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1 前言 音視頻壓縮卡是數字視頻監控的重要產品，主要有軟壓縮卡和硬壓縮卡。軟壓縮卡，由于PCI 總線數據吞吐量太大，而且主要由CPU 進行H.264 圖像壓縮處理，導致其穩定性較差。硬壓縮卡的主要方案有DSP 和ASIC 方案，DSP 方案的技術難度大，開發門檻高；早期的ASIC 芯片沒有滿足監控市場的特殊需求，比如說動態偵測、時間戳疊加、屏幕遮擋、動態調整幀率等，使得早期的ASIC 方案在壓縮卡產品中反應平平。 隨著視頻監控產品的規格化，ASIC 方案在成本和穩定性方面逐漸顯露出優勢，富瀚微電子公司順應安防市場的趨勢，針對音視頻壓縮卡市場適時推出了FH8735 芯片。FH8735能夠支持兩路720P30 高清或者8 路D1 或者16 路CIF 的實時編碼，大大提高了壓縮卡的集成度，降低了成本，同時，進一步降低硬壓卡的開發門檻。 2 FH8735 H.264 壓縮芯片簡介 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，可以進行八路標清或者2 路720p 高清的實時壓縮編碼和多路音頻編碼。在編碼的同時，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，移動偵測等。 FH8735 的視頻輸入接口可以同時接收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議系統，安防監控等需要高分辨率或者多路視頻編碼的領域。 FH8735 的系統方框圖如下圖所示： 和其他同類型芯片相比，FH8735 主要技術優勢如下： 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、高編碼質量、低功耗等特點。FH8735 支持雙碼流，編碼能力最高可支持8D1+8CIF 實時編碼： 200fps D1+ 200fpsCIF @PAL 240fps D1+ 240fpsCIF @NTSC 通過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 的視頻編碼質量。 2) 針對視頻監控的視頻處理功能 為了滿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門的數字視頻處理功能�？梢栽诰幋a的同時修改分辨率、碼流、幀結構等編碼參數。在壓縮過程中可強制關鍵幀輸出、改變幀率、量化系數、分辨率、碼流、幀結構而無須停止、啟動壓縮編碼。另外，FH8735 支持對輸入視頻進行去隔行、去噪聲、多個文本和圖形OSD 疊加、圖像畫面縮小、移動偵測等多種圖像處理功能，還支持抓取無損的原始視頻信號，供主機端進行一些智能化分析和處理如車牌識別，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) 專利碼率控制技術 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）。每種算法都經過精心優化，能自適應對視頻場景進行預先檢測和判斷，從而在保證視頻主觀質量的同時，又使得編碼器輸出的碼率平滑和穩定，保證網絡傳輸的效率和穩定性。特別是ABR 算法，因其算法的創新性和實用性，獲得了一項國家專利認證。 3 基于 FH8735 的音視頻壓縮卡方案 為加快客戶的前期評估和開發需要，富瀚提供了基于 FH8735 的8 路D1，16 路CIF 全實時和16 路D1 非實時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PCI 接口發送到主機。 基于 FH8735 音視頻壓縮卡參考設計的系統示意圖如下： 圖 1 音視頻壓縮卡的系統示意圖 FH8735 音視頻壓縮卡實物如下圖所示： 圖3 FH8735 音視頻壓縮卡 富瀚提供的參考設計包括 FH8735 的Firmware，支持Windows XP/win 7 和Linux 的驅動程序，Windows/Linux SDK 和演示程序，并可以根據用戶具體的應用來修改固件滿足定制化功能。 Windows/Linux SDK 實現了FH8735 的前段視頻輸入類型配置，編碼參數設置、OSD 文本疊加、OSD 圖形疊加、移動偵測、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，該方案的主要特點和優勢如下： 1) 性價比高 FH8735 單芯片即可完成8 路D1,16 路CIF 全實時和16 路D1 非實時的板卡，相比其他的DSP 和ASIC 方案，具有明顯的性價比優勢。 2) 方案開發周期短 該方案的軟硬件設計簡單，軟件方面由于復雜的視音頻編碼完全由硬件完成，并已經有穩定的驅動和SDK，客戶基于驅動和SDK 完成定制化的應用程序。因此能夠縮短開發周期，快速推向市場。 4 結語 FH8735 具有單芯片8 路全D1 的H.264 實時編碼能力，并提供針對視頻監控的視頻處理功能，能顯著地提高客戶產品性能，并減少開發時間，是目前監控市場最具競爭力的新一代高性價比視音頻硬壓縮板卡方案。FH8735 H.264 壓縮板卡方案將會使硬壓縮卡市場進一步普及和擴大。 |
