Xilinx Smarter Vision解決方案：讓您擁有完美的視覺(jué)享受

在過(guò)去30年，消費(fèi)者目睹了電視廣播以及我們總體上訪問(wèn)媒體方式的巨大而又快速的轉(zhuǎn)變。如果您是從上個(gè)世紀(jì)70年代走過(guò)來(lái)的，你就可以看到電視從過(guò)去到現(xiàn)在有多么明顯的進(jìn)步。那時(shí)模擬廣播僅提供三個(gè)主要頻道，畫(huà)質(zhì)只相當(dāng)于信號(hào)鏈中最弱的一鏈。從拍攝現(xiàn)場(chǎng)的攝像頭到電視機(jī)，需要經(jīng)過(guò)演播室和數(shù)不清的天線。至少?gòu)慕裉斓臉?biāo)準(zhǔn)來(lái)看，畫(huà)質(zhì)并不優(yōu)美。

有了如今卓越的數(shù)字廣播技術(shù)，廣播鏈上的每一點(diǎn)都明顯復(fù)雜得多，但得到的畫(huà)質(zhì)卻呈指數(shù)級(jí)提升。更值得注意的是，專家們說(shuō)我們還什么都沒(méi)有看到。在今后十年中，采用Smarter Vision技術(shù)(比如支持4K2K分辨率的電視)以及配套廣播和專業(yè)音頻/視頻技術(shù)，將為消費(fèi)者提供更加身臨其境的視覺(jué)體驗(yàn)。這些Smarter Vision技術(shù)也讓廣播商和電信運(yùn)營(yíng)商變得更智慧，能夠根據(jù)觀眾成員的個(gè)人口味定制節(jié)目編排和銷售廣告。而且這些Smarter Vision技術(shù)能讓廣播商提升運(yùn)營(yíng)效率，幫助他們降低運(yùn)營(yíng)費(fèi)用。此外，在攝像機(jī)中將智能視覺(jué)和視頻分析及元數(shù)據(jù)相結(jié)合，可加快后期制作工作。這種組合還有助于視頻的存檔和數(shù)據(jù)挖掘，這樣日后制片人就能夠輕松找到節(jié)目制作所需的特定視頻內(nèi)容。

為幫助企業(yè)加快將更智能廣播技術(shù)投放市場(chǎng)，賽靈思目前正在推出根據(jù)廣播設(shè)備制造商特定需求量身定制的Smarter Vision解決方案。

廣播產(chǎn)業(yè)環(huán)境一覽

賽靈思在廣播創(chuàng)新方面發(fā)揮著核心作用

從支持早期標(biāo)準(zhǔn)制定和批準(zhǔn)開(kāi)始，再?gòu)脑O(shè)計(jì)構(gòu)思到實(shí)現(xiàn)，從原型開(kāi)發(fā)直至生產(chǎn)，賽靈思FPGA長(zhǎng)期以來(lái)一直在眾多重大廣播創(chuàng)新中發(fā)揮著核心作用。賽靈思器件具有高度的靈活性、可擴(kuò)展性和性能，能夠更快地適應(yīng)不斷發(fā)展變化的要求，從而可降低推出新產(chǎn)品、新功能的風(fēng)險(xiǎn)，再加上現(xiàn)場(chǎng)升級(jí)功能，還可延長(zhǎng)設(shè)備的市場(chǎng)生命周期。實(shí)際上，十多年來(lái)賽靈思一直在竭誠(chéng)滿足設(shè)備開(kāi)發(fā)商的需求，其業(yè)界領(lǐng)先技術(shù)在數(shù)字廣播行業(yè)的發(fā)展演進(jìn)過(guò)程中留下了豐功偉績(jī)。

在賽靈思器件輔助下的十余年廣播創(chuàng)新

賽靈思 — 讓視頻設(shè)備更智能

為更好地服務(wù)于廣播和專業(yè)音頻/視頻市場(chǎng)的創(chuàng)新者，賽靈思正在推出一系列All Programmable Smarter Vision解決方案。賽靈思的28nm All Programmable FPGA、SoC和3D IC已為廣播行業(yè)的Smarter Vision解決方案奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。為輔助這些器件，賽靈思提供一個(gè)由Vivado設(shè)計(jì)套件中的Vivado™ HLS(高層次綜合)工具、IP Integrator工具、OpenCV(計(jì)算機(jī)視覺(jué))庫(kù)、SmartCORETM IP和專用開(kāi)發(fā)套件組成的配套基礎(chǔ)設(shè)施。

Vivado HLS工具使客戶能夠用C/C++語(yǔ)言開(kāi)發(fā)出高度復(fù)雜的算法，并將其轉(zhuǎn)換為VHDL和Verilog文件，然后在賽靈思All Programmable器件上的FPGA邏輯中運(yùn)行。對(duì)針對(duì)ZynqTM-7000 All Programmable SoC的設(shè)計(jì)，這款工具特別有效。因?yàn)橛脩裟軌蛟谠撈骷腁RM®雙核CortexTM-A9 MPCoreTM處理器上運(yùn)行自己的算法，然后用Vivado HLS工具將每種算法的部分或者全部編譯為HDL，并在器件的FPGA邏輯部分運(yùn)行。這樣做，他們就能夠發(fā)現(xiàn)什么樣的組合或配置最適合在自己的應(yīng)用上運(yùn)行，讓自己的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)更優(yōu)異的總體系統(tǒng)性能。

針對(duì)廣播應(yīng)用的賽靈思Smarter Vision解決方案的另一個(gè)重要組成部分，是賽靈思對(duì)OpenCV庫(kù)的支持。OpenCV是OpenCV.org提供的業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)算法庫(kù)，主要用于智能攝像頭和傳感器等嵌入式視覺(jué)應(yīng)用。世界各地的嵌入式視覺(jué)開(kāi)發(fā)商都在積極地為這個(gè)開(kāi)源庫(kù)貢獻(xiàn)新的算法，到目前它已經(jīng)包含用C、C++、Java和Python編寫(xiě)的2,500多種算法。庫(kù)中的算法復(fù)雜程度不一，從簡(jiǎn)單的圖像過(guò)濾器等函數(shù)，到動(dòng)作檢測(cè)等分析用高級(jí)函數(shù)，無(wú)所不包。用戶可用C或C++編寫(xiě)這些算法，將函數(shù)調(diào)用從OpenCV改為HLS，然后使用HLS綜合或者編譯算法為RTL代碼，經(jīng)優(yōu)化后實(shí)現(xiàn)在Zynq-7000 All Programmable SoC的邏輯部分。

賽靈思開(kāi)源庫(kù)的推出，實(shí)際上已經(jīng)幫助客戶領(lǐng)先一步。賽靈思使用Vivado HLS，已經(jīng)對(duì)OpenCV庫(kù)中30多種最常用的嵌入式視覺(jué)算法進(jìn)行了編譯?？蛻艨裳杆僭谙到y(tǒng)級(jí)對(duì)處理器和邏輯進(jìn)行權(quán)衡取舍，并立即讓它們?cè)赯ynq-7000 All Programmable SoC上運(yùn)行，獲得針對(duì)其給定應(yīng)用的理想系統(tǒng)。

此外，賽靈思Smarter Vision解決方案包括一個(gè)專為為廣播應(yīng)用量身定制的SmartCORE IP庫(kù)。隨著SmartCORE IP的推出，使用包括SMPTE2022在內(nèi)的IP視頻傳輸標(biāo)準(zhǔn)智能地傳輸媒體內(nèi)容現(xiàn)在成為可能。該IP內(nèi)核通過(guò)使用前向糾錯(cuò)(FEC)功能，可提高廣域分配鏈路的穩(wěn)健可靠性。而IEEE以太網(wǎng)AVB(音頻/視頻橋接)提供另一種SmartCORE可通過(guò)嚴(yán)格的時(shí)序、同步和有保證的帶寬可用性，在局域網(wǎng)中(比如演播室或是體育館)保證服務(wù)質(zhì)量。這些基于標(biāo)準(zhǔn)的內(nèi)核可確保有價(jià)值內(nèi)容能夠以較低的資本及運(yùn)營(yíng)費(fèi)用完成傳輸，同時(shí)不影響交付質(zhì)量或互操作性。

賽靈思器件還能支持新興顯示標(biāo)準(zhǔn)盡早采用，比如Display Port 1.2和即將推出的HDMI 2.0視頻/數(shù)據(jù)接口標(biāo)準(zhǔn)。HDMI 2.0視頻/數(shù)據(jù)接口標(biāo)準(zhǔn)預(yù)計(jì)將實(shí)現(xiàn)在所有的4K專業(yè)顯示器和電視機(jī)中。通過(guò)這些接口，能夠讓您在家中獲得更加逼真、身臨其境的觀賞體驗(yàn)。更高分辨率的屏幕加上4K乃至更高的幀速率，正在市場(chǎng)上形成一股違反直覺(jué)的趨勢(shì)。也就是說(shuō)現(xiàn)在消費(fèi)者可以坐在更加貼近大屏幕的地方，享受更加生動(dòng)、有趣的視覺(jué)體驗(yàn)。同時(shí)，HEVC(高效率視頻編碼)等編解碼器的興起，將首先通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)向住戶提供豐富的4K內(nèi)容，然后是通過(guò)傳統(tǒng)的線纜、衛(wèi)星和地面方式傳輸。

為更快地開(kāi)發(fā)這些Smarter Vision系統(tǒng)，客戶可使用IP Integrator工具，將SmartCORE IP套件提供的IP核和OpenCV庫(kù)提供的算法實(shí)現(xiàn)到他們的設(shè)計(jì)中。這種新型即插即用IP環(huán)境能讓用戶在圖形化環(huán)境或者命令行環(huán)境(如果他們喜歡)中工作。

IP Integrator不僅具有器件感知能力，也有套件感知能力。所以當(dāng)設(shè)計(jì)人員選用賽靈思Zynq-7000 SoC視頻及成像套件，并在IP Integrator中實(shí)例化Zynq-7000 All Programmable SoC處理系統(tǒng)時(shí)，Vivado設(shè)計(jì)套件會(huì)用正確的外設(shè)、驅(qū)動(dòng)程序和存儲(chǔ)器映射來(lái)預(yù)先配置處理系統(tǒng)，為開(kāi)發(fā)板件提供支持。嵌入式設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)現(xiàn)在能夠針對(duì)雙核ARM處理系統(tǒng)和高性能FPGA邏輯，更加迅速地識(shí)別、重用和集成IP軟/硬核。

用于廣播的Smarter Vision參考設(shè)計(jì)平臺(tái)

賽靈思提供的廣播專用設(shè)計(jì)平臺(tái)將制造商所需的所有軟/硬件集成在一起，以便迅速構(gòu)建不同系統(tǒng)并全面驗(yàn)證各種視頻創(chuàng)建及分配應(yīng)用的性能。

賽靈思廣播參考設(shè)計(jì)和SmartCORE IP可滿足對(duì)更高系統(tǒng)存儲(chǔ)器帶寬、更高多通道視頻性能以及更低功耗的需求。賽靈思平臺(tái)可簡(jiǎn)化全套廣播音頻視頻解決方案的開(kāi)發(fā)。這包括智能傳輸接口(如為標(biāo)清(SD)、高清(HD)、3G-SDI(全高清)標(biāo)準(zhǔn)提供支持的SMPTE串行數(shù)字接口(SDI))，以及通過(guò)最新10Gb IP視頻傳輸、DisplayPort 1.2和即將推出的HDMI 2.0接口標(biāo)準(zhǔn)整合多個(gè)SDI通道。HD MI 2.0接口可支持4Kp60視頻，而目前的HDMI 1.4a可支持4Kp30視頻。賽靈思已經(jīng)開(kāi)發(fā)出的實(shí)時(shí)視頻引擎(RTVE)使用包括逐行掃描、縮放器和屏幕視控系統(tǒng)在內(nèi)的多個(gè)SmartCORE IP核，運(yùn)用先進(jìn)的SmartCORE視頻DMA引擎，將視頻緩存到存儲(chǔ)器中，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)多條視頻處理鏈路的支持。這些SmartCORE也支持最新版本的H.264和H.265/HEVC編解碼器，以實(shí)現(xiàn)全高清和4K視頻。

賽靈思針對(duì)廣播音頻、視頻和網(wǎng)絡(luò)連接應(yīng)用提供的通用平臺(tái)方法能夠提升廣播設(shè)備工程師的工作效率。這些設(shè)計(jì)人員可以把精力重點(diǎn)放在創(chuàng)造新的和改進(jìn)已有的視頻處理及編解碼器算法上，不必花費(fèi)大量時(shí)間執(zhí)行繁瑣的日常工作，比如實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)接口或存儲(chǔ)器基礎(chǔ)設(shè)施等。如果能夠開(kāi)發(fā)出性能卓越且材料清單(BOM)成本極具競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)的定制器件，必將開(kāi)啟整個(gè)廣播市場(chǎng)的創(chuàng)新之門(mén)。與差異化不高的標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)成ASSP解決方案，以及需要大訂貨量和高額前期開(kāi)發(fā)成本的ASIC不同，賽靈思FPGA，尤其是Zynq-7000 All Programmable SoC，在軟/硬件性能、特性與功能以及系統(tǒng)集成方面實(shí)現(xiàn)了最佳平衡。這樣，賽靈思器件既提供了快速適應(yīng)要求所需的靈活性，也提供了創(chuàng)新所需的自由度。

通過(guò)創(chuàng)新實(shí)現(xiàn)廣播行業(yè)轉(zhuǎn)型

在過(guò)去十年里，賽靈思All Programmable解決方案已助力廣播行業(yè)創(chuàng)造并向市場(chǎng)推出不計(jì)其數(shù)的創(chuàng)新型視頻、音頻和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。實(shí)際上，每當(dāng)您打開(kāi)您的電視，很可能您聽(tīng)到的音頻和看到的視頻內(nèi)容就是通過(guò)使用賽靈思FPGA的設(shè)備傳輸?shù)?。賽靈思致力于通過(guò)推出廣泛系列廣播專用平臺(tái)，幫助廣播設(shè)備制造商迅速向市場(chǎng)推出新一代創(chuàng)新產(chǎn)品。這些解決方案包括最高質(zhì)量的音頻視頻編解碼器、超越高清的實(shí)時(shí)視頻處理、用于單位通道低成本傳輸和調(diào)制的高速DSP，可以滿足多標(biāo)準(zhǔn)視頻、音頻和網(wǎng)絡(luò)接口要求。這些Smarter視覺(jué)功能可確保帶來(lái)無(wú)限的行業(yè)創(chuàng)新。使用Vivado HLS、IP Integrator和Zynq-7000 All Programmable SoC，可讓產(chǎn)品以前所未有的速度快速上市。

有了如此豐富而全面的平臺(tái)，廣播和專業(yè)音頻視頻設(shè)備工程師能夠集中精力實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品差異化，并利用新興的先進(jìn)技術(shù)進(jìn)行創(chuàng)新，從而有可能以全新的令人振奮的方式推動(dòng)整個(gè)廣播行業(yè)不斷向前發(fā)展。由于廣播行業(yè)對(duì)其它市場(chǎng)影響重大，廣播視頻技術(shù)的成功轉(zhuǎn)型必定會(huì)給其它視頻市場(chǎng)乃至整個(gè)電子行業(yè)帶來(lái)積極影響，從而進(jìn)一步豐富我們的生活。