低于一幀！—超低時(shí)延坐席管理系統的實(shí)現

古代戰場(chǎng)上，指揮大營(yíng)是“運籌帷幄，決勝于千里之外”的關(guān)鍵。

在信息和網(wǎng)絡(luò )技術(shù)極度發(fā)達的萬(wàn)物互聯(lián)時(shí)代，指揮中心和控制室作為當今的“指揮大營(yíng)”，出現在工作與生活中的各種垂直領(lǐng)域，如機場(chǎng)、車(chē)站、地鐵、廣電、政府、移動(dòng)通信，以及智慧城市、體育賽事等等，在各行業(yè)系統中充當著(zhù)運營(yíng)中心或大腦的角色。而對于中小型指揮中心，KVM坐席管理系統是其應用最廣泛的指揮控制系統解決方案。

美樂(lè )威（ Magewell ）基于賽靈思Zynq^? UltraScale+? EV平臺，打造了全新KVM坐席管理系統方案，能夠提供前所未有的超低時(shí)延、高品質(zhì)端到端音視頻傳輸，成為千兆網(wǎng)環(huán)境部署的理想選擇。

圖 美樂(lè )威基于賽靈思自適應平臺打造的優(yōu)化 KVM 方案

項目簡(jiǎn)介

KVM：Keyboard · Video · Mouse

KVM 是一種用戶(hù)透過(guò)一組由鍵盤(pán)、主機和鼠標組成的單個(gè)控制臺，訪(fǎng)問(wèn)和控制、甚至是遠程控制多臺電腦的技術(shù)。坐席管理系統基于KVM技術(shù)，能通過(guò)可視化數據的處理和共享，幫助指揮中心打破傳統的各席位孤立狀態(tài)，實(shí)現高效協(xié)作和準確決策。

目前，市面上的坐席管理系統解決方案主要有三類(lèi)，其在視頻質(zhì)量、時(shí)延、帶寬、功能和成本上都各有優(yōu)劣勢。

基于SDVoE的方案。可實(shí)現最高4k60 4:4:4高質(zhì)量、零時(shí)延的視頻信號傳輸，能提供較好的圖像質(zhì)量。但是，使用該類(lèi)方案需要10Gbps萬(wàn)兆網(wǎng)絡(luò )環(huán)境，部署和維護成本較高。

基于NDI^?的方案。該方案現已擁有非常成熟的軟硬件生態(tài)。松下、索尼等攝像機廠(chǎng)商，以及主流的vMix、OBS等制作軟件，都已支持 NDI^? 技術(shù)，非常適合現場(chǎng)制作工作流程。

基于A(yíng)SIC 的編解碼解決方案。通過(guò)基于H.264和H.265的深壓縮，可大幅降低視頻傳輸帶寬，且對網(wǎng)絡(luò )部署環(huán)境要求低，具有功能豐富且靈活的優(yōu)勢。缺點(diǎn)在于視頻傳輸時(shí)延較高、視頻質(zhì)量較差，因此通常不被用來(lái)進(jìn)行基帶視頻的輸入設計。這也就意味著(zhù)，使用此類(lèi)方案幾乎總是需要外接FPGA。

作為視頻接口和IP工作流解決方案的創(chuàng )新者，美樂(lè )威希望打造一款全新坐席管理系統，可以在現有網(wǎng)絡(luò )基礎設施不變的同時(shí)，還能保障最低時(shí)延的端到端視頻傳輸，并為用戶(hù)提供差異化功能和價(jià)值。

事實(shí)上，坐席管理系統設計的另一個(gè)主流方案是基于 FPGA 架構的方案，其具備眾多優(yōu)勢：

●   靈活支持接收從各種來(lái)源輸入的基帶視頻；

●   集成式視頻編解碼器可支持高達1Gbps 的網(wǎng)絡(luò )視頻傳輸速率；

●   支持根據不同場(chǎng)景靈活對目標比特率進(jìn)行重編程，實(shí)現視頻質(zhì)量與帶寬平衡；

●   實(shí)現不遜色于其他解決方案的視頻質(zhì)量。

解決方案

在美樂(lè )威看來(lái)，用戶(hù)網(wǎng)絡(luò )環(huán)境千差萬(wàn)別，因而需要將傳統 FPGA 方案和H.264/265 低帶寬編解碼優(yōu)勢融為一體?；贔PGA 技術(shù)的賽靈思 Zynq UltraScale+ MPSoC EV，不僅具有傳統FPGA的可編程單元，還集成了H.264/AVC和 H.265/HEVC 等視頻編解碼等特性，恰能滿(mǎn)足美樂(lè )威的需求。

美樂(lè )威坐席管理系統的硬件包含核心模塊 + 底板兩部分，通過(guò) MXM 接口連接實(shí)現數據傳輸和通訊。Zynq MPSoC 位于核心模塊，其集成了大量 16nm 可編程邏輯、Block RAM、DSP 等資源，單顆芯片即能滿(mǎn)足美樂(lè )威坐席管理系統所需的性能及功能，使美樂(lè )威核心模塊在尺寸上僅為 82mm × 56mm。此外，Zynq MPSoC基于標準（ H.264 和 H.265 ）的編解碼器，支持新系統兼容任何網(wǎng)絡(luò )系統。

圖 美樂(lè )威坐席管理系統方案硬件架構

設計成效

借助Zynq MPSoC 平臺靈活應變的自適應功能，美樂(lè )威全新坐席管理系統提供了卓越的特性與性能：

充分利用Zynq MPSoC PL可編程邏輯功能自研視頻編解碼技術(shù)（ M264 ），實(shí)現了4K60 4:4:4 10bit超低時(shí)延編解碼，并將編解碼時(shí)延控制在 64 行掃描時(shí)間范圍內；

借助 Zynq MPSoC 集成式視頻編解碼單元（ VCU ），實(shí)現了高性能低時(shí)延的H.264/H.265雙流編碼流媒體傳輸；

采用時(shí)間戳的方式，對發(fā)送端和接收端設備之間的像素頻率和垂直同步相位進(jìn)行鎖定，實(shí)現了不到一幀的端到端延遲；

根據網(wǎng)絡(luò )條件設置的消抖緩存區長(cháng)度（ 10-100ms ），確保編解碼器可以在網(wǎng)絡(luò )擁塞時(shí)權衡傳輸時(shí)延和畫(huà)面流暢度，從而呈現最佳畫(huà)面效果；

提供功能豐富的 API ，如畫(huà)面分割、拼接、疊加、音頻雙向傳輸，以及與其它AV設備/系統的互連等，支持客戶(hù)進(jìn)一步開(kāi)發(fā)差異化定制方案。

該方案還可基于美樂(lè )威云管理軟件，實(shí)現多臺設備集中管理和維護，從而將成本做到最小化。

“內置視頻編解碼單元是 Zynq MPSoC EV 和普通FPGA芯片最大的區別。單顆 MPSoC 芯片就能滿(mǎn)足我們所需要的所有功能，助力我們實(shí)現了出色的總成本和靈活適應不同網(wǎng)絡(luò )環(huán)境的價(jià)值優(yōu)勢，讓美樂(lè )威坐席管理系統在同行中脫穎而出?！?/p>

——美樂(lè )威 CTO 馬飛

Xilinx Adapt – 中國站

11 月 23 日 13:30，“專(zhuān)業(yè)音視頻與廣播”專(zhuān)場(chǎng)將登錄線(xiàn)上。美樂(lè )威高級系統工程師孫浩與賽靈思大中華區技術(shù)營(yíng)銷(xiāo)總監張寧將攜手與大家在線(xiàn)分享Xilinx VCU 解決流媒體應用的技術(shù)挑戰，并深度分享美樂(lè )威基于賽靈思自適應平臺的坐席管理系統解決方案。