音視頻壓縮卡是數(shù)字視頻監(jiān)控的重要產(chǎn)品，主要有軟壓縮卡和硬壓縮卡。軟壓縮卡，由于PCI總線數(shù)據(jù)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(wěn)定性較差。
1 前言
音視頻壓縮卡是數(shù)字視頻監(jiān)控的重要產(chǎn)品，主要有軟壓縮卡和硬壓縮卡。軟壓縮卡，由于PCI總線數(shù)據(jù)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(wěn)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(fā)門檻高;早期的ASIC芯片沒有滿足監(jiān)控市場的特殊需求，比如說動態(tài)偵測、時間戳疊加、屏幕遮擋、動態(tài)調(diào)整幀率等，使得早期的ASIC方案在壓縮卡產(chǎn)品中反應平平。
隨著視頻監(jiān)控產(chǎn)品的規(guī)格化，ASIC方案在成本和穩(wěn)定性方面逐漸顯露出優(yōu)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(fā)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，F(xiàn)H8735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(jù)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(shù)字視頻。除此之外，F(xiàn)H8735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(jù)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，F(xiàn)H8735提供兩路完全獨立的標準I2C接口，以應對可能出現(xiàn)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(tǒng)，安防監(jiān)控等需要高分辨率或者多路視頻編碼的領域。
FH8735的系統(tǒng)方框圖如下圖所示：[nextpage]
和其他同類型芯片相比，F(xiàn)H8735主要技術優(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。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，F(xiàn)H8735接近JM11.0的視頻編碼質(zhì)量。
2)針對視頻監(jiān)控的視頻處理功能
為了滿足數(shù)字視頻監(jiān)控的特殊功能需求，F(xiàn)H8735提供了靈活的視頻編碼選項和專門的數(shù)字視頻處理功能。可以在編碼的同時修改分辨率、碼流、幀結構等編碼參數(shù)。在壓縮過程中可強制關鍵幀輸出、改變幀率、量化系數(shù)、分辨率、碼流、幀結構而無須停止、啟動壓縮編碼。另外，F(xiàn)H8735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(nèi)部有兩組獨立的DDR控制器，可以接兩組外部DDR SDRAM。根據(jù)實際系統(tǒng)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(shù)(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)過精心優(yōu)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(zhì)量的同時，又使得編碼器輸出的碼率平滑和穩(wěn)定，保證網(wǎng)絡傳輸?shù)男屎头€(wěn)定性。特別是ABR算法，因其算法的創(chuàng)新性和實用性，獲得了一項國家專利認證。[nextpage]
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(fā)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(fā)送到主機。
基于FH8735音視頻壓縮卡參考設計的系統(tǒng)示意圖如下：
圖1 音視頻壓縮卡的系統(tǒng)示意圖
FH8735音視頻壓縮卡實物如下圖所示：
圖2 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(qū)動程序，Windows/Linux SDK和演示程序，并可以根據(jù)用戶具體的應用來修改固件滿足定制化功能。[nextpage]
Windows/Linux SDK實現(xiàn)了FH8735的前段視頻輸入類型配置，編碼參數(shù)設置、OSD文本疊加、OSD圖形疊加、移動偵測、區(qū)域屏蔽和預覽YUV數(shù)據(jù)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(yōu)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(yōu)勢。
2)方案開發(fā)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(jīng)有穩(wěn)定的驅(qū)動和SDK，客戶基于驅(qū)動和SDK完成定制化的應用程序。因此能夠縮短開發(fā)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(jiān)控的視頻處理功能，能顯著地提高客戶產(chǎn)品性能，并減少開發(fā)時間，是目前監(jiān)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。
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