在視頻監控系統中使用FPGA進(jìn)行視頻處理
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對于使用德州儀器公司 DaVinci 處理器（僅有一個(gè) ITU-R BT656 視頻輸入端口）的 DVR 設計，需要一種更有效的實(shí)現方法將兩個(gè)或更多 ITU-R BT656 數據流時(shí)分多路傳輸到一個(gè) VLYNQ 數據流中，然后才能將其輸送到 DaVinci 處理器。使用上述實(shí)現方法，就能用少得多的 I/O 引腳傳輸視頻流，并且可以降低系統成本，因為器件的封裝可以變得更小。圖 2 所示為此設計的框圖。本文引用地址：http://dyxdggzs.com/article/166633.htm
PC 擴展卡 DVR 系統
過(guò)去十年，PCI 總線(xiàn)為 PC 提供了很好的服務(wù)。然而，當今的 PC 擴展卡 DVR 系統所要求的帶寬，已經(jīng)大大超出了 PCI 總線(xiàn)力所能及的程度。未經(jīng)壓縮的視頻數據（剝除空白幀之后）約為 165 Mbps。因此，在總體 PCI 帶寬為 1 Gbps 的情況下，在一條 PCI 總線(xiàn)上最多只能混用 6 個(gè)未經(jīng)壓縮的視頻采集或視頻重放設備。如在擴展卡上使用 MPEG-4 CODEC 芯片組來(lái)縮小總線(xiàn)上的帶寬，但這會(huì )增加成本，并且會(huì )受到現有MPEG-4芯片組的限制。
PCI Express (PCIe) 技術(shù)使流量大幅度提升。PCI Express 分解為多個(gè)通道。每通道在每個(gè)方向上包含一個(gè)差分對，每個(gè)差分對的數據流量為 2 Gbps。主板上的每個(gè) PCIe 插槽都有自己的通道，這些通道不與其它任何插槽共享。各插槽的配置為 16 通道（亦稱(chēng) x16）、8 通道 (x8)、4 通道 (x4) 或 1 通道 (x1)。PCIe 允許每卡提供的數據量從 x1 通道的 2 Gbps 到 x16 通道的 32 Gbps 不等。有了 PCIe 數據流量，就可以擺脫每張 PCI 卡 6 個(gè)未壓縮視頻通道的限制。
使用與圖 1 所示同樣的設計，可通過(guò)用 PC 替換數字媒體處理器并且經(jīng) PCIe 總線(xiàn)將視頻流緩存到 PC 的方法，輕松快捷地實(shí)現 PC 擴展卡 DVR 系統。視頻模數轉換器產(chǎn)生四條獨立的數字 ITU-R BT656 流，然后這些流被送入低成本的 Spartan-3 器件進(jìn)行預處理。在 FPGA 中，視頻數據剝除空白幀并同步，為 PCIe 適當打包，饋入 Xilinx PCIe 內核。然后，軟件就可以讀取并播放輸入的視頻，對其進(jìn)行處理，或將其儲存到磁盤(pán)。圖 3 所示為 PC 擴展卡視頻監控系統設計。
Xilinx 視頻和圖像處理算法
從多相視頻轉換器、二維 FIR 濾波器和屏幕顯示到覆蓋以及阿爾法混合等簡(jiǎn)單效果，再到格式和顏色空間轉換，Xilinx FPGA 都是實(shí)時(shí)數字視頻、圖像處理和濾波的理想平臺。表 1 列出了一些常用視頻 IP 模塊組的應用指南。
Xilinx FPGA的 DSP 處理能力支持非常高的分辨率（畫(huà)質(zhì)高達 1080p），并且可以縮小大型 DSP 陣列的尺寸。
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