引言
在安防監(jiān)控、民航管理和海事等應用系統(tǒng)中，需要對高分辨率圖形圖像綜合視頻進行采集、壓縮、記錄，以便在可能出現(xiàn)的事故和問題后，可以再現(xiàn)其過程的實景和操作，實現(xiàn)對責任和原因的分析和追查。但要對高分辨率圖形圖像視頻完成采集和壓縮，需要解決視頻數(shù)據(jù)量龐大和壓縮平臺的效率、可靠性、適應性等問題。
1 總體設計
基于FH8735視音頻編碼器的高分辨率圖形圖像壓縮方案由采集電路、時鐘電路、FH8735壓縮電路、網(wǎng)絡接口和電源電路等組成。方案總體框圖如圖1所示。
圖1內(nèi)各部分電路介紹如下：
(1)視頻采集電路。由輸入匹配和視頻采集電路組成，完成高分辨率視頻的采集;
(2)時鐘電路。由高性能晶振組成，為視頻采集電路和FH8735提供穩(wěn)定的時鐘;
(3)FH8735壓縮電路。由FH8735音視頻編碼器、DDR存儲器組成，完成視頻的壓縮處理，并提供PCI接口和網(wǎng)絡接口控制;
(4)網(wǎng)絡接口。外置PHY芯片，提供以太網(wǎng)接口;
(5)電源電路。為各功能電路提供所需電源。
2 主要設計
2.1 視頻采集電路
視頻采集電路以TI公司視頻圖像解碼器TVP7002為核心組成，TVP7002作為一款高性能的視頻圖像解碼器，具有以下一些主要功能和性能特點：
(1)DC精度：8/10位;
(2)模擬增益范圍：-6～6dB;
(3)輸入分量視頻信號分辨率：480i/576i～1080p;
(4)輸入圖形信號分辨率：VGA～UXGA;
(5)數(shù)字視頻輸出格式：YCbCr 4：2：2及RGB/YCbCr 4：4：4;
(6)I2C總線接口。
以視頻圖像解碼器TVP7002為核心組成的視頻采集電路設計如圖2所示：
VGA視頻輸入后，經(jīng)過信號匹配與濾波，即可接入TVP7002解碼器。TVP7002解碼器的工作狀態(tài)由FH8735視音頻編碼器通過I2C總線根據(jù)信號特性和處理要求設置。
2.2 FH8735視頻壓縮
FH8735是富瀚微電子公司開發(fā)的一款高性能的音視頻編碼芯片，其主要技術特點如下：
(1)編碼標準：ITU-T rrcommendation H.264 ISO/IEC 14496-10 advanced video coding standard(MPEG4 Part 10)，支持H.264 Main Profile和Baseline Profile;
(2)支持最大分辨率：2048×1024;
(3)支持1路1080i高清/2路720pi高清/8路D1輸入;
(4)8路I2S輸入接口;可配置為主模式和從模式;
(5)PCI接口，32bit，時鐘頻率33/66MHz;
(6)2個獨立的DDR SDRAM控制器，每個控制器字寬為32bit;
(7)一個MII/RMII接口支持100/10Mbps兩種速度，完全兼容IEEE802.3規(guī)范;
(8)一路視頻輸出接口，符合BT.656視頻標準;
(9)2個獨立的I2C接口;
(10)JTAG下載調(diào)試接口;
(11)16根雙向GPIO。
FH8735支持H.264 Main profile和Baseline profile視頻壓縮格式，可以進行8路標清480i/576i實時編碼，也可以對一路1080i、兩路720p的高清信號實時編碼。除了高性能的視頻編碼能力，F(xiàn)H8735提供了豐富的視頻預處理功能，對輸入視頻進行deinterlace、de-noise、OSD疊加、縮放、移動偵測等處理。為了配置外接的視頻和音頻接收芯片，F(xiàn)H8735提供兩路完全獨立的標準I2C接口，以應對可能出現(xiàn)的外部設備I2C地址沖突。作為編碼協(xié)處理器，F(xiàn)H8735配備了靈活的主機接口，主機可以通過PCI或者HPI接口與FH8735進行控制和狀態(tài)信息的通信，或訪問FH8735外接DDR SDRAM。FH8735內(nèi)部有兩組獨立的DDR控制器，可以根據(jù)實際系統(tǒng)對編碼器性能的需求配置一組或兩組外部DDR SDRAM。[!--empirenews.page--]
為了滿足某些應用對預覽視頻的需求，F(xiàn)H8735有一組標準的BT.656視頻輸出端口，可以把經(jīng)過視頻預處理單元輸出的多路預覽視頻根據(jù)需要分割和合并，并編碼為一路BT.656格式的視頻輸出。
以FH8735為核心的視頻壓縮編碼電路組成如圖3所示。
FH8735編碼芯片接收TVP7002輸出的RGB數(shù)據(jù)，根據(jù)主機設置的工作狀態(tài)完成視頻的壓縮處理。壓縮后的視頻數(shù)據(jù)可通過以太網(wǎng)口輸出，也可通過PCI總線交主機完成本地存儲。
2.3 軟件設計
FH8735編碼芯片軟件開發(fā)手冊提供系統(tǒng)功能、視頻輸入、視頻預覽、視頻編碼、OSD功能、視頻功能、區(qū)域屏蔽、音頻功能、數(shù)據(jù)獲取九大類函數(shù)，工程或測試軟件的一般工作流程如圖4所示。
3 測試
為驗證方案的正確性和主要功能、性能，按照圖5所示搭建測試環(huán)境。
啟動測試軟件，彈出對話窗口如圖6所示：
可根據(jù)視頻輸入和視頻輸出的具體情況進行選擇：
(1)視頻輸入：根據(jù)輸入視頻的分辨率在三個選項中進行選擇;
(2)視頻輸出：根據(jù)視頻輸出流向在兩個選項中進行選擇。
對不同視頻輸入和輸出的選項分別進行選擇測試，觀察圖像質(zhì)量和數(shù)據(jù)流量等指標。
4 結論
本方案具有以下特點：可實現(xiàn)對1080i60或SXGA高分辨率視頻的采集、壓縮;軟件可控的輸出碼率調(diào)整;輸入圖像增益、對比度可調(diào)整;豐富的視頻處理能力;電路結構簡潔，開發(fā)難度低。本方案具有結構簡潔、壓縮比高、穩(wěn)定可靠的特點，能夠滿足軍、民等多個領域的應用需要。
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