FPGA在廣播視頻中的應用

3.個(gè)人電腦的長(cháng)處和局限

個(gè)人電腦的能力不斷得到提高，現已達到可實(shí)時(shí)處理單視頻流、壓縮單視頻流，并將其存儲在硬盤(pán)上，進(jìn)行解壓并播放標準畫(huà)質(zhì)流。盡管如此，個(gè)人電腦的帶寬遠遠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(chǎng)家的無(wú)數的專(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，而當你需要多個(gè)功能時(shí)，你需要對不同廠(chǎng)家完全不同的處理板進(jìn)行協(xié)調。

市場(chǎng)需要的是一種具有靈活性的，在一臺個(gè)人電腦上可處理非壓縮視頻的平臺。它能夠提供像高端系統的專(zhuān)業(yè)設備所具有的處理威力和低端個(gè)人電腦系統具有的低價(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。在視頻應用中，FPGA芯片可以在個(gè)人電腦平臺上提供高達10～100倍的處理能力，而且當用戶(hù)需要更改系統的功能時(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。歡迎轉載，本文來(lái)自電子發(fā)燒友網(wǎng)(http://www.elecfans.com/)


雖然FPGA技術(shù)早已被應用于廣播視頻業(yè)界，但到目前為止，這類(lèi)應用大多局限于專(zhuān)業(yè)平臺上的特定功能，只有很少的應用于個(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在已經(jīng)進(jìn)化到了一個(gè)芯片可執行一個(gè)板的功能，或者說(shuō)一個(gè)芯片可執行一個(gè)系統的功能（SoC）的地步。因為在一塊PCI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)等同于一臺專(zhuān)業(yè)設備的完整系統成為可能。

另外，在現有的技術(shù)下，標準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)設備中的多個(gè)功能模塊。也就是說(shuō)，現在的一個(gè)芯片就可以包含整個(gè)系統，而不需要像以前一樣由一臺專(zhuān)業(yè)設備來(lái)實(shí)現。

這一開(kāi)發(fā)方式較之開(kāi)發(fā)專(zhuān)業(yè)設備系統有如下優(yōu)越性：低得多的開(kāi)發(fā)成本；低得多的系統成本；用戶(hù)設計和升級極其方便；可直接使用個(gè)人電腦平臺的應用軟件。

5.開(kāi)發(fā)“個(gè)人電腦+FPGA”平臺

當使用“個(gè)人電腦+FPGA”算法設計視頻系統時(shí)，最重要的是決定哪些處理在FPGA中運行，哪些處理在個(gè)人電腦上運行。一般來(lái)講，最佳的系統設計是所有的高速數據流通過(guò)FPGA，而不通過(guò)個(gè)人電腦。個(gè)人電腦可用于數據流管理和一些比較低的數據輸出功能，例如插入疊加數據。

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；數據格式的轉換/轉碼；多頻道同時(shí)輸出系統的IP、DVB/ATSC規格封包/流處理；視頻提取、解壓、多頻道廣播；視頻增強：減噪、色像穩定、分辨率增強等；視頻、音頻和其他數據流處理。

基于一個(gè)FPGA芯片的板可處理合計高達500MB的帶寬（相當于一個(gè)高畫(huà)質(zhì)非壓縮數據流或4個(gè)標準畫(huà)質(zhì)非壓縮數據流）。

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

這一設計方法應用十分廣泛，從可處理幾個(gè)SDI數據流的小型個(gè)人電腦直到處理上百個(gè)數據流的塔式服務(wù)器都可勝任。

6.“個(gè)人電腦+FPGA”平臺的應用

使用以上“個(gè)人電腦+FPGA”平臺的算法，對于以下類(lèi)型的應用可提供低成本、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)；體育節目和其他節目的視頻實(shí)況制作；ATSC/DVB 數據廣播；社區服務(wù)系統、當地新聞/天氣預報、有線(xiàn)網(wǎng)上購物；互聯(lián)網(wǎng)的合作交流頻道；多頻道衛星接受設備；節目制作和插入廣告設備；區域性視頻發(fā)布系統。

7.介紹： Tsunami板上視頻平臺

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6個(gè)SDI接口；最多達5個(gè)FPGA芯片，每個(gè)芯片擁有4個(gè)高速內存，能夠實(shí)現多種視頻處理功能；通過(guò)PCI總線(xiàn)與個(gè)人電腦的高帶寬內存存??；一個(gè)數字視頻輸入接口，從個(gè)人電腦到Tsunami廣播板的傳送速率可達300Mbps。