音視頻壓縮卡是數(shù)字視頻監(jiān)控的重要產(chǎn)品，主要有軟壓縮卡和硬壓縮卡。軟壓縮卡，由于PCI總線(xiàn)數(shù)據(jù)吞吐量太大，而且主要由CPU進(jìn)行H.264圖像壓縮處理，導(dǎo)致其穩(wěn)定性較差。硬壓縮卡的主要方案有DSP和ASIC方案，DSP方案的技術(shù)難度大，開(kāi)發(fā)門(mén)檻高；早期的ASIC芯片沒(méi)有滿(mǎn)足監(jiān)控市場(chǎng)的特殊需求，比如說(shuō)動(dòng)態(tài)偵測(cè)、時(shí)間戳疊加、屏幕遮擋、動(dòng)態(tài)調(diào)整幀率等，使得早期的ASIC方案在壓縮卡產(chǎn)品中反應(yīng)平平。

隨著視頻監(jiān)控產(chǎn)品的規(guī)格化，ASIC方案在成本和穩(wěn)定性方面逐漸顯露出優(yōu)勢(shì)，富瀚微電子公司順應(yīng)安防市場(chǎng)的趨勢(shì)，針對(duì)音視頻壓縮卡市場(chǎng)適時(shí)推出了FH8735芯片。FH8735能夠支持兩路720P30高清或者8路D1或者16路CIF的實(shí)時(shí)編碼，大大提高了壓縮卡的集成度，降低了成本，同時(shí)，進(jìn)一步降低硬壓卡的開(kāi)發(fā)門(mén)檻。

FH8735 H.264壓縮芯片簡(jiǎn)介

FH8735是一款高性能的H.264壓縮芯片，支持H.264 Main profile和Baseline profile視頻壓縮格式，可以進(jìn)行八路標(biāo)清或者2路720p高清的實(shí)時(shí)壓縮編碼和多路音頻編碼。在編碼的同時(shí)，完成音視頻同步，輸出ES/PES/PS/TS。

除了高性能的視頻編碼能力，F(xiàn)H8735提供了豐富的視頻預(yù)處理功能，如de-interlace、de-noise、OSD疊加、縮放、移動(dòng)偵測(cè)等。

FH8735的視頻輸入接口可以同時(shí)接收8路標(biāo)準(zhǔn)BT.656。也可以根據(jù)需要把視頻輸入接口配置為2路高清視頻輸入接口。FH8735可以接收來(lái)自CMOS/CCD模組、視頻解碼器、LVDS接收器以及HDMI接收器等輸出的數(shù)字視頻。除此之外，F(xiàn)H8735可以直接接收TW2815/TW2816輸出的增強(qiáng)656視頻。

FH8735可以同時(shí)接收八路立體聲音頻輸入。亦可以根據(jù)應(yīng)用的需要配置為16路單聲道的音頻輸入。

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(dú)立的標(biāo)準(zhǔn)I2C接口，以應(yīng)對(duì)可能出現(xiàn)的外部設(shè)備I2C地址的沖突。

FH8735的典型應(yīng)用包括視頻會(huì)議系統(tǒng)，安防監(jiān)控等需要高分辨率或者多路視頻編碼的領(lǐng)域。

FH8735的系統(tǒng)方框圖如下圖所示：

和其他同類(lèi)型芯片相比，F(xiàn)H8735主要技術(shù)優(yōu)勢(shì)如下：

1)超強(qiáng)壓縮編碼性能

FH8735的H.264編碼由純硬件完成，具有高編碼能力、高編碼質(zhì)量、低功耗等特點(diǎn)。FH8735支持雙碼流，編碼能力最高可支持8D1+8CIF實(shí)時(shí)編碼：

200fps D1+ 200fpsCIF @PAL

240fps D1+ 240fpsCIF @NTSC

通過(guò)對(duì)典型視頻編碼的對(duì)比結(jié)果表明，在相同的碼率下，F(xiàn)H8735接近JM11.0的視頻編碼質(zhì)量。

2)針對(duì)視頻監(jiān)控的視頻處理功能

為了滿(mǎn)足數(shù)字視頻監(jiān)控的特殊功能需求，F(xiàn)H8735提供了靈活的視頻編碼選項(xiàng)和專(zhuān)門(mén)的數(shù)字視頻處理功能?？梢栽诰幋a的同時(shí)修改分辨率、碼流、幀結(jié)構(gòu)等編碼參數(shù)。在壓縮過(guò)程中可強(qiáng)制關(guān)鍵幀輸出、改變幀率、量化系數(shù)、分辨率、碼流、幀結(jié)構(gòu)而無(wú)須停止、啟動(dòng)壓縮編碼。另外，F(xiàn)H8735支持對(duì)輸入視頻進(jìn)行去隔行、去噪聲、多個(gè)文本和圖形OSD疊加、圖像畫(huà)面縮小、移動(dòng)偵測(cè)等多種圖像處理功能，還支持抓取無(wú)損的原始視頻信號(hào)，供主機(jī)端進(jìn)行一些智能化分析和處理如車(chē)牌識(shí)別，人臉識(shí)別等。

FH8735內(nèi)部有兩組獨(dú)立的DDR控制器，可以接兩組外部DDR SDRAM。根據(jù)實(shí)際系統(tǒng)對(duì)編碼器性能的需求配置一組或者兩組外部DDR SDRAM。

3)專(zhuān)利碼率控制技術(shù)

FH8735提供四種碼率控制策略：固定量化系數(shù)(QP：quanTIsaTIon parameter)，恒定比特率(CBR：Constant Bit Rate)，可變比特率(VBR：Variable Bit Rate)和平均比特率(ABR：Average Bit Rate)。每種算法都經(jīng)過(guò)精心優(yōu)化，能自適應(yīng)對(duì)視頻場(chǎng)景進(jìn)行預(yù)先檢測(cè)和判斷，從而在保證視頻主觀質(zhì)量的同時(shí)，又使得編碼器輸出的碼率平滑和穩(wěn)定，保證網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)男屎头€(wěn)定性。特別是ABR算法，因其算法的創(chuàng)新性和實(shí)用性，獲得了一項(xiàng)國(guó)家專(zhuān)利認(rèn)證。

基于FH8735的音視頻壓縮卡方案

為加快客戶(hù)的前期評(píng)估和開(kāi)發(fā)需要，富瀚提供了基于FH8735的8路D1，16路CIF全實(shí)時(shí)和16路D1非實(shí)時(shí)的音視頻壓縮卡參考設(shè)計(jì)。

該壓縮卡支持最多16路音頻和16路視頻輸入，可以完成音視頻的采集，H.264編碼，并通過(guò)PCI接口發(fā)送到主機(jī)。

基于FH8735音視頻壓縮卡參考設(shè)計(jì)的系統(tǒng)示意圖如下：

圖1：音視頻壓縮卡的系統(tǒng)示意圖。

FH8735音視頻壓縮卡實(shí)物如下圖所示：

圖3：FH8735音視頻壓縮卡。

富瀚提供的參考設(shè)計(jì)包括FH8735的Firmware，支持Windows XP/win 7和Linux的驅(qū)動(dòng)程序，Windows/Linux SDK和演示程序，并可以根據(jù)用戶(hù)具體的應(yīng)用來(lái)修改固件滿(mǎn)足定制化功能。

Windows/Linux SDK實(shí)現(xiàn)了FH8735的前段視頻輸入類(lèi)型配置，編碼參數(shù)設(shè)置、OSD文本疊加、OSD圖形疊加、移動(dòng)偵測(cè)、區(qū)域屏蔽和預(yù)覽YUV數(shù)據(jù)的獲取等。

相比主流的DSP方案和ASIC方案，該方案的主要特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)如下：

1)性?xún)r(jià)比高

FH8735單芯片即可完成8路D1,16路CIF全實(shí)時(shí)和16路D1非實(shí)時(shí)的板卡，相比其他的DSP和ASIC方案，具有明顯的性?xún)r(jià)比優(yōu)勢(shì)。

2)方案開(kāi)發(fā)周期短

該方案的軟硬件設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，軟件方面由于復(fù)雜的視音頻編碼完全由硬件完成，并已經(jīng)有穩(wěn)定的驅(qū)動(dòng)和SDK，客戶(hù)基于驅(qū)動(dòng)和SDK完成定制化的應(yīng)用程序。因此能夠縮短開(kāi)發(fā)周期，快速推向市場(chǎng)。

本文小結(jié)

FH8735具有單芯片8路全D1的H.264實(shí)時(shí)編碼能力，并提供針對(duì)視頻監(jiān)控的視頻處理功能，能顯著地提高客戶(hù)產(chǎn)品性能，并減少開(kāi)發(fā)時(shí)間，是目前監(jiān)控市場(chǎng)最具競(jìng)爭(zhēng)力的新一代高性?xún)r(jià)比視音頻硬壓縮板卡方案。FH8735 H.264壓縮板卡方案將會(huì)使硬壓縮卡市場(chǎng)進(jìn)一步普及和擴(kuò)大。