FPGA在廣播視頻中的應用
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1.時(shí)機
在世界范圍內，廣播視頻系統的需求都在逐年顯著(zhù)增加，原因是以下的一些因素同時(shí)發(fā)生了作用：
- 可供觀(guān)眾選擇的廣播頻道的增加。世界范圍內，更多觀(guān)眾的選擇從很少的幾個(gè)頻道發(fā)展到幾百個(gè)頻道。
- 有線(xiàn)電視和衛星電視傳送網(wǎng)的發(fā)展。而互聯(lián)網(wǎng)廣播的發(fā)展更使我們進(jìn)入了“百萬(wàn)頻道”的時(shí)代。
- 用于信息交流，培訓和安全保衛的公司內部和小范圍的小型廣播視頻應用的發(fā)展。在娛樂(lè )業(yè)界也有了長(cháng)足的發(fā)展，例如飯店視頻點(diǎn)播、超大屏幕電子顯示屏等。
- 延時(shí)視頻播放、準視頻點(diǎn)播大大增加了用戶(hù)使用的方便程度，使用戶(hù)需要更多的頻道。
- 當今，大尺寸屏幕電視由普通電視向高清晰電視發(fā)展，導致我們需要安裝更多的廣播設備。
- 視頻所包含內容快速增加。附加的特技效果、多視窗、字幕疊加、重播等功能需要更高性能的廣播設備。
- 視頻資源的豐富。與以前只有在特別的演播室制作和重大事件的報道相比，現在可在每個(gè)社區和商家制作。視頻資源的數量飛快增長(cháng)，出現了一個(gè)全新的低端廣播設備市場(chǎng)。
- 快速地向數字電視轉換，導致更換老舊的模擬信號系統 。
- 由于數字電視革命的發(fā)生，在各種數字信號規格之間進(jìn)行視頻編碼轉換的需求很強，這導致了需要添加廣播設備，包括：
- 基本規格：非壓縮、時(shí)間壓縮、MPEG2、MPEG4、H.264壓縮、Windows Media9、Real Networks等；
- 圖像尺寸：標準畫(huà)質(zhì)（SD）、高畫(huà)質(zhì)720P、高畫(huà)質(zhì)1080P；
- 傳輸/封裝規格：ATSC/DVB、SDI、IP等；
- 音頻規格：AES3等；
- 國際規格：NTSC、PAL；
- 設備接口：1394火線(xiàn)接口、DVI接口、GigE Ethernet接口；
上面所發(fā)生的這些最新的變化使功能強大的廣播視頻設備成為必需。廣播設備需要更強的處理功能、更多的輸出頻道、更多的輸出規格等更廣的應用范圍。
本論文論述了一個(gè)將滿(mǎn)足未來(lái)需要的全新的產(chǎn)品平臺。這一平臺的產(chǎn)品成本和開(kāi)發(fā)成本將比現有的系統低。
2.視頻系統平臺
首先，讓我們調查一些現今使用的視頻廣播系統和視頻平臺。一般來(lái)講，用于視頻制作和發(fā)行的基本處理有以下一些方面：
內容制作：攝像機制作和電腦制作；編輯/圖像疊加/圖像混合；特技效果；視頻畫(huà)質(zhì)增強；視頻信號格式轉換；視頻存儲。
視頻的提取和發(fā)布：視頻提取規格轉換；插入節目信息和廣告；廣播視頻規格轉換；發(fā)行：普通、延時(shí)播放、視頻點(diǎn)播。
今天，用于完成以上視頻功能的平臺可大致分為以下幾種類(lèi)型：
2.1 內容制作平臺
因為內容制作平臺是非實(shí)時(shí)系統，所以并無(wú)很高的性能要求，即使處理時(shí)間大于實(shí)際時(shí)間也沒(méi)問(wèn)題。因此，一般的電腦和工作站就可勝任。通常，這些平臺會(huì )和視頻加速板一起使用，但這個(gè)加速板只是為了提高視頻制作人員的工作效率，而不是為了實(shí)時(shí)處理的需求。
2.2 視頻提取和發(fā)布平臺
視頻提取和發(fā)布平臺必須和視頻廣播同步，所有的處理必須在視頻廣播的線(xiàn)頻和幀頻內完成，所以有絕對的高性能要求?？煽啃砸彩沁@些處理的必然要求。
為了達到這些要求，大多數現今使用的視頻提取和發(fā)布平臺是建立在廠(chǎng)家的專(zhuān)業(yè)廣播平臺之上的。這一平臺由建立于專(zhuān)業(yè)設備中的若干特殊功能的模塊組成。
一些廠(chǎng)家已經(jīng)開(kāi)始使用低成本的個(gè)人電腦進(jìn)行實(shí)時(shí)視頻處理，但這只是局限于處理一些有限的外圍功能，而且沒(méi)有成為視頻提取和發(fā)布系統的主流。
事實(shí)已經(jīng)非常清楚，基于個(gè)人電腦的平臺將在視頻提取和發(fā)布系統中逐步發(fā)揮越來(lái)越大的作用。由于以下原因，這些平臺將有廣闊的應用前景：
- 大容量處理帶來(lái)的突出的性能價(jià)格比；
- 可用于不同應用軟件廠(chǎng)家的標準平臺，更好的功能，更低的成本；
- 更高的性能價(jià)格比和更多的功能；
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