FH8735在音視頻壓縮卡上的應(yīng)用

1 前言

隨著視頻監(jiān)控產(chǎn)品的規(guī)格化，ASIC 方案在成本和穩(wěn)定性方面逐漸顯露出優(yōu)勢(shì)，針對(duì)音視頻壓縮卡市場(chǎng)適時(shí)推出了FH8735 芯片。FH8735能夠支持兩路720P30 高清或者8 路D1 或者16 路CIF 的實(shí)時(shí)編碼，大大提高了壓縮卡的集成度，降低了成本，同時(shí)，進(jìn)一步降低硬壓卡的開發(fā)門檻。

2 FH8735 H.264 壓縮芯片簡(jiǎn)介

FH8735 是一款高性能的H.264 壓縮芯片，支持H.264 Main PROFILE 和Baseline PROFILE 視頻壓縮格式，可以進(jìn)行八路標(biāo)清或者2 路720p 高清的實(shí)時(shí)壓縮編碼和多路音頻編碼。在編碼的同時(shí)，完成音視頻同步，輸出ES/PES/PS/TS。

除了高性能的視頻編碼能力，F(xiàn)H8735 提供了豐富的視頻預(yù)處理功能，如de-interlace,de-noise, OSD 疊加，縮放，移動(dòng)偵測(cè)等。

FH8735 的視頻輸入接口可以同時(shí)接收8 路標(biāo)準(zhǔn)BT.656。也可以根據(jù)需要把視頻輸入接口配置為2 路高清視頻輸入接口。FH8735 可以接收來自CMOS/CCD 模組, 視頻解碼器，LVDS 接收器以及HDMI 接收器等輸出的數(shù)字視頻。除此之外，F(xiàn)H8735 可以直接接收TW2815/TW2816 輸出的增強(qiáng)656 視頻。

FH8735 可以同時(shí)接收八路立體聲音頻輸入。亦可以根據(jù)應(yīng)用的需要配置為16 路單聲道的音頻輸入。

為了配置外接的視頻和音頻接收芯片，F(xiàn)H8735 提供兩路完全獨(dú)立的標(biāo)準(zhǔn)I2C 接口，以應(yīng)對(duì)可能出現(xiàn)的外部設(shè)備I2C 地址的沖突。

FH8735 的典型應(yīng)用包括視頻會(huì)議系統(tǒng)，安防監(jiān)控等需要高分辨率或者多路視頻編碼的領(lǐng)域。

FH8735 的系統(tǒng)方框圖如下圖所示：

圖1　 FH8735 的系統(tǒng)方框圖

和其他同類型芯片相比，F(xiàn)H8735 主要技術(shù)優(yōu)勢(shì)如下：

1) 超強(qiáng)壓縮編碼性能

FH8735 的H.264 編碼由純硬件完成，具有高編碼能力、高編碼質(zhì)量、低功耗等特點(diǎn)。FH8735 支持雙碼流，編碼能力最高可支持8D1+8CIF 實(shí)時(shí)編碼：

200fps D1+ 200fpsCIF @PAL

240fps D1+ 240fpsCIF @NTSC

通過對(duì)典型視頻編碼的對(duì)比結(jié)果表明，在相同的碼率下，F(xiàn)H8735 接近JM11.0 的視頻編碼質(zhì)量。

2) 針對(duì)視頻監(jiān)控的視頻處理功能

為了滿足數(shù)字視頻監(jiān)控的特殊功能需求，F(xiàn)H8735 提供了靈活的視頻編碼選項(xiàng)和專門的數(shù)字視頻處理功能。可以在編碼的同時(shí)修改分辨率、碼流、幀結(jié)構(gòu)等編碼參數(shù)。在壓縮過程中可強(qiáng)制關(guān)鍵幀輸出、改變幀率、量化系數(shù)、分辨率、碼流、幀結(jié)構(gòu)而無須停止、啟動(dòng)壓縮編碼。另外，F(xiàn)H8735 支持對(duì)輸入視頻進(jìn)行去隔行、去噪聲、多個(gè)文本和圖形OSD 疊加、圖像畫面縮小、移動(dòng)偵測(cè)等多種圖像處理功能，還支持抓取無損的原始視頻信號(hào)，供主機(jī)端進(jìn)行一些智能化分析和處理如車牌識(shí)別，人臉識(shí)別等。

FH8735 內(nèi)部有兩組獨(dú)立的DDR 控制器，可以接兩組外部DDR SDRAM。根據(jù)實(shí)際系統(tǒng)對(duì)編碼器性能的需求配置一組或者兩組外部DDR SDRAM。

3) 專利碼率控制技術(shù)

FH8735 提供四種碼率控制策略：固定量化系數(shù)(QP：quantisation parameter)，恒定比特率(CBR：Constant Bit Rate)，可變比特率(VBR：Variable Bit Rate)和平均比特率(ABR：Average Bit Rate)。每種算法都經(jīng)過精心優(yōu)化，能自適應(yīng)對(duì)視頻場(chǎng)景進(jìn)行預(yù)先檢測(cè)和判斷，從而在保證視頻主觀質(zhì)量的同時(shí)，又使得編碼器輸出的碼率平滑和穩(wěn)定，保證網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)男屎头€(wěn)定性。特別是ABR 算法，因其算法的創(chuàng)新性和實(shí)用性，獲得了一項(xiàng)國家專利認(rèn)證。

3 基于FH8735 的音視頻壓縮卡方案

為加快客戶的前期*估和開發(fā)需要，富瀚提供了基于FH8735 的8 路D1，16 路CIF 全實(shí)時(shí)和16 路D1 非實(shí)時(shí)的音視頻壓縮卡參考設(shè)計(jì)。該壓縮卡支持最多16 路音頻和16 路視頻輸入，可以完成音視頻的采集，H.264 編碼，并通過PCI 接口發(fā)送到主機(jī)。基于FH8735 音視頻壓縮卡參考設(shè)計(jì)的系統(tǒng)示意圖如下：

圖2　 音視頻壓縮卡的系統(tǒng)示意圖

FH8735 音視頻壓縮卡實(shí)物如下圖所示：

圖3 FH8735 音視頻壓縮卡

參考設(shè)計(jì)包括FH8735 的Firmware，支持Windows XP/win 7 和Linux 的驅(qū)動(dòng)程序，Windows/Linux SDK 和演示程序，并可以根據(jù)用戶具體的應(yīng)用來修改固件滿足定制化功能。

Windows/Linux SDK 實(shí)現(xiàn)了FH8735 的前段視頻輸入類型配置，編碼參數(shù)設(shè)置、OSD 文本疊加、OSD 圖形疊加、移動(dòng)偵測(cè)、區(qū)域屏蔽和預(yù)覽YUV 數(shù)據(jù)的獲取等。

相比主流的DSP 方案和ASIC方案，該方案的主要特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)如下：

1) 性價(jià)比高

FH8735 單芯片即可完成8 路D1,16 路CIF 全實(shí)時(shí)和16 路D1 非實(shí)時(shí)的板卡，相比其他的DSP 和ASIC 方案，具有明顯的性價(jià)比優(yōu)勢(shì)。

2) 方案開發(fā)周期短

該方案的軟硬件設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，軟件方面由于復(fù)雜的視音頻編碼完全由硬件完成，并已經(jīng)有穩(wěn)定的驅(qū)動(dòng)和SDK，客戶基于驅(qū)動(dòng)和SDK 完成定制化的應(yīng)用程序。因此能夠縮短開發(fā)周期，快速推向市場(chǎng)。

4 結(jié)語

FH8735 具有單芯片8 路全D1 的H.264 實(shí)時(shí)編碼能力，并提供針對(duì)視頻監(jiān)控的視頻處理功能，能顯著地提高客戶產(chǎn)品性能，并減少開發(fā)時(shí)間，是目前監(jiān)控市場(chǎng)最具競(jìng)爭(zhēng)力的新一代高性價(jià)比視音頻硬壓縮板卡方案。FH8735 H.264 壓縮板卡方案將會(huì)使硬壓縮卡市場(chǎng)進(jìn)一步普及和擴(kuò)大。