FH8735在音視頻壓縮卡上的應用

1 前言

隨著(zhù)視頻監控產(chǎn)品的規格化，ASIC 方案在成本和穩定性方面逐漸顯露出優(yōu)勢，針對音視頻壓縮卡市場(chǎng)適時(shí)推出了FH8735 芯片。FH8735能夠支持兩路720P30 高清或者8 路D1 或者16 路CIF 的實(shí)時(shí)編碼，大大提高了壓縮卡的集成度，降低了成本，同時(shí)，進(jìn)一步降低硬壓卡的開(kāi)發(fā)門(mén)檻。

2 FH8735 H.264 壓縮芯片簡(jiǎn)介

FH8735 是一款高性能的H.264 壓縮芯片，支持H.264 Main PROFILE 和Baseline PROFILE 視頻壓縮格式，可以進(jìn)行八路標清或者2 路720p 高清的實(shí)時(shí)壓縮編碼和多路音頻編碼。在編碼的同時(shí)，完成音視頻同步，輸出ES/PES/PS/TS。

除了高性能的視頻編碼能力，FH8735 提供了豐富的視頻預處理功能，如de-interlace,de-noise, OSD 疊加，縮放，移動(dòng)偵測等。

FH8735 的視頻輸入接口可以同時(shí)接收8 路標準BT.656。也可以根據需要把視頻輸入接口配置為2 路高清視頻輸入接口。FH8735 可以接收來(lái)自CMOS/CCD 模組, 視頻解碼器，LVDS 接收器以及HDMI 接收器等輸出的數字視頻。除此之外，FH8735 可以直接接收TW2815/TW2816 輸出的增強656 視頻。

FH8735 可以同時(shí)接收八路立體聲音頻輸入。亦可以根據應用的需要配置為16 路單聲道的音頻輸入。

為了配置外接的視頻和音頻接收芯片，FH8735 提供兩路完全獨立的標準I2C 接口，以應對可能出現的外部設備I2C 地址的沖突。

FH8735 的典型應用包括視頻會(huì )議系統，安防監控等需要高分辨率或者多路視頻編碼的領(lǐng)域。

FH8735 的系統方框圖如下圖所示：

圖1　 FH8735 的系統方框圖

和其他同類(lèi)型芯片相比，FH8735 主要技術(shù)優(yōu)勢如下：

1) 超強壓縮編碼性能

FH8735 的H.264 編碼由純硬件完成，具有高編碼能力、高編碼質(zhì)量、低功耗等特點(diǎn)。FH8735 支持雙碼流，編碼能力最高可支持8D1+8CIF 實(shí)時(shí)編碼：

200fps D1+ 200fpsCIF @PAL

240fps D1+ 240fpsCIF @NTSC

通過(guò)對典型視頻編碼的對比結果表明，在相同的碼率下，FH8735 接近JM11.0 的視頻編碼質(zhì)量。

2) 針對視頻監控的視頻處理功能

為了滿(mǎn)足數字視頻監控的特殊功能需求，FH8735 提供了靈活的視頻編碼選項和專(zhuān)門(mén)的數字視頻處理功能?？梢栽诰幋a的同時(shí)修改分辨率、碼流、幀結構等編碼參數。在壓縮過(guò)程中可強制關(guān)鍵幀輸出、改變幀率、量化系數、分辨率、碼流、幀結構而無(wú)須停止、啟動(dòng)壓縮編碼。另外，FH8735 支持對輸入視頻進(jìn)行去隔行、去噪聲、多個(gè)文本和圖形OSD 疊加、圖像畫(huà)面縮小、移動(dòng)偵測等多種圖像處理功能，還支持抓取無(wú)損的原始視頻信號，供主機端進(jìn)行一些智能化分析和處理如車(chē)牌識別，人臉識別等。

FH8735 內部有兩組獨立的DDR 控制器，可以接兩組外部DDR SDRAM。根據實(shí)際系統對編碼器性能的需求配置一組或者兩組外部DDR SDRAM。

3) 專(zhuān)利碼率控制技術(shù)

FH8735 提供四種碼率控制策略：固定量化系數(QP：quantisation parameter)，恒定比特率(CBR：Constant Bit Rate)，可變比特率(VBR：Variable Bit Rate)和平均比特率(ABR：Average Bit Rate)。每種算法都經(jīng)過(guò)精心優(yōu)化，能自適應對視頻場(chǎng)景進(jìn)行預先檢測和判斷，從而在保證視頻主觀(guān)質(zhì)量的同時(shí)，又使得編碼器輸出的碼率平滑和穩定，保證網(wǎng)絡(luò )傳輸的效率和穩定性。特別是ABR 算法，因其算法的創(chuàng )新性和實(shí)用性，獲得了一項國家專(zhuān)利認證。

3 基于FH8735 的音視頻壓縮卡方案

為加快客戶(hù)的前期*估和開(kāi)發(fā)需要，富瀚提供了基于FH8735 的8 路D1，16 路CIF 全實(shí)時(shí)和16 路D1 非實(shí)時(shí)的音視頻壓縮卡參考設計。該壓縮卡支持最多16 路音頻和16 路視頻輸入，可以完成音視頻的采集，H.264 編碼，并通過(guò)PCI 接口發(fā)送到主機?；贔H8735 音視頻壓縮卡參考設計的系統示意圖如下：

圖2　 音視頻壓縮卡的系統示意圖

FH8735 音視頻壓縮卡實(shí)物如下圖所示：

圖3 FH8735 音視頻壓縮卡

參考設計包括FH8735 的Firmware，支持Windows XP/win 7 和Linux 的驅動(dòng)程序，Windows/Linux SDK 和演示程序，并可以根據用戶(hù)具體的應用來(lái)修改固件滿(mǎn)足定制化功能。

Windows/Linux SDK 實(shí)現了FH8735 的前段視頻輸入類(lèi)型配置，編碼參數設置、OSD 文本疊加、OSD 圖形疊加、移動(dòng)偵測、區域屏蔽和預覽YUV 數據的獲取等。

相比主流的DSP 方案和ASIC方案，該方案的主要特點(diǎn)和優(yōu)勢如下：

1) 性?xún)r(jià)比高

FH8735 單芯片即可完成8 路D1,16 路CIF 全實(shí)時(shí)和16 路D1 非實(shí)時(shí)的板卡，相比其他的DSP 和ASIC 方案，具有明顯的性?xún)r(jià)比優(yōu)勢。

2) 方案開(kāi)發(fā)周期短

該方案的軟硬件設計簡(jiǎn)單，軟件方面由于復雜的視音頻編碼完全由硬件完成，并已經(jīng)有穩定的驅動(dòng)和SDK，客戶(hù)基于驅動(dòng)和SDK 完成定制化的應用程序。因此能夠縮短開(kāi)發(fā)周期，快速推向市場(chǎng)。

4 結語(yǔ)

FH8735 具有單芯片8 路全D1 的H.264 實(shí)時(shí)編碼能力，并提供針對視頻監控的視頻處理功能，能顯著(zhù)地提高客戶(hù)產(chǎn)品性能，并減少開(kāi)發(fā)時(shí)間，是目前監控市場(chǎng)最具競爭力的新一代高性?xún)r(jià)比視音頻硬壓縮板卡方案。FH8735 H.264 壓縮板卡方案將會(huì )使硬壓縮卡市場(chǎng)進(jìn)一步普及和擴大。