Xilinx Smarter Vision解決方案：讓您擁有完美的視覺(jué)享受

在過(guò)去30年，消費者目睹了電視廣播以及我們總體上訪(fǎng)問(wèn)媒體方式的巨大而又快速的轉變。如果您是從上個(gè)世紀70年代走過(guò)來(lái)的，你就可以看到電視從過(guò)去到現在有多么明顯的進(jìn)步。那時(shí)模擬廣播僅提供三個(gè)主要頻道，畫(huà)質(zhì)只相當于信號鏈中最弱的一鏈。從拍攝現場(chǎng)的攝像頭到電視機，需要經(jīng)過(guò)演播室和數不清的天線(xiàn)。至少從今天的標準來(lái)看，畫(huà)質(zhì)并不優(yōu)美。

有了如今卓越的數字廣播技術(shù)，廣播鏈上的每一點(diǎn)都明顯復雜得多，但得到的畫(huà)質(zhì)卻呈指數級提升。更值得注意的是，專(zhuān)家們說(shuō)我們還什么都沒(méi)有看到。在今后十年中，采用Smarter Vision技術(shù)(比如支持4K2K分辨率的電視)以及配套廣播和專(zhuān)業(yè)音頻/視頻技術(shù)，將為消費者提供更加身臨其境的視覺(jué)體驗。這些Smarter Vision技術(shù)也讓廣播商和電信運營(yíng)商變得更智慧，能夠根據觀(guān)眾成員的個(gè)人口味定制節目編排和銷(xiāo)售廣告。而且這些Smarter Vision技術(shù)能讓廣播商提升運營(yíng)效率，幫助他們降低運營(yíng)費用。此外，在攝像機中將智能視覺(jué)和視頻分析及元數據相結合，可加快后期制作工作。這種組合還有助于視頻的存檔和數據挖掘，這樣日后制片人就能夠輕松找到節目制作所需的特定視頻內容。

為幫助企業(yè)加快將更智能廣播技術(shù)投放市場(chǎng)，賽靈思目前正在推出根據廣播設備制造商特定需求量身定制的Smarter Vision解決方案。

廣播產(chǎn)業(yè)環(huán)境一覽

賽靈思在廣播創(chuàng )新方面發(fā)揮著(zhù)核心作用

從支持早期標準制定和批準開(kāi)始，再從設計構思到實(shí)現，從原型開(kāi)發(fā)直至生產(chǎn)，賽靈思FPGA長(cháng)期以來(lái)一直在眾多重大廣播創(chuàng )新中發(fā)揮著(zhù)核心作用。賽靈思器件具有高度的靈活性、可擴展性和性能，能夠更快地適應不斷發(fā)展變化的要求，從而可降低推出新產(chǎn)品、新功能的風(fēng)險，再加上現場(chǎng)升級功能，還可延長(cháng)設備的市場(chǎng)生命周期。實(shí)際上，十多年來(lái)賽靈思一直在竭誠滿(mǎn)足設備開(kāi)發(fā)商的需求，其業(yè)界領(lǐng)先技術(shù)在數字廣播行業(yè)的發(fā)展演進(jìn)過(guò)程中留下了豐功偉績(jì)。

在賽靈思器件輔助下的十余年廣播創(chuàng )新

賽靈思 — 讓視頻設備更智能

為更好地服務(wù)于廣播和專(zhuān)業(yè)音頻/視頻市場(chǎng)的創(chuàng )新者，賽靈思正在推出一系列All Programmable Smarter Vision解決方案。賽靈思的28nm All Programmable FPGA、SoC和3D IC已為廣播行業(yè)的Smarter Vision解決方案奠定了堅實(shí)的基礎。為輔助這些器件，賽靈思提供一個(gè)由Vivado設計套件中的Vivado™ HLS(高層次綜合)工具、IP Integrator工具、OpenCV(計算機視覺(jué))庫、SmartCORETM IP和專(zhuān)用開(kāi)發(fā)套件組成的配套基礎設施。

Vivado HLS工具使客戶(hù)能夠用C/C++語(yǔ)言開(kāi)發(fā)出高度復雜的算法，并將其轉換為VHDL和Verilog文件，然后在賽靈思All Programmable器件上的FPGA邏輯中運行。對針對ZynqTM-7000 All Programmable SoC的設計，這款工具特別有效。因為用戶(hù)能夠在該器件的ARM®雙核CortexTM-A9 MPCoreTM處理器上運行自己的算法，然后用Vivado HLS工具將每種算法的部分或者全部編譯為HDL，并在器件的FPGA邏輯部分運行。這樣做，他們就能夠發(fā)現什么樣的組合或配置最適合在自己的應用上運行，讓自己的設計實(shí)現更優(yōu)異的總體系統性能。

針對廣播應用的賽靈思Smarter Vision解決方案的另一個(gè)重要組成部分，是賽靈思對OpenCV庫的支持。OpenCV是OpenCV.org提供的業(yè)界標準算法庫，主要用于智能攝像頭和傳感器等嵌入式視覺(jué)應用。世界各地的嵌入式視覺(jué)開(kāi)發(fā)商都在積極地為這個(gè)開(kāi)源庫貢獻新的算法，到目前它已經(jīng)包含用C、C++、Java和Python編寫(xiě)的2,500多種算法。庫中的算法復雜程度不一，從簡(jiǎn)單的圖像過(guò)濾器等函數，到動(dòng)作檢測等分析用高級函數，無(wú)所不包。用戶(hù)可用C或C++編寫(xiě)這些算法，將函數調用從OpenCV改為HLS，然后使用HLS綜合或者編譯算法為RTL代碼，經(jīng)優(yōu)化后實(shí)現在Zynq-7000 All Programmable SoC的邏輯部分。

賽靈思開(kāi)源庫的推出，實(shí)際上已經(jīng)幫助客戶(hù)領(lǐng)先一步。賽靈思使用Vivado HLS，已經(jīng)對OpenCV庫中30多種最常用的嵌入式視覺(jué)算法進(jìn)行了編譯?？蛻?hù)可迅速在系統級對處理器和邏輯進(jìn)行權衡取舍，并立即讓它們在Zynq-7000 All Programmable SoC上運行，獲得針對其給定應用的理想系統。

此外，賽靈思Smarter Vision解決方案包括一個(gè)專(zhuān)為為廣播應用量身定制的SmartCORE IP庫。隨著(zhù)SmartCORE IP的推出，使用包括SMPTE2022在內的IP視頻傳輸標準智能地傳輸媒體內容現在成為可能。該IP內核通過(guò)使用前向糾錯(FEC)功能，可提高廣域分配鏈路的穩健可靠性。而IEEE以太網(wǎng)AVB(音頻/視頻橋接)提供另一種SmartCORE可通過(guò)嚴格的時(shí)序、同步和有保證的帶寬可用性，在局域網(wǎng)中(比如演播室或是體育館)保證服務(wù)質(zhì)量。這些基于標準的內核可確保有價(jià)值內容能夠以較低的資本及運營(yíng)費用完成傳輸，同時(shí)不影響交付質(zhì)量或互操作性。

賽靈思器件還能支持新興顯示標準盡早采用，比如Display Port 1.2和即將推出的HDMI 2.0視頻/數據接口標準。HDMI 2.0視頻/數據接口標準預計將實(shí)現在所有的4K專(zhuān)業(yè)顯示器和電視機中。通過(guò)這些接口，能夠讓您在家中獲得更加逼真、身臨其境的觀(guān)賞體驗。更高分辨率的屏幕加上4K乃至更高的幀速率，正在市場(chǎng)上形成一股違反直覺(jué)的趨勢。也就是說(shuō)現在消費者可以坐在更加貼近大屏幕的地方，享受更加生動(dòng)、有趣的視覺(jué)體驗。同時(shí)，HEVC(高效率視頻編碼)等編解碼器的興起，將首先通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)向住戶(hù)提供豐富的4K內容，然后是通過(guò)傳統的線(xiàn)纜、衛星和地面方式傳輸。

為更快地開(kāi)發(fā)這些Smarter Vision系統，客戶(hù)可使用IP Integrator工具，將SmartCORE IP套件提供的IP核和OpenCV庫提供的算法實(shí)現到他們的設計中。這種新型即插即用IP環(huán)境能讓用戶(hù)在圖形化環(huán)境或者命令行環(huán)境(如果他們喜歡)中工作。

IP Integrator不僅具有器件感知能力，也有套件感知能力。所以當設計人員選用賽靈思Zynq-7000 SoC視頻及成像套件，并在IP Integrator中實(shí)例化Zynq-7000 All Programmable SoC處理系統時(shí)，Vivado設計套件會(huì )用正確的外設、驅動(dòng)程序和存儲器映射來(lái)預先配置處理系統，為開(kāi)發(fā)板件提供支持。嵌入式設計團隊現在能夠針對雙核ARM處理系統和高性能FPGA邏輯，更加迅速地識別、重用和集成IP軟/硬核。

用于廣播的Smarter Vision參考設計平臺

賽靈思提供的廣播專(zhuān)用設計平臺將制造商所需的所有軟/硬件集成在一起，以便迅速構建不同系統并全面驗證各種視頻創(chuàng )建及分配應用的性能。

賽靈思廣播參考設計和SmartCORE IP可滿(mǎn)足對更高系統存儲器帶寬、更高多通道視頻性能以及更低功耗的需求。賽靈思平臺可簡(jiǎn)化全套廣播音頻視頻解決方案的開(kāi)發(fā)。這包括智能傳輸接口(如為標清(SD)、高清(HD)、3G-SDI(全高清)標準提供支持的SMPTE串行數字接口(SDI))，以及通過(guò)最新10Gb IP視頻傳輸、DisplayPort 1.2和即將推出的HDMI 2.0接口標準整合多個(gè)SDI通道。HD MI 2.0接口可支持4Kp60視頻，而目前的HDMI 1.4a可支持4Kp30視頻。賽靈思已經(jīng)開(kāi)發(fā)出的實(shí)時(shí)視頻引擎(RTVE)使用包括逐行掃描、縮放器和屏幕視控系統在內的多個(gè)SmartCORE IP核，運用先進(jìn)的SmartCORE視頻DMA引擎，將視頻緩存到存儲器中，從而實(shí)現對多條視頻處理鏈路的支持。這些SmartCORE也支持最新版本的H.264和H.265/HEVC編解碼器，以實(shí)現全高清和4K視頻。

賽靈思針對廣播音頻、視頻和網(wǎng)絡(luò )連接應用提供的通用平臺方法能夠提升廣播設備工程師的工作效率。這些設計人員可以把精力重點(diǎn)放在創(chuàng )造新的和改進(jìn)已有的視頻處理及編解碼器算法上，不必花費大量時(shí)間執行繁瑣的日常工作，比如實(shí)現標準接口或存儲器基礎設施等。如果能夠開(kāi)發(fā)出性能卓越且材料清單(BOM)成本極具競爭優(yōu)勢的定制器件，必將開(kāi)啟整個(gè)廣播市場(chǎng)的創(chuàng )新之門(mén)。與差異化不高的標準現成ASSP解決方案，以及需要大訂貨量和高額前期開(kāi)發(fā)成本的ASIC不同，賽靈思FPGA，尤其是Zynq-7000 All Programmable SoC，在軟/硬件性能、特性與功能以及系統集成方面實(shí)現了最佳平衡。這樣，賽靈思器件既提供了快速適應要求所需的靈活性，也提供了創(chuàng )新所需的自由度。

通過(guò)創(chuàng )新實(shí)現廣播行業(yè)轉型

在過(guò)去十年里，賽靈思All Programmable解決方案已助力廣播行業(yè)創(chuàng )造并向市場(chǎng)推出不計其數的創(chuàng )新型視頻、音頻和網(wǎng)絡(luò )技術(shù)。實(shí)際上，每當您打開(kāi)您的電視，很可能您聽(tīng)到的音頻和看到的視頻內容就是通過(guò)使用賽靈思FPGA的設備傳輸的。賽靈思致力于通過(guò)推出廣泛系列廣播專(zhuān)用平臺，幫助廣播設備制造商迅速向市場(chǎng)推出新一代創(chuàng )新產(chǎn)品。這些解決方案包括最高質(zhì)量的音頻視頻編解碼器、超越高清的實(shí)時(shí)視頻處理、用于單位通道低成本傳輸和調制的高速DSP，可以滿(mǎn)足多標準視頻、音頻和網(wǎng)絡(luò )接口要求。這些Smarter視覺(jué)功能可確保帶來(lái)無(wú)限的行業(yè)創(chuàng )新。使用Vivado HLS、IP Integrator和Zynq-7000 All Programmable SoC，可讓產(chǎn)品以前所未有的速度快速上市。

有了如此豐富而全面的平臺，廣播和專(zhuān)業(yè)音頻視頻設備工程師能夠集中精力實(shí)現產(chǎn)品差異化，并利用新興的先進(jìn)技術(shù)進(jìn)行創(chuàng )新，從而有可能以全新的令人振奮的方式推動(dòng)整個(gè)廣播行業(yè)不斷向前發(fā)展。由于廣播行業(yè)對其它市場(chǎng)影響重大，廣播視頻技術(shù)的成功轉型必定會(huì )給其它視頻市場(chǎng)乃至整個(gè)電子行業(yè)帶來(lái)積極影響，從而進(jìn)一步豐富我們的生活。