基于低成本FPGA的高清低碼流H.264攝像機SoC參考設計

　　● OSD顯示

　　可以疊加2048位圖像，圖像以宏塊為單位，結構可以有128x1、64x2、32x4、16x8、8x16、4x32、2x64、1x128等選擇，在屏幕的位置可以設置;

　　● 區域管理

　　可以定義隱私區域、運動檢測區域等;

　　② 編碼處理

　　● 編碼格式

　　用H.264 main profile with cabac算法編碼，可以提高壓縮率，減少碼流;由于完全實現H.264的全部算法需要大量的資源，需要很大容量的FPGA，這是不現實的，如我們用1個測試序列做過測試，2個參考幀比1個參考幀的壓縮率提高了5%，但是2個參考幀的處理要比1個參考幀的處理需要多遠不止5%的資源，對于一些很復雜而壓縮 率提高不多的方法我們暫時不采用，降低碼流是1個系統性的工作，需要從多個環節考慮;另外我們必須保證算法的準確，以免在解碼端產生誤差;

　　● 編碼能力

　　最大為1280x720x25fps，如果需要同時編碼多路碼流，需要考慮3路碼流的每秒宏塊編碼數量之和不能大于90000，如 1280x720x23fps+320x180x23fps，1136x640x24fps+568x320x24fps+284x160x24fps 等;

　　● 圖像質量控制

　　編碼量化參數調整范圍：24~41，值小碼流大，圖像質量好，值大碼流小，圖像質量差;

　　● 碼流控制

　　碼流控制方式為CBR，控制平均碼流;

　　③ 網絡處理

　　● 網絡速度峰值

　　目前網絡接口使用全雙工100M以太網，由于圖像的編碼數據量是不均勻的，I幀的編碼數據量大，P幀的編碼數據量小，所以數據量呈脈沖式分布，在傳輸I幀的 編碼數據時盡量采用大的網絡速度有利于減少延遲，但是應該考慮到ADSL的承受能力，可以設置1~70M的網絡速度峰值;

　　● 碼流均值

　　碼流均值是1秒種傳送的數據量，可以設置16Kbps~8128Kbps的碼流均值;CBR的碼流控制方式就是根據碼流均值來進行的;

　　● 碼流緩沖

　　由于編碼數據量呈脈沖式分布，當編碼的數據產生速度高于網絡速度峰值時，編碼數據就需要緩存在LP DDR SDRAM，否則就會丟失;

　　● 協議

　　TCP、RTP、RTSP、DHCP、NTP、HTTP、FTP、SMTP和DDNS;

　　④ 管理

　　● NIOS II

　　NIOS II是內置CPU，運行ucLinux，負責媒體流數據的緩沖和打包發送;

　　● 參數(通過WEB提供)

　　接收參數設置和更新，保留2份參數，1份是出廠時的參數，1份是實際使用的參數，在正常加電時實際使用的參數起作用，按復位鍵時出廠時的參數起作用;

　　● 升級(通過WEB提供)

　　FLASH里面保存兩個配置數據，1個是出廠時的配置數據，1個是升級后的配置數據，當按復位鍵和升級配置數據加載失敗時按出廠時的配置數據進行加載，否則按升級配置數據加載;

　　● 報警接口(通過WEB提供)

　　提供報警信號的上傳功能;

　　⑤ 音頻

　　支持雙向64kbits ALaw和16kbits/32kbitsADPCM的收發，聲音偵測。

　　5. 結束語

　　用FPGA作為SoC的高清低碼流H.264攝像機已經完成設計，達到設計目標，視頻質量清晰流暢，完全滿足智能手機作為監控終端的要求。