FPGA在廣播視頻中的應用

3.個人電腦的長處和局限

個人電腦的能力不斷得到提高，現已達到可實時處理單視頻流、壓縮單視頻流，并將其存儲在硬盤上，進行解壓并播放標準畫質流。盡管如此，個人電腦的帶寬遠遠不能夠處理許多非壓縮視頻流的視頻處理、末端視頻發布的處理、實況轉播處理和其他高畫質的視頻處理。

目前，進行非壓縮視頻處理的難點在于解決來自各廠家的無數的專業處理板的矛盾。這些專業處理板能夠完成它們某種特定的功能，但不能靈活地增加新功能，而當你需要多個功能時，你需要對不同廠家完全不同的處理板進行協調。

市場需要的是一種具有靈活性的，在一臺個人電腦上可處理非壓縮視頻的平臺。它能夠提供像高端系統的專業設備所具有的處理威力和低端個人電腦系統具有的低價格。

4.視頻處理中的FPGA

由Altera或其他公司生產的

FPGA芯片具有提供可編程軟件的能力和專業硬件的處理性能。在視頻應用中，FPGA芯片可以在個人電腦平臺上提供高達10～100倍的處理能力，而且當用戶需要更改系統的功能時，只需重新下載一個文件以修改用戶的硬件配置，1秒鐘就可完成用戶的硬件升級。歡迎轉載，本文來自電子發燒友網(http://www.elecfans.com/)


雖然FPGA技術早已被應用于廣播視頻業界，但到目前為止，這類應用大多局限于專業平臺上的特定功能，只有很少的應用于個人電腦PCI板上的特定功能。

盡管如此，近年來FPGA的處理能力還是得到了迅猛地發展。現在已經進化到了一個芯片可執行一個板的功能，或者說一個芯片可執行一個系統的功能（SoC）的地步。因為在一塊PCI板上可安裝多個FPGA芯片，這就使在一塊板上開發一個等同于一臺專業設備的完整系統成為可能。

另外，在現有的技術下，標準的視頻處理功能模塊可以被下載到一個新型的高處理能力的FPGA芯片中。這些模塊就如同組成一個專業設備中的多個功能模塊。也就是說，現在的一個芯片就可以包含整個系統，而不需要像以前一樣由一臺專業設備來實現。

這一開發方式較之開發專業設備系統有如下優越性：低得多的開發成本；低得多的系統成本；用戶設計和升級極其方便；可直接使用個人電腦平臺的應用軟件。

5.開發“個人電腦+FPGA”平臺

當使用“個人電腦+FPGA”算法設計視頻系統時，最重要的是決定哪些處理在FPGA中運行，哪些處理在個人電腦上運行。一般來講，最佳的系統設計是所有的高速數據流通過FPGA，而不通過個人電腦。個人電腦可用于數據流管理和一些比較低的數據輸出功能，例如插入疊加數據。

以下類型的處理適于通過FPGA得到最佳性能：視頻混合/疊加；同步壓縮/解壓；數據格式的轉換/轉碼；多頻道同時輸出系統的IP、DVB/ATSC規格封包/流處理；視頻提取、解壓、多頻道廣播；視頻增強：減噪、色像穩定、分辨率增強等；視頻、音頻和其他數據流處理。

基于一個FPGA芯片的板可處理合計高達500MB的帶寬（相當于一個高畫質非壓縮數據流或4個標準畫質非壓縮數據流）。

如果用戶需要，一臺個人電腦可攜帶多塊處理板，一臺塔式rack-mount服務器可包含多臺個人電腦。

這一設計方法應用十分廣泛，從可處理幾個SDI數據流的小型個人電腦直到處理上百個數據流的塔式服務器都可勝任。

6.“個人電腦+FPGA”平臺的應用

使用以上“個人電腦+FPGA”平臺的算法，對于以下類型的應用可提供低成本、高效率的解決方案：局部網、娛樂、萬維網、有線電視的視頻點播服務器；定時重播服務器；延時；體育節目和其他節目的視頻實況制作；ATSC/DVB 數據廣播；社區服務系統、當地新聞/天氣預報、有線網上購物；互聯網的合作交流頻道；多頻道衛星接受設備；節目制作和插入廣告設備；區域性視頻發布系統。

7.介紹： Tsunami板上視頻平臺

Avvida 公司的Tsunami PCI板和Wave開發工具包可使用戶快速開發并量產他們的產品。

Tsunami廣播處理板包括：最多達6個SDI接口；最多達5個FPGA芯片，每個芯片擁有4個高速內存，能夠實現多種視頻處理功能；通過PCI總線與個人電腦的高帶寬內存存取；一個數字視頻輸入接口，從個人電腦到Tsunami廣播板的傳送速率可達300Mbps。