視頻和圖像處理發(fā)展趨勢(shì)
與視頻和圖像處理相關(guān)的HDTV和數(shù)字影院等創(chuàng)新技術(shù)的發(fā)展非常迅速，其推動(dòng)力量在于圖像采集和顯示分辨率、壓縮方法以及視頻智能的跨越式進(jìn)步。廣播設(shè)備的分辨率在過去幾年中有了明顯的提高(HDTV—1920×1080象素和數(shù)字影院—4096×1714象素)。
在過去10年中，數(shù)字電視廣播行業(yè)在標(biāo)準(zhǔn)清晰電視(SDTV)上一直采用MPEG-2標(biāo)準(zhǔn)。H.264-AVC(MPEG4-Part 10)將終替代MPEG-2，成為SDTV和HDTV的視頻編碼方案。廣播設(shè)備生產(chǎn)商必須提供各種編碼等級(jí)和設(shè)備類型以滿足目前和今后的需求。除了各種核心視頻CODEC設(shè)施外，還需要不同類型的視頻預(yù)處理器和后處理算法來提高客戶端的圖像質(zhì)量。
隨著分辨率和壓縮比的提高，不但需要提高性能，而且還需要非常靈活的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，以便能夠迅速進(jìn)行更新。此外，隨著技術(shù)的成熟和產(chǎn)量的提高，還需要進(jìn)一步降低成本。現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(FPGA)為這些需求提供了解決方案，在新興的數(shù)字視頻廣播基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中扮演了重要角色。
廣播系統(tǒng)基礎(chǔ)設(shè)施總體結(jié)構(gòu)
數(shù)字廣播基礎(chǔ)設(shè)施主要用于電視演播和移動(dòng)圖像制作演播的視頻內(nèi)容編輯制作。制作處理接口采用SDI將原始視頻傳送至存儲(chǔ)設(shè)備或者非線性編輯設(shè)備(NLE)，進(jìn)行視頻編輯和特征增強(qiáng)處理。在編碼處理過程中，使用MPEG-2、JPEG2000或者H.264壓縮經(jīng)過編輯的視頻，然后通過有線、衛(wèi)星、地面設(shè)備或者的IPTV網(wǎng)絡(luò)傳送至終用戶。
視頻和圖像處理系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)
系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)選擇包括標(biāo)準(zhǔn)單元ASIC(專用集成電路)、ASSP(專用標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品)、DSP等可編程解決方案，以及媒體處理器和FPGA等。這些選擇都有一定的優(yōu)缺點(diǎn)，終選擇取決于終端設(shè)備要求以及可行的解決方案。理想的體系結(jié)構(gòu)應(yīng)具有以下特點(diǎn)：高性能、靈活性、更新方便、低開發(fā)成本，隨著應(yīng)用的成熟和產(chǎn)量的提高，能夠提供低成本移植途徑等。
高性能
不僅壓縮需要提高性能，預(yù)處理和后處理功能也需要提高性能。在很多情況下，這些功能要比壓縮算法本身占用更多的性能資源。這些功能的例子有縮放、去隔行、濾波和顏色空間轉(zhuǎn)換等。
廣播市場(chǎng)對(duì)高性能的需要使得無法采用單處理器體系結(jié)構(gòu)，一個(gè)器件達(dá)不到其性能要求。目前的DSP速率雖然達(dá)到1GHz，但是不能進(jìn)行H.264 HD解碼，而H.264 HD編碼要比解碼復(fù)雜10倍。FPGA是能夠解決這一問題的可編程解決方案。在某些情況下，的解決方案是結(jié)合使用FPGA和外部DSP處理器。
靈活性縮短了產(chǎn)品面市時(shí)間，更方便的進(jìn)行更新
隨著技術(shù)的發(fā)展，體系結(jié)構(gòu)必須足夠靈活，并且方便進(jìn)行更新。在大批量消費(fèi)類市場(chǎng)的典型設(shè)計(jì)中，ASSP會(huì)很快過時(shí)，具有較大的風(fēng)險(xiǎn)。
低開發(fā)成本
當(dāng)考慮到掩模和晶片、軟件、設(shè)計(jì)驗(yàn)證以及布板的成本時(shí)，典型90nm標(biāo)準(zhǔn)單元ASIC的開發(fā)會(huì)高達(dá)3千萬美金。只有批量非常大的消費(fèi)類市場(chǎng)能夠消化這種開發(fā)成本。
降低產(chǎn)品成本的移植途徑
隨著標(biāo)準(zhǔn)的穩(wěn)定和產(chǎn)量的增加，必須采用低成本移植方案。這通常意味著使用面向市場(chǎng)的ASSP或者標(biāo)準(zhǔn)單元定制ASIC器件。然而，定制芯片的成本在不斷攀升，使得這些解決方案只適用于大批量消費(fèi)類應(yīng)用。對(duì)于小批量應(yīng)用，應(yīng)該考慮FPGA，它和ASSP不同，ASSP可能非常切合功能需求，但是當(dāng)需求變化時(shí)，由于存在過時(shí)的可能，目前的解決方案將會(huì)有很高的風(fēng)險(xiǎn)。