Xilinx Smarter Vision解決方案：讓您擁有完美的視覺享受

在過去30年，消費者目睹了電視廣播以及我們總體上訪問媒體方式的巨大而又快速的轉(zhuǎn)變。如果您是從上個世紀(jì)70年代走過來的，你就可以看到電視從過去到現(xiàn)在有多么明顯的進(jìn)步。那時模擬廣播僅提供三個主要頻道，畫質(zhì)只相當(dāng)于信號鏈中最弱的一鏈。從拍攝現(xiàn)場的攝像頭到電視機(jī)，需要經(jīng)過演播室和數(shù)不清的天線。至少從今天的標(biāo)準(zhǔn)來看，畫質(zhì)并不優(yōu)美。

有了如今卓越的數(shù)字廣播技術(shù)，廣播鏈上的每一點都明顯復(fù)雜得多，但得到的畫質(zhì)卻呈指數(shù)級提升。更值得注意的是，專家們說我們還什么都沒有看到。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)，將為消費者提供更加身臨其境的視覺體驗。這些Smarter Vision技術(shù)也讓廣播商和電信運(yùn)營商變得更智慧，能夠根據(jù)觀眾成員的個人口味定制節(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)營效率，幫助他們降低運(yùn)營費用。此外，在攝像機(jī)中將智能視覺和視頻分析及元數(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，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)開始，再從設(shè)計構(gòu)思到實現(xiàn)，從原型開發(fā)直至生產(chǎn)，賽靈思FPGA長期以來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，再加上現(xiàn)場升級功能，還可延長設(shè)備的市場生命周期。實際上，十多年來賽靈思一直在竭誠滿足設(shè)備開發(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)過程中留下了豐功偉績。

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解決方案奠定了堅實的基礎(chǔ)。為輔助這些器件，賽靈思提供一個由Vivado設(shè)計套件中的Vivado™ HLS(高層次綜合)工具、IP Integrator工具、OpenCV(計算機(jī)視覺)庫、SmartCORETM IP和專用開發(fā)套件組成的配套基礎(chǔ)設(shè)施。

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Vivado HLS工具使客戶能夠用C/C++語言開發(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。對針對ZynqTM-7000 All Programmable SoC的設(shè)計，這款工具特別有效。因為用戶能夠在該器件的ARM®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)計實現(xiàn)更優(yōu)異的總體系統(tǒng)性能。

針對廣播應(yīng)用的賽靈思Smarter Vision解決方案的另一個重要組成部分，是賽靈思對OpenCV庫的支持。OpenCV是OpenCV.org提供的業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)算法庫，主要用于智能攝像頭和傳感器等嵌入式視覺應(yīng)用。世界各地的嵌入式視覺開發(fā)商都在積極地為這個開源庫貢獻(xiàn)新的算法，到目前它已經(jīng)包含用C、C++、Java和Python編寫的2,500多種算法。庫中的算法復(fù)雜程度不一，從簡單的圖像過濾器等函數(shù)，到動作檢測等分析用高級函數(shù)，無所不包。用戶可用C或C++編寫這些算法，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)化后實現(xiàn)在Zynq-7000 All Programmable SoC的邏輯部分。

賽靈思開源庫的推出，實際上已經(jīng)幫助客戶領(lǐng)先一步。賽靈思使用Vivado HLS，已經(jīng)對OpenCV庫中30多種最常用的嵌入式視覺算法進(jìn)行了編譯。客戶可迅速在系統(tǒng)級對處理器和邏輯進(jìn)行權(quán)衡取舍，并立即讓它們在Zynq-7000 All Programmable SoC上運(yùn)行，獲得針對其給定應(yīng)用的理想系統(tǒng)。

此外，賽靈思Smarter Vision解決方案包括一個專為為廣播應(yīng)用量身定制的SmartCORE IP庫。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)核通過使用前向糾錯(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可通過嚴(yán)格的時序、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)核可確保有價值內(nèi)容能夠以較低的資本及運(yùn)營費用完成傳輸，同時不影響交付質(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)計將實現(xiàn)在所有的4K專業(yè)顯示器和電視機(jī)中。通過這些接口，能夠讓您在家中獲得更加逼真、身臨其境的觀賞體驗。更高分辨率的屏幕加上4K乃至更高的幀速率，正在市場上形成一股違反直覺的趨勢。也就是說現(xiàn)在消費者可以坐在更加貼近大屏幕的地方，享受更加生動、有趣的視覺體驗。同時，HEVC(高效率視頻編碼)等編解碼器的興起，將首先通過互聯(lián)網(wǎng)向住戶提供豐富的4K內(nèi)容，然后是通過傳統(tǒng)的線纜、衛(wèi)星和地面方式傳輸。

為更快地開發(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庫提供的算法實現(xiàn)到他們的設(shè)計中。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)計人員選用賽靈思Zynq-7000 SoC視頻及成像套件，并在IP Integrator中實例化Zynq-7000 All Programmable SoC處理系統(tǒng)時，Vivado設(shè)計套件會用正確的外設(shè)、驅(qū)動程序和存儲器映射來預(yù)先配置處理系統(tǒng)，為開發(fā)板件提供支持。嵌入式設(shè)計團(tuán)隊現(xiàn)在能夠針對雙核ARM處理系統(tǒng)和高性能FPGA邏輯，更加迅速地識別、重用和集成IP軟/硬核。

用于廣播的Smarter Vision參考設(shè)計平臺

賽靈思提供的廣播專用設(shè)計平臺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)計和SmartCORE IP可滿足對更高系統(tǒng)存儲器帶寬、更高多通道視頻性能以及更低功耗的需求。賽靈思平臺可簡化全套廣播音頻視頻解決方案的開發(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)開發(fā)出的實時視頻引擎(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SmartCORE IP核，運(yùn)用先進(jìn)的SmartCORE視頻DMA引擎，將視頻緩存到存儲器中，從而實現(xiàn)對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，以實現(xiàn)全高清和4K視頻。

賽靈思針對廣播音頻、視頻和網(wǎng)絡(luò)連接應(yīng)用提供的通用平臺方法能夠提升廣播設(shè)備工程師的工作效率。這些設(shè)計人員可以把精力重點放在創(chuàng)造新的和改進(jìn)已有的視頻處理及編解碼器算法上，不必花費大量時間執(zhí)行繁瑣的日常工作，比如實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)接口或存儲器基礎(chǔ)設(shè)施等。如果能夠開發(fā)出性能卓越且材料清單(BOM)成本極具競爭優(yōu)勢的定制器件，必將開啟整個廣播市場的創(chuàng)新之門。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。

通過創(chuàng)新實現(xiàn)廣播行業(yè)轉(zhuǎn)型

在過去十年里，賽靈思All Programmable解決方案已助力廣播行業(yè)創(chuàng)造并向市場推出不計其數(shù)的創(chuàng)新型視頻、音頻和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。實際上，每當(dāng)您打開您的電視，很可能您聽到的音頻和看到的視頻內(nèi)容就是通過使用賽靈思FPGA的設(shè)備傳輸?shù)摹Ｙ愳`思致力于通過推出廣泛系列廣播專用平臺，幫助廣播設(shè)備制造商迅速向市場推出新一代創(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、超越高清的實時視頻處理、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視覺功能可確保帶來無限的行業(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，廣播和專業(yè)音頻視頻設(shè)備工程師能夠集中精力實現(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整個廣播行業(yè)不斷向前發(fā)展。由于廣播行業(yè)對其它市場影響重大，廣播視頻技術(shù)的成功轉(zhuǎn)型必定會給其它視頻市場乃至整個電子行業(yè)帶來積極影響，從而進(jìn)一步豐富我們的生活。