通過(guò)改善視頻解碼器和編解碼器接口降低DVR系統成本

1）采用高分辨率模數轉換和先進(jìn)亮度/色度分離技術(shù)的多通道視頻解碼器，可將質(zhì)量及信噪比(SNR)最大化；

2）支持 H.264 及其他先進(jìn)壓縮技術(shù)的視頻編解碼器SoC，可最大限度降低比特率，實(shí)現HDD 存儲容量的最大化。

當然，還有許多其他的技術(shù)因素，如不斷進(jìn)步的處理器、網(wǎng)絡(luò )和存儲器等，都在不斷改善著(zhù)監控DVR 的品質(zhì)。盡管如此，這些技術(shù)也得益于其它技術(shù)市場(chǎng)的推動(dòng)。下面，我們將介紹主要面向視頻監控應用進(jìn)行開(kāi)發(fā)的多通道視頻解碼器和編解碼器。

視頻監控DVR的架構大有不同，這主要取決于終端用戶(hù)的要求。通常，監控DVR接受來(lái)自多個(gè)模擬相機的輸入，并將視頻數字化；然后，將原始數字視頻傳送到編解碼器進(jìn)行壓縮(在一些基于 PC的架構中，壓縮用軟件執行，但是大多數 DVR采用硬件編解碼器)。

大多數DVR還提供“預覽”或“實(shí)時(shí)顯示”模式，允許在相機上實(shí)時(shí)觀(guān)看現場(chǎng)事件，是“數字視頻錄像機”的“錄像機”部分，意味著(zhù)該器件需要壓縮和存儲視頻。反過(guò)來(lái)，這意味著(zhù)DVR系統必須能夠將從視頻解碼器中獲得的未壓縮視頻傳送到編解碼器進(jìn)行壓縮。這看起來(lái)非常簡(jiǎn)單，但實(shí)際上，當視頻解碼器的輸出不兼容，或輸出不是編解碼器輸入的最理想模式時(shí)，就會(huì )產(chǎn)生嚴峻挑戰。ITU-R BT.656是一個(gè)未壓縮數字視頻的正式標準，但為了節省引腳和印制線(xiàn)，許多編解碼器都要求具有多個(gè)視頻流交錯在一起的超頻 BT.656。盡管提出了詳細的分辨率和計時(shí)要求，但是交錯基本方法并非標準。

因為 I/O 引腳數的限制，許多編解碼器都要求字節交錯數據，這樣2或4個(gè)數字視頻流就可以與來(lái)自每個(gè)視頻流的交替數據字節進(jìn)行多路傳輸。有些編解碼器可以接受線(xiàn)交錯數據，在這些器件中，所有視頻流組成的一個(gè)完整視頻隊列在下一次視頻流隊列之前被送出，如此反復。為了進(jìn)一步挑戰監控 DVR 系統設計人員，大多數編解碼器都要求幀交錯視頻數據，而來(lái)自各個(gè)源的整個(gè)幀都是按順序輸入的，以實(shí)現其最高工作效率。即使在字節或線(xiàn)交錯數據發(fā)送到編解碼器的情況下，無(wú)論如何也必須將數據解復用成幀，用于每個(gè)源。在輸入引腳上直接接收幀交錯視頻數據，可以降低這種難度，對于編解碼器來(lái)說(shuō)是處理器密集型應用。

因為編解碼器通常是監控 DVR 中所使用的最昂貴、最復雜的硅器件(不包括用于基于PC 的DVR的微處理器)，大多數系統設計人員都希望編解碼器以最高效率運行，所以許多設計人員采用外部邏輯來(lái)生成幀交錯數據以發(fā)送到編解碼器。圖1顯示了采用FPGA的監控 DVR錄像子系統，執行從視頻解碼器54MHz字節交錯數據到編解碼器108MHz幀交錯數據的轉換。

圖 1：使用FPGA進(jìn)行未壓縮視頻格式轉換的子系統

因為大多數多通道視頻解碼器不支持幀交錯數據格式，而這種格式恰恰對于編解碼器是最佳的，或是在某些情況下是必須的，因此需要用FPGA來(lái)轉換數據。這是個(gè)令人滿(mǎn)意的解決方案，但是FPGA 增加了設計的成本和復雜性。如果視頻解碼器可提供幀交錯數據，FPGA就可以完全從子系統中移除。

為了應對這個(gè)挑戰并降低集成成本，科勝迅系統公司新近推出8通道視頻解碼器CX25838和CX25858，可提供幀交錯輸出并與監控DVR中普遍使用的編解碼器兼容。圖2顯示了當帶有幀交錯輸出的CX25838 發(fā)送到圖1所示子系統時(shí)，子系統結構圖是如何改變的。

圖 2：帶幀交錯輸出的基于 8 通道視頻解碼器的子系統

8 通道架構和幀交錯輸出可幫助錄像子系統實(shí)現可能最高水平的集成，由于不再需要FPGA和 4通道解碼器，所以可以將元件數量減少到2個(gè)。這不僅節省了成本，還節省了寶貴的板上空間。那么，該產(chǎn)品的靈活性怎樣呢？雖然FPGA和可編程邏輯為定制化提供了最廣泛的選擇，但是CX25838也非常靈活。為了處理各種系統要求，CX25838 能夠輸出各種分辨率和幀速率。CX25838上有4條專(zhuān)用8位視頻I/O總線(xiàn)。圖3說(shuō)明了CX25838 的一條8位視頻輸出總線(xiàn)上的幀交錯數據格式的例子。

CX25838為監控DVR設計人員提供機會(huì )，通過(guò)提供幀交錯數據實(shí)現編解碼器效率最大化，而不采用昂貴的FPGA或可編程邏輯。它還通過(guò)提供各種分辨率和幀速率，在一系列產(chǎn)品中共享系統架構，提供規模優(yōu)勢的能力。例如，低成本DVR可采用一個(gè)編解碼器以全幀速率壓縮16個(gè)CIF分辨率通道，這可通過(guò)一條8位總線(xiàn)實(shí)現。其他解決方案可能需要每個(gè)編解碼器以全幀速率壓縮4個(gè)D1分辨率通道。還有些可能需要降低幀速率的D1 分辨率(在圖3中并未體現，但是在CX25838上可以實(shí)現)。

圖3 ：來(lái)自 CX25838 的字節寬總線(xiàn)幀交錯輸出

具有幀交錯輸出的解碼器可實(shí)現與編解碼器的直接連接，并為系統設計人員提供很大的靈活性，從而實(shí)現設計的差異化和規?；?。隨著(zhù)視頻DVR繼續增加各種特性和功能，具有幀交錯輸出的視頻解碼器，代表了向增加監控DVR系統效率和降低系統成本邁進(jìn)的關(guān)鍵一步。