med stort dynamiskt omfång (WDR) som fungerade bra och efterfrågades av många. 2013, med utvecklingen av ARTPEC-5, kunde vi ytterligare förbättra vår WDR-teknik med en lösning som heter Forensic Capture WDR.
Sjätte generationen av ARTPEC lanserades 2017. Den tillförde en ny säkerhetsnivå och banade väg för lanseringen av ARTPEC-7 två år senare.
ARTPEC-7 öppnade för förbättrade säkerhetsfunktioner i Axis kameror, inklusive signerad firmware och säker start. Det blev grunden för förbättringar av alla Axis signaturtekniker för svåra ljusförhållanden, inklusive Axis Lightfinder 2.0 och Forensic WDR, och utökade räckvidden för IR-belysningen. Det underlättade också valet av H.264- och H.265-codec och hade en realtidsmotor för detektion och objektklassificering.
ARTPEC-8 utformades i första hand för att stödja kraftfulla analysapplikationer baserade på AI. Det var grunden för AXIS Object Analytics och öppnade dörren för andra AI-baserade analysfunktioner – inklusive skräddarsydda applikationer från våra partner.
ARTPEC-9 – den senaste utvecklingen
”Det bästa sättet att illustrera framstegen sedan 1999 är en direkt jämförelse av det allra första ARTPEC-systemchippet med vårt senaste systemchip”, säger Lundberg, ”Huvudflödet av pixlar mellan sensorer och nätverk är detsamma för båda typerna, med ARTPEC-1 stödde endast bildleverans och erbjöd ingen flexibilitet. Om man sätter skillnaderna i kontext innebär det att ARTPEC-8 gav över 100 gånger högre prestanda än det första systemchippet, med ungefär samma storlek och prislapp. Och ARTPEC-9 går i samma riktning.”
ARTPEC-9 förfinar de starka funktioner och förmågor som kännetecknar tidigare generationer av vårt egenutvecklade systemchip: låg bitrate, AI-drivna analysfunktioner, avancerad bildbehandling och inbyggd cybersäkerhet. Det introducerar också AV1, en videokodningsstandard på öppen källkod från Alliance for Open Media. Med stöd för AV1 och förbättrad bildbehandling levererar ARTPEC-9 högkvalitativ video med kompromisslösa detaljer, klar bild och klassledande bitrate. Tillsammans med Axis Zipstream säkerställer AV1 problemfri video både på plats och i molnet. Dessutom stöder ARTPEC-9 avancerade analysapplikationer som upptäcker objekt tidigare och analyserar händelser med högre precision.
ARTPEC i framtiden
”När vi tittar på de framsteg vi har gjort kan jag säga att det som har utvecklats mest under åren är bildkvaliteten och analyskapaciteten, inklusive AI-baserade analysfunktioner. Båda har varit och kommer fortsätta att vara banbrytande för övervakningsbranschen”, säger Lundberg.
ARTPEC SoC – och det faktum att vi designar det internt och kontrollerar tillverkningen – är grunden för att vi ska kunna skapa innovativa produkter som uppfyller kundernas behov idag och i framtiden. Det är svårt att förutsäga – eller föreställa sig – vilken utveckling de kommande 20 åren med ARTPEC kommer att medföra, men vi är definitivt entusiastiska över möjligheterna.