1.時機

在世界范圍內，廣播視頻系統(tǒng)的需求都在逐年顯著增加，原因是以下的一些因素同時發(fā)生了作用：

 

• 可供觀眾選擇的廣播頻道的增加。世界范圍內，更多觀眾的選擇從很少的幾個頻道發(fā)展到幾百個頻道。

• 有線電視和衛(wèi)星電視傳送網(wǎng)的發(fā)展。而互聯(lián)網(wǎng)廣播的發(fā)展更使我們進入了“百萬頻道”的時代。

• 用于信息交流，培訓和安全保衛(wèi)的公司內部和小范圍的小型廣播視頻應用的發(fā)展。在娛樂業(yè)界也有了長足的發(fā)展，例如飯店視頻點播、超大屏幕電子顯示屏等。

• 延時視頻播放、準視頻點播大大增加了用戶使用的方便程度，使用戶需要更多的頻道。

• 當今，大尺寸屏幕電視由普通電視向高清晰電視發(fā)展，導致我們需要安裝更多的廣播設備。

• 視頻所包含內容快速增加。附加的特技效果、多視窗、字幕疊加、重播等功能需要更高性能的廣播設備。

• 視頻資源的豐富。與以前只有在特別的演播室制作和重大事件的報道相比，現(xiàn)在可在每個社區(qū)和商家制作。視頻資源的數(shù)量飛快增長，出現(xiàn)了一個全新的低端廣播設備市場。

• 快速地向數(shù)字電視轉換，導致更換老舊的模擬信號系統(tǒng) 。

• 由于數(shù)字電視革命的發(fā)生，在各種數(shù)字信號規(guī)格之間進行視頻編碼轉換的需求很強，這導致了需要添加廣播設備，包括：

• 基本規(guī)格：非壓縮、時間壓縮、MPEG2、MPEG4、H.264壓縮、Windows Media9、Real Networks等；

• 圖像尺寸：標準畫質（SD）、高畫質720P、高畫質1080P；

• 傳輸/封裝規(guī)格：ATSC/DVB、SDI、IP等；

• 音頻規(guī)格：AES3等；

• 國際規(guī)格：NTSC、PAL；

• 設備接口：1394火線接口、DVI接口、GigE Ethernet接口；

上面所發(fā)生的這些最新的變化使功能強大的廣播視頻設備成為必需。廣播設備需要更強的處理功能、更多的輸出頻道、更多的輸出規(guī)格等更廣的應用范圍。

本論文論述了一個將滿足未來需要的全新的產(chǎn)品平臺。這一平臺的產(chǎn)品成本和開發(fā)成本將比現(xiàn)有的系統(tǒng)低。

2.視頻系統(tǒng)平臺

首先，讓我們調查一些現(xiàn)今使用的視頻廣播系統(tǒng)和視頻平臺。一般來講，用于視頻制作和發(fā)行的基本處理有以下一些方面：

內容制作：攝像機制作和電腦制作；編輯/圖像疊加/圖像混合；特技效果；視頻畫質增強；視頻信號格式轉換；視頻存儲。

視頻的提取和發(fā)布：視頻提取規(guī)格轉換；插入節(jié)目信息和廣告；廣播視頻規(guī)格轉換；發(fā)行：普通、延時播放、視頻點播。

今天，用于完成以上視頻功能的平臺可大致分為以下幾種類型：

2.1 內容制作平臺

因為內容制作平臺是非實時系統(tǒng)，所以并無很高的性能要求，即使處理時間大于實際時間也沒問題。因此，一般的電腦和工作站就可勝任。通常，這些平臺會和視頻加速板一起使用，但這個加速板只是為了提高視頻制作人員的工作效率，而不是為了實時處理的需求。

2.2 視頻提取和發(fā)布平臺

視頻提取和發(fā)布平臺必須和視頻廣播同步，所有的處理必須在視頻廣播的線頻和幀頻內完成，所以有絕對的高性能要求?？煽啃砸彩沁@些處理的必然要求。

為了達到這些要求，大多數(shù)現(xiàn)今使用的視頻提取和發(fā)布平臺是建立在廠家的專業(yè)廣播平臺之上的。這一平臺由建立于專業(yè)設備中的若干特殊功能的模塊組成。

一些廠家已經(jīng)開始使用低成本的個人電腦進行實時視頻處理，但這只是局限于處理一些有限的外圍功能，而且沒有成為視頻提取和發(fā)布系統(tǒng)的主流。

事實已經(jīng)非常清楚，基于個人電腦的平臺將在視頻提取和發(fā)布系統(tǒng)中逐步發(fā)揮越來越大的作用。由于以下原因，這些平臺將有廣闊的應用前景：

 

• 大容量處理帶來的突出的性能價格比；

• 可用于不同應用軟件廠家的標準平臺，更好的功能，更低的成本；

• 更高的性能價格比和更多的功能；[!--empirenews.page--]

3.個人電腦的長處和局限

個人電腦的能力不斷得到提高，現(xiàn)已達到可實時處理單視頻流、壓縮單視頻流，并將其存儲在硬盤上，進行解壓并播放標準畫質流。盡管如此，個人電腦的帶寬遠遠不能夠處理許多非壓縮視頻流的視頻處理、末端視頻發(fā)布的處理、實況轉播處理和其他高畫質的視頻處理。

目前，進行非壓縮視頻處理的難點在于解決來自各廠家的無數(shù)的專業(yè)處理板的矛盾。這些專業(yè)處理板能夠完成它們某種特定的功能，但不能靈活地增加新功能，而當你需要多個功能時，你需要對不同廠家完全不同的處理板進行協(xié)調。

市場需要的是一種具有靈活性的，在一臺個人電腦上可處理非壓縮視頻的平臺。它能夠提供像高端系統(tǒng)的專業(yè)設備所具有的處理威力和低端個人電腦系統(tǒng)具有的低價格。

4.視頻處理中的FPGA

由Altera或其他公司生產(chǎn)的

FPGA芯片具有提供可編程軟件的能力和專業(yè)硬件的處理性能。在視頻應用中，F(xiàn)PGA芯片可以在個人電腦平臺上提供高達10～100倍的處理能力，而且當用戶需要更改系統(tǒng)的功能時，只需重新下載一個文件以修改用戶的硬件配置，1秒鐘就可完成用戶的硬件升級。歡迎轉載，本文來自電子發(fā)燒友網(wǎng)(http://www.elecfans.com/)


雖然FPGA技術早已被應用于廣播視頻業(yè)界，但到目前為止，這類應用大多局限于專業(yè)平臺上的特定功能，只有很少的應用于個人電腦PCI板上的特定功能。

盡管如此，近年來FPGA的處理能力還是得到了迅猛地發(fā)展?，F(xiàn)在已經(jīng)進化到了一個芯片可執(zhí)行一個板的功能，或者說一個芯片可執(zhí)行一個系統(tǒng)的功能（SoC）的地步。因為在一塊PCI板上可安裝多個FPGA芯片，這就使在一塊板上開發(fā)一個等同于一臺專業(yè)設備的完整系統(tǒng)成為可能。

另外，在現(xiàn)有的技術下，標準的視頻處理功能模塊可以被下載到一個新型的高處理能力的FPGA芯片中。這些模塊就如同組成一個專業(yè)設備中的多個功能模塊。也就是說，現(xiàn)在的一個芯片就可以包含整個系統(tǒng)，而不需要像以前一樣由一臺專業(yè)設備來實現(xiàn)。

這一開發(fā)方式較之開發(fā)專業(yè)設備系統(tǒng)有如下優(yōu)越性：低得多的開發(fā)成本；低得多的系統(tǒng)成本；用戶設計和升級極其方便；可直接使用個人電腦平臺的應用軟件。

5.開發(fā)“個人電腦+FPGA”平臺