用Xilinx FPGA適應(yīng)不斷變化的廣播視頻潮流

　　CCD攝像機(jī)與VoIP應(yīng)用

　　超高速、超高靈敏度廣播攝像機(jī)能夠捕獲清晰、平滑、可慢動(dòng)作回放的視頻(即使在低光照的環(huán)境下)，對(duì)錄制夜間職業(yè)棒球比賽之類的活動(dòng)極其有用。這種攝像機(jī)能把快速移動(dòng)的現(xiàn)象(如球棒擊球瞬間的系列動(dòng)作)拍攝下來(lái)，而普通肉眼則難以企及。以慢動(dòng)作播放這些事件能大大改善電視觀眾的體驗(yàn)。

　　如圖1所示的電荷耦合器件(CCD)攝像機(jī)使用FPGA實(shí)現(xiàn)信號(hào)綜合處理和顏色處理，并連接到CCD驅(qū)動(dòng)器。CCD驅(qū)動(dòng)器反過(guò)來(lái)驅(qū)使CCD、機(jī)械快門(mén)控制并觸發(fā)控制。模數(shù)轉(zhuǎn)換器將輸入視頻信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字格式，然后將其存儲(chǔ)到片外存儲(chǔ)器。當(dāng)整幀數(shù)據(jù)的傳輸完成后，FPGA將存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)綜合，并使用HD-SDI標(biāo)準(zhǔn)將其發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)中。從觸發(fā)到HD-SDI輸出所需的處理時(shí)間為1秒或更少。FPGA還可控制存儲(chǔ)器和ADC(模數(shù)轉(zhuǎn)換器)。

　　圖1：電荷耦合器件(CCD)攝像機(jī)使用FPGA實(shí)現(xiàn)信號(hào)綜合處理和顏色處理，并連接到CCD驅(qū)動(dòng)器。

　　CCD驅(qū)動(dòng)器反過(guò)來(lái)驅(qū)使CCD、機(jī)械快門(mén)控制并觸發(fā)控制。

　　一些視頻制作中心開(kāi)始使用以太網(wǎng)(Ethernet)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳輸水晶般剔透清晰的HD流。圖像經(jīng)過(guò)預(yù)處理和后處理，從而低延遲、實(shí)時(shí)地提高畫(huà)面質(zhì)量，然后使用各種編碼和解碼標(biāo)準(zhǔn)傳輸?shù)骄W(wǎng)絡(luò)中。由于流量很大且速率也非常快，所以數(shù)據(jù)必須經(jīng)過(guò)壓縮。例如，以30fps的速度傳輸1920x1080像素一次，在非壓縮情況下所需數(shù)據(jù)速率達(dá)1.5Gbps。再添上多通道，所需速率就更高了。

　　針對(duì)應(yīng)用優(yōu)化的FPGA具有嵌入式DSP模塊、片上和片外存儲(chǔ)器、豐富的邏輯應(yīng)用，可構(gòu)筑橋接功能，加上以太網(wǎng)和HD-SDI連接功能，對(duì)于創(chuàng)建上述系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，無(wú)疑是理想的解決方案。FPGA讀取HD-SDI連接上顯示的數(shù)據(jù)，然后對(duì)其進(jìn)處理。編解碼器(如H.264)可用于壓縮數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)然后轉(zhuǎn)換為以太網(wǎng)包，并包含在接收端進(jìn)行解碼所需的適當(dāng)頭(header)信息，最后使用MAC發(fā)送到以太網(wǎng)鏈路。