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视频图像处理 CPU+FPGA视频领域应用

作者:九视视频网 来源:www.xiangb.com 发表时间: 2011-11-23

T620E 高清两路DVI/VGA/HDMI音视频采集卡,FPGA内实现的5-Tap缩放和运动自适应去隔行技术进一步保障了画质,耗用CPU时间的缩放和去隔行等图像处理在FPGA内完成,极大的减少了CPU的负担

  随着市场对三网融合及宽带通信需求的增加,消费电子和工业视频市场对低成本、低功耗FPGA的需求将继续增长。由于通信与消费电子应用的融合,以及包括视频和高端音频在内的高水平内容服务的出现,电影制作,网络摄像,视频播出-远程教学-视频会议、远程音视频通信等网络流亚洲人体艺术技术及其应用对音视频图像信号的采集编码压缩提出了更高的要求。

  一个完整的视频图像成像系统不但要具备图像信号的采集功能, 能对图像进行实时显示, 且要求完成图像信号的分析, 处理算法(如图像压缩、图像识别等) 以及图像处理结果的反馈控制。虽然传统的基于ISA,PCI等总线的图像采集卡已经应用非常广泛,但速度慢、处理功能简单。而高速视频图像采集系统则不同,主要由FPGA视频A/D芯片以及PCI-Express x4系统总线构成,高速视频图像采集与处理系统 由视频A/D芯片、FPGA控制模块、数据存储模块、接口模块和PC机应用程序组成。

  FPGA(field programmable gate array)FPGA是现场可编程门阵列,兼顾了实时性与灵活性,FPGA芯片具有提供可编程软件的能力和专业硬件的处理性能。在视频应用中,FPGA芯片可以在个人电脑平台上提供高达10~100倍的处理能力,比如T620E 高清两路DVI/VGA/HDMI音视频采集卡,FPGA内实现的5-Tap缩放和运动自适应去隔行技术进一步保障了画质,耗用CPU时间的缩放和去隔行等图像处理在FPGA内完成,极大的减少了CPU的负担,同时高效率 DMA传输方式进一步解放了CPU的能力,从而让CPU专注与用户指定的工作。

  目前视频处理、通信基础设施等嵌入式系统的需求主要集中在提高性能、降低功耗、减小面积、降低成本方面,未来FPGA发展的主要趋势是提供具有安全、可靠、低功耗特性、并且采用集成技术如嵌入式微控制器、嵌入式快闪存储器以及嵌入式模拟资源的解决方案。

  不同与ASIC,FPGA的灵活性极大程度的保护了用户的资产价值,九视高清两路DVI / VGA / HDMI 采集卡耗用CPU时间的缩放和去隔行等图像处理在FPGA内完成,极大的减少了CPU的负担,同时高效率 DMA传输方式进一步解放了CPU的能力,从而让CPU专注与用户指定的工作,通过Firmware/Driver升级的方式不断给用户提供亚洲男人天堂网2014av的功能和更好的服务

  由于采用FPGA可编程逻辑器件采集与处理数据,对于不同的视频图像信号,只要对FPGA逻辑稍作修改,便可实现信号采集.此款T620E 高清两路高清音视频采集卡,可采集DVI、VGA、HDMI、分量信号,支持DVI视频、VGA视频、Y/Pb/Pr视频、HDMI音视频、CVBS视频等多重视频信号源。同时, 也可根据系统的需要, 控制所采图像的位置和所采图像的大小, 以适合不同场合的需要。

  另外,FPGA 的外围硬件电路简单, 因而在硬件设计中, 可以大大地减小硬件设计的复杂程度。而FPGA 的时序逻辑调试可在软件上仿真实现, 因而大大降低硬件调试难度,提高电路的稳定性。

  第一是FPGA的制造工艺进步,由原来微米级的工艺,转到28纳米。目前主导的28nmFPGA最大可达到100万逻辑单元,首批Virtex-7 2000T FPGA,提供200万个逻辑单元,拥有68亿个晶体管,相当于2000万个ASIC门,是当今世界容量最大的可编程逻辑器件。

  而FPGA替代ASIC的风潮也愈演愈烈。随着芯片工艺技术的不断发展,ASIC设计和制造成本也在不断飙升。28nm的ASIC或ASSP的NRE成本超过5000万美元,而且一旦修改ASIC则可能把成本再增加近一半。

  第二是亚洲男人天堂网2014av的I/O电源。

  FPGA最初由最基本的结构逐步添加存储器,然后增加一些软硬件和处理器。在FPGA中实现高速、高效率的DDR3控制器是一项艰巨的任务。直到最近,只有少数高端(昂贵)的FPGA有支持与高速的DDR3存储器可靠接口的块。FPGA会采用多种技术提高它的性能。大家知道我们一般用FPGA的方式,在PCB板上都采用CPU+FPGA的结构。

  在FPGA中加上处理器的功能远比处理器加上FPGA的功能更好

  由于通信与消费电子应用的融合,以及包括视频和高端音频在内的高水平内容服务的出现,许多嵌入式应用对处理器性能的要求开始大幅提高。FPGA架构嵌入处理器的原因是ARM等成人综合网提供一些处理器IP,可以获得授权,但FPGA成人综合网没有授权IP,因此在FPGA里嵌入处理器更容易,也更有优势。此外,在工具上,FPGA有软件开发工具,可以做硬件处理,这不是一时可以开发出来的。

  在FPGA中加上处理器的功能远远比处理器加上FPGA的功能更容易、更好。因此适合用来做图像处理以下类型的处理适于通过FPGA得到最佳性能:视频混合/叠加;同步压缩/解压;数据格式的转换/转码;多频道同时输出系统的IP、DVB/ATSC规格封包/流处理;视频提取、解压、多频道广播;视频增强:减噪、色像稳定、分辨率增强等;视频、音频和其他数据流处理。

  继续追求低成本、低功耗和小封装

  FPGA的创新将继续把重点放在降低器件的成本和功耗上,这将使FPGA能够广泛用于大批量的产品和应用,包括移动通信和消费电子产品。在这些市场中,FPGA可以取代多数ASIC和ASSP的设计解决方案。由于降低了成本和功耗,FPGA器件成为针对移动和消费电子产品的现实设计的替代品。

  为处理亚洲男人天堂网2014av的数据以及达到更高的处理能力,摄像机制造商正在寻求更高的像素密度和高动态范围(HDR),这带动了对HDR摄像机的需求。

  FPGA进入视频领域是从国外的机器视觉起步的,因为机器视觉没有ASIC可用,所以采用FPGA。除高清之外,视频监控对智能化的要求也越来越高,而目前FPGA在视频监控应用中正呈现取代ASIC、DSP的态势,这是因其比较灵活,而且高清摄像以CMOS传感器为主,其更新换代快,如果采用ASIC,可能跟不上CMOS发展的步伐。这意味着我们需要向市场提供器件,提供更高的处理能力,以便处理由兆像素图像传感器和HDR处理需求结合所带来的大量数据的增加。

  FPGA的优势在于:一是灵活性,因为智能分析算法需要并行化,要求处理速度快,而FPGA可胜任;二是其价格也有一定优势。aⅴ黄色视频网站线上看视频监控市场目前还偏重于中低端市场,对成本要求更高,因而还需要FPGA原厂提供性价比更高的FPGA,并且要设计更高效的算法。此外,在电源芯片、存储器等芯片也考虑兼顾性能和成本。未来视频监控网络摄像智能化和高清化的发展趋势将对FPGA带来更大的需求,但目前有的FPGA系统软件好,但硬件可靠性不高;有的则相反,需要FPGA进一步创新和完善。

  基于FPGA的解决方案让我们能在最短时间内开发出完整的产品方案,并且便于未来快速提升性能,九视PCIIE接口的高速高清视频采集解决方案,提供一种灵活的、更为现实,而且投入少,见效快方式。还为客户提供各种各样的网上指导资料,包括产品文档、技术和应用文章。

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