FPGA在廣播視頻中的應(yīng)用

3.個(gè)人電腦的長(zhǎng)處和局限

個(gè)人電腦的能力不斷得到提高，現(xiàn)已達(dá)到可實(shí)時(shí)處理單視頻流、壓縮單視頻流，并將其存儲(chǔ)在硬盤(pán)上，進(jìn)行解壓并播放標(biāo)準(zhǔn)畫(huà)質(zhì)流。盡管如此，個(gè)人電腦的帶寬遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能夠處理許多非壓縮視頻流的視頻處理、末端視頻發(fā)布的處理、實(shí)況轉(zhuǎn)播處理和其他高畫(huà)質(zhì)的視頻處理。

目前，進(jìn)行非壓縮視頻處理的難點(diǎn)在于解決來(lái)自各廠家的無(wú)數(shù)的專(zhuān)業(yè)處理板的矛盾。這些專(zhuān)業(yè)處理板能夠完成它們某種特定的功能，但不能靈活地增加新功能，而當(dāng)你需要多個(gè)功能時(shí)，你需要對(duì)不同廠家完全不同的處理板進(jìn)行協(xié)調(diào)。

市場(chǎng)需要的是一種具有靈活性的，在一臺(tái)個(gè)人電腦上可處理非壓縮視頻的平臺(tái)。它能夠提供像高端系統(tǒng)的專(zhuān)業(yè)設(shè)備所具有的處理威力和低端個(gè)人電腦系統(tǒng)具有的低價(jià)格。

4.視頻處理中的FPGA

由Altera或其他公司生產(chǎn)的

FPGA芯片具有提供可編程軟件的能力和專(zhuān)業(yè)硬件的處理性能。在視頻應(yīng)用中，FPGA芯片可以在個(gè)人電腦平臺(tái)上提供高達(dá)10～100倍的處理能力，而且當(dāng)用戶(hù)需要更改系統(tǒng)的功能時(shí)，只需重新下載一個(gè)文件以修改用戶(hù)的硬件配置，1秒鐘就可完成用戶(hù)的硬件升級(jí)。歡迎轉(zhuǎn)載，本文來(lái)自電子發(fā)燒友網(wǎng)(http://www.elecfans.com/)


雖然FPGA技術(shù)早已被應(yīng)用于廣播視頻業(yè)界，但到目前為止，這類(lèi)應(yīng)用大多局限于專(zhuān)業(yè)平臺(tái)上的特定功能，只有很少的應(yīng)用于個(gè)人電腦PCI板上的特定功能。

盡管如此，近年來(lái)FPGA的處理能力還是得到了迅猛地發(fā)展?，F(xiàn)在已經(jīng)進(jìn)化到了一個(gè)芯片可執(zhí)行一個(gè)板的功能，或者說(shuō)一個(gè)芯片可執(zhí)行一個(gè)系統(tǒng)的功能（SoC）的地步。因?yàn)樵谝粔KPCI板上可安裝多個(gè)FPGA芯片，這就使在一塊板上開(kāi)發(fā)一個(gè)等同于一臺(tái)專(zhuān)業(yè)設(shè)備的完整系統(tǒng)成為可能。

另外，在現(xiàn)有的技術(shù)下，標(biāo)準(zhǔn)的視頻處理功能模塊可以被下載到一個(gè)新型的高處理能力的FPGA芯片中。這些模塊就如同組成一個(gè)專(zhuān)業(yè)設(shè)備中的多個(gè)功能模塊。也就是說(shuō)，現(xiàn)在的一個(gè)芯片就可以包含整個(gè)系統(tǒng)，而不需要像以前一樣由一臺(tái)專(zhuān)業(yè)設(shè)備來(lái)實(shí)現(xiàn)。

這一開(kāi)發(fā)方式較之開(kāi)發(fā)專(zhuān)業(yè)設(shè)備系統(tǒng)有如下優(yōu)越性：低得多的開(kāi)發(fā)成本；低得多的系統(tǒng)成本；用戶(hù)設(shè)計(jì)和升級(jí)極其方便；可直接使用個(gè)人電腦平臺(tái)的應(yīng)用軟件。

5.開(kāi)發(fā)“個(gè)人電腦+FPGA”平臺(tái)

當(dāng)使用“個(gè)人電腦+FPGA”算法設(shè)計(jì)視頻系統(tǒng)時(shí)，最重要的是決定哪些處理在FPGA中運(yùn)行，哪些處理在個(gè)人電腦上運(yùn)行。一般來(lái)講，最佳的系統(tǒng)設(shè)計(jì)是所有的高速數(shù)據(jù)流通過(guò)FPGA，而不通過(guò)個(gè)人電腦。個(gè)人電腦可用于數(shù)據(jù)流管理和一些比較低的數(shù)據(jù)輸出功能，例如插入疊加數(shù)據(jù)。

以下類(lèi)型的處理適于通過(guò)FPGA得到最佳性能：視頻混合/疊加；同步壓縮/解壓；數(shù)據(jù)格式的轉(zhuǎn)換/轉(zhuǎn)碼；多頻道同時(shí)輸出系統(tǒng)的IP、DVB/ATSC規(guī)格封包/流處理；視頻提取、解壓、多頻道廣播；視頻增強(qiáng)：減噪、色像穩(wěn)定、分辨率增強(qiáng)等；視頻、音頻和其他數(shù)據(jù)流處理。

基于一個(gè)FPGA芯片的板可處理合計(jì)高達(dá)500MB的帶寬（相當(dāng)于一個(gè)高畫(huà)質(zhì)非壓縮數(shù)據(jù)流或4個(gè)標(biāo)準(zhǔn)畫(huà)質(zhì)非壓縮數(shù)據(jù)流）。

如果用戶(hù)需要，一臺(tái)個(gè)人電腦可攜帶多塊處理板，一臺(tái)塔式rack-mount服務(wù)器可包含多臺(tái)個(gè)人電腦。

這一設(shè)計(jì)方法應(yīng)用十分廣泛，從可處理幾個(gè)SDI數(shù)據(jù)流的小型個(gè)人電腦直到處理上百個(gè)數(shù)據(jù)流的塔式服務(wù)器都可勝任。

6.“個(gè)人電腦+FPGA”平臺(tái)的應(yīng)用

使用以上“個(gè)人電腦+FPGA”平臺(tái)的算法，對(duì)于以下類(lèi)型的應(yīng)用可提供低成本、高效率的解決方案：局部網(wǎng)、娛樂(lè)、萬(wàn)維網(wǎng)、有線(xiàn)電視的視頻點(diǎn)播服務(wù)器；定時(shí)重播服務(wù)器；延時(shí)；體育節(jié)目和其他節(jié)目的視頻實(shí)況制作；ATSC/DVB 數(shù)據(jù)廣播；社區(qū)服務(wù)系統(tǒng)、當(dāng)?shù)匦侣?天氣預(yù)報(bào)、有線(xiàn)網(wǎng)上購(gòu)物；互聯(lián)網(wǎng)的合作交流頻道；多頻道衛(wèi)星接受設(shè)備；節(jié)目制作和插入廣告設(shè)備；區(qū)域性視頻發(fā)布系統(tǒng)。

7.介紹： Tsunami板上視頻平臺(tái)

Avvida 公司的Tsunami PCI板和Wave開(kāi)發(fā)工具包可使用戶(hù)快速開(kāi)發(fā)并量產(chǎn)他們的產(chǎn)品。

Tsunami廣播處理板包括：最多達(dá)6個(gè)SDI接口；最多達(dá)5個(gè)FPGA芯片，每個(gè)芯片擁有4個(gè)高速內(nèi)存，能夠?qū)崿F(xiàn)多種視頻處理功能；通過(guò)PCI總線(xiàn)與個(gè)人電腦的高帶寬內(nèi)存存??；一個(gè)數(shù)字視頻輸入接口，從個(gè)人電腦到Tsunami廣播板的傳送速率可達(dá)300Mbps。