IPセキュリティカメラ向けカメラシステムLSI

CXD4145GG

IPセキュリティカメラエントリーモデル向け ISP+ビデオエンコード機能一体型カメラシステムLSI

ソニーは、IPセキュリティカメラソリューションXarina™シリーズのローエンドモデルとして、業務用エントリーモデルやホームセキュリティカメラ用途向けにCXD4145GGを開発しました。CXD4145GGのISP (Image Signal Processing) およびH.264エンコーダの処理可能な最大画素数を、従来の200万画素から500万画素まで拡張し、多様化するニーズへの対応を可能にしました。また、ISP性能は継続的に進化させ、画質改善による視認性の向上を図ると共に、H.264エンコーダの配信性能については、ユースケースを想定し、最適化しました。さらに、IPセキュリティカメラのセット商品化に必要とされる機能や周辺デバイスをCXD4145GG内に大幅に取り込むことで、低コスト化とシンプルな回路および基板構成が可能になりました。今後拡大が予想されるローエンドモデル市場において、幅広いIPセキュリティカメラのラインアップを構築することが可能です。

※ "ARM"は、ARM 社の商標です

  • 高パフォーマンスISP/ H.264エンコーダ
    (300万画素までは30frame/s、500万画素は15frame/s)
  • 基本画質改善による視認性の向上
  • さまざまな周辺デバイス内蔵による低コスト化の実現
  • Xarinaソフトウェアプラットフォームの継承および改善

Xarina
* Xarinaは,ソニー (株) の商標です。Xarinaは,ネットワーク時代の画像機器を実現するための最適なシステムLSI,および効率的な開発を可能にするシステムソリューション群です。

高パフォーマンスISP/H.264エンコーダ

ISPおよびH.264エンコーダの処理可能な画素数は、300万画素までは30frame/s、500万画素は15frame/sの出力が可能です。また、より多くのCMOSイメージセンサのサポートを可能にするため、3種類のイメージセンサとのインタフェース (LVCMOS Parallel / Sub-LVDS Serial / MIPI) に接続可能です。H.264エンコーダにおいては、最大16ストリームおよびJPEGスナップショットの同時配信が可能です (例: 1080p 30frame/s + D1 30frame/s + CIF 30frame/s + QVGA 30frame/s + 1080p JPEG) 。

基本画質改善による視認性の向上

CXD4145GGは、ATR-EX (Adaptive Tone Reproduction-EXtra) の性能を改善し、低コントラスト画像や明部および暗部が混在した画像の視認性をさらに高めました (写真-1) 。3D-NRは、アルゴリズムの改善によりMotion blurを抑えることで、低照度下における動体をより鮮明に捉えることが可能です。また、ニーズの高いDefog機能、HLC (High Light Compensation) 機能、IR Optimizer機能などを搭載することで、さまざまな環境下における視認性を確保しました。さらに、LDC機能 (Lens Distortion Correction) を新たに搭載することで、広角レンズ使用時のレンズ歪を補正し、より自然な画像を得ることができます (写真-2) 。

さまざまな周辺デバイス内蔵による低コスト化の実現

CXD4145GGは、IPセキュリティカメラのセット商品化に必要とされるUSB PHY、RTC、汎用ADC、Audioコ―ディック、マイクおよびスピーカアンプなどを内蔵しました (図-1) 。また、SDカードのインタフェースは、SDXC/UHS-Iを新たにサポートし、エッジストレージに必要な大容量かつ高速アクセスに対応しました。Ethernet PHYインタフェースについては、EEE (Energy Efficient Ethernet: IEEE802.3az) をサポートし、システム全体の消費電力の低減を可能にしました。

Xarinaソフトウェアプラットフォームの継承および改善

当社従来品のメインストリームモデル (CXD4135GG) ですでに開発環境を立ち上げているお客様は、Compatible MW (Middle Ware) やAPI (Application Programming Interface) などを利用することで、CXD4145GGへの円滑な導入が可能です。さらに、新たに機能拡張および性能改善されたMWやAPIなどを利用することで、より高いパフォーマンスを実現することも可能です。

写真-1 ATR-EX機能 サンプル画像

写真-1 ATR-EX機能 OFF → ATR-EX機能 ON

写真-2 LDC機能 サンプル画像 (Fish-eyeレンズ使用)

写真-2 LDC機能 OFF → LDC機能 ON

図-1 CXD4145GG 構成図

図-1

表-1 CXD4145GG 主な仕様
Image Sensors
Image sensors Primary color CMOS image sensors
IMX238 / IMX222 / IMX124 / IMX225 / Others
Sensor interface LVCMOS parallel 12 bits, MIPI 2Lane, Sub-LVDS serial 2ch
Camera Features
Resolution (Max.) 2592 × 1944 (5M pixels)
Frame rate (Max.) 30 frames/s up to 3M pixels
15 frames/s for 5M pixels
Auto-focus detector Yes
Auto IRIS Yes (PWM control)
Day/Night Yes
Digital WDR ATR-EX (Adaptive Tone Reproduction)
Noise reduction 3D-NR, 2D-NR
Defog Yes
HLC Yes
LDC Yes (Simple-Lens Distortion Correction)
IR optimizer Yes
Video Features
Electronic zoom ×1/8 to ×16
Rotate image Horizontal mirror, Vertical flip 90 / 180 / 270 degrees rotation
Privacy mask Yes
OSD Yes
Video compression JPEG, H.264 (BP / MP / HP)
Code performance H.264:
30 frames/s up to 3M pixels
15 frames/s for 5M pixels
JPEG:
30 frames/s up to 3M pixels
15 frames/s for 5M pixels
Multi thread 16 threads *Best effort
Video Input
Video format VGA / SXGA / 720p (SMPTE296M) / 1080p (BT1120) / QXGA (3M)
Video Analytics
Object detection Yes
Tampering alarm Yes
Audio Features
Digital audio interface I2S
Analog audio IN Mic.  IN (Mono) / Line IN (Stereo)
Analog audio OUT Speaker OUT (Mono) / Line OUT (Stereo)
Audio streaming G.711 / G.726 / AMR-NB / AAC-LC
CPU & Peripherals
Host CPU ARM1176JZF-STM (400 MHz)
SDRAM interface 16-bit DDR3-1066 (1 G to 4 Gbits)
NAND FLASH interface 8-bit SLC NAND (1 G to 16 Gbits)
Ethernet PHY interface 10/100 (MII / RMII)
*EEE (IEEE802.3az)
USB High speed host with PHY
SD interface 1ch (SD / SDHC / SDXC / SD-IO)
Support peripherals UART, I2C, SPI, PWM, GPIO, RTC, ADC, PIR
Physical
Operating temperature (Tcase) -20 to 95 °C
Supply voltage 1.1V (Core), 1.1, 1.5, 1.8, 3.3V (I/O)
Package 289-pin plastic, LFBGA (13 × 13 mm, 0.65 mm pitch )

※ 本資料に記載されております規格等は,改良のため予告なく変更することがありますので,ご了承ください。

VOICE

設計者集合写真 (池田、金子、小泉)

CXD4145GGは、Xarinaシリーズのローエンドモデルとして、多彩なイメージセンサへの対応とセット設計の容易さや小型化へ全力を注いだ製品です。IPセキュリティカメラに必要な周辺デバイスをワンチップに内蔵しました。また、メインストリームモデルから継承されるSWプラットフォームにより、容易に高性能IPセキュリティカメラを構築できるようになりました。ぜひ、このXarinaを用いたIP カメラソリューションをご検討ください。