| 采用FPGA实现广播视频基础设施 |
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| 作者：未知 来源：电子产品世界 点击数：104 更新时间：2008-4-9 |
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高清晰电视(HDTV)视频内容制作以及这些内容在带宽受限广播通道中的传送技术得到了迅速发展，推动了新的视频压缩标准和相关图像处理应用的进展。
视频和图像处理发展趋势
与视频和图像处理相关的HDTV和数字影院等创新技术的发展非常迅速，其推动力量在于图像采集和显示分辨率、高级压缩方法以及视频智能的跨越式进步。广播设备的分辨率在过去几年中有了明显的提高(HDTV—1920×1080象素和数字影院—4096×1714象素)。
高级压缩方法逐步替代了以前的技术，在保持一定质量的前提下，具有更好的数据流性能和压缩比，而且延迟更低。
在过去10年中，数字电视广播行业在标准清晰电视(SDTV)上一直采用MPEG-2标准。H.264-AVC(MPEG4-Part 10)将最终替代MPEG-2，成为SDTV和HDTV的视频编码方案。广播设备生产商必须提供各种编码等级和设备类型以满足目前和今后的需求。除了各种核心视频CODEC设施外，还需要不同类型的视频预处理器和后处理算法来提高客户端的图像质量。
随着分辨率和压缩比的提高，不但需要提高性能，而且还需要非常灵活的系统结构，以便能够迅速进行更新。此外，随着技术的成熟和产量的提高，还需要进一步降低成本。现场可编程门阵列(FPGA)为这些需求提供了解决方案，在新兴的数字视频广播基础设施建设中扮演了重要角色。
广播系统基础设施总体结构
数字广播基础设施主要用于电视演播和移动图像制作演播的视频内容编辑制作。制作处理接口采用SDI将原始视频传送至存储设备或者非线性编辑设备(NLE)，进行视频编辑和特征增强处理。在编码处理过程中，使用MPEG-2、JPEG2000或者H.264压缩经过编辑的视频，然后通过有线、卫星、地面设备或者最新的IPTV网络传送至最终用户。
视频和图像处理系统体系结构
系统体系结构选择包括标准单元ASIC(专用集成电路)、ASSP(专用标准产品)、DSP等可编程解决方案，以及媒体处理器和FPGA等。这些选择都有一定的优缺点，最终选择取决于终端设备要求以及可行的解决方案。理想的体系结构应具有以下特点：高性能、灵活性、更新方便、低开发成本，随着应用的成熟和产量的提高，能够提供低成本移植途径等。
高性能
不仅压缩需要提高性能，预处理和后处理功能也需要提高性能。在很多情况下，这些功能要比压缩算法本身占用更多的性能资源。这些功能的例子有缩放、去隔行、滤波和颜色空间转换等。
广播市场对高性能的需要使得无法采用单处理器体系结构，一个器件达不到其性能要求。目前最先进的DSP速率虽然达到1GHz，但是不能进行H.264 HD解码，而H.264 HD编码要比解码复杂10倍。FPGA是唯一能够解决这一问题的可编程解决方案。在某些情况下，最好的解决方案是结合使用FPGA和外部DSP处理器。
灵活性缩短了产品面市时间，更方便的进行更新
随着技术的发展，体系结构必须足够灵活，并且方便进行更新。在大批量消费类市场的典型设计中，ASSP会很快过时，具有较大的风险。
低开发成本
当考虑到掩模和晶片、软件、设计验证以及布板的成本时，典型90nm标准单元ASIC的开发会高达3千万美金。只有批量非常大的消费类市场能够消化这种开发成本。
降低产品成本的移植途径
随着标准的稳定和产量的增加，必须采用低成本移植方案。这通常意味着使用面向市场的ASSP或者标准单元定制ASIC器件。然而，定制芯片的成本在不断攀升，使得这些解决方案只适用于大批量消费类应用。对于小批量应用，应该考虑FPGA，它和ASSP不同，ASSP可能非常切合功能需求，但是当需求变化时，由于存在过时的可能，目前最好的解决方案将会有很高的风险。
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电子技术 >> CPLD/FPGA >> 应用论文
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