FH8735 在H.264 音視頻壓縮卡上的應(yīng)用

1 前言

　　音視頻壓縮卡是數(shù)字視頻監(jiān)控的重要產(chǎn)品，主要有軟壓縮卡和硬壓縮卡。軟壓縮卡，由于PCI 總線數(shù)據(jù)吞吐量太大，而且主要由CPU 進(jìn)行H.264 圖像壓縮處理，導(dǎo)致其穩(wěn)定性較差。硬壓縮卡的主要方案有DSP 和ASIC 方案，DSP 方案的技術(shù)難度大，開(kāi)發(fā)門(mén)檻高；早期的ASIC 芯片沒(méi)有滿足監(jiān)控市場(chǎng)的特殊需求，比如說(shuō)動(dòng)態(tài)偵測(cè)、時(shí)間戳疊加、屏幕遮擋、動(dòng)態(tài)調(diào)整幀率等，使得早期的ASIC 方案在壓縮卡產(chǎn)品中反應(yīng)平平。

　　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)，富瀚微電子公司順應(yīng)安防市場(chǎng)的趨勢(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(kāi)發(fā)門(mén)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(lái)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：

　　和其他同類(lèi)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(guò)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(zhuān)門(mén)的數(shù)字視頻處理功能?？梢栽诰幋a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(guò)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(wú)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(huà)面縮小、移動(dòng)偵測(cè)等多種圖像處理功能，還支持抓取無(wú)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(chē)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(zhuān)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(guò)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(guó)家專(zhuān)利認(rèn)證。