1 前言

　　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，開發(fā)門檻高；早期的ASIC 芯片沒有滿足監(jiān)控市場的特殊需求，比如說動態(tài)偵測、時間戳疊加、屏幕遮擋、動態(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，富瀚微電子公司順應(yīng)安防市場的趨勢，針對音視頻壓縮卡市場適時推出了FH8735 芯片。FH8735能夠支持兩路720P30 高清或者8 路D1 或者16 路CIF 的實時編碼，大大提高了壓縮卡的集成度，降低了成本，同時，進(jìn)一步降低硬壓卡的開發(fā)門檻。

2 FH8735 H.264 壓縮芯片簡介

　　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 高清的實時壓縮編碼和多路音頻編碼。在編碼的同時，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，移動偵測等。

　　FH8735 的視頻輸入接口可以同時接收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 提供兩路完全獨立的標(biāo)準(zhǔn)I2C 接口，以應(yīng)對可能出現(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：

　　圖1  FH8735 的系統(tǒng)方框圖

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

　　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。FH8735 支持雙碼流，編碼能力可支持8D1+8CIF 實時編碼：

　　200fps D1+ 200fpsCIF @PAL

　　240fps D1+ 240fpsCIF @NTSC

　　通過對典型視頻編碼的對比結(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) 針對視頻監(jiān)控的視頻處理功能

　　為了滿足數(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和專門的數(shù)字視頻處理功能?？梢栽诰幋a的同時修改分辨率、碼流、幀結(jié)構(gòu)等編碼參數(shù)。在壓縮過程中可強(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)而無須停止、啟動壓縮編碼。另外，F(xiàn)H8735 支持對輸入視頻進(jìn)行去隔行、去噪聲、多個文本和圖形OSD 疊加、圖像畫面縮小、移動偵測等多種圖像處理功能，還支持抓取無損的原始視頻信號，供主機(jī)端進(jìn)行一些智能化分析和處理如車牌識別，人臉識別等。

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

　　3) 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)過精心優(yōu)化，能自適應(yīng)對視頻場景進(jìn)行預(yù)先檢測和判斷，從而在保證視頻主觀質(zhì)量的同時，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)新性和實用性，獲得了一項國家。

　　3 基于FH8735 的音視頻壓縮卡方案

　　為加快客戶的前期*估和開發(fā)需要，富瀚提供了基于FH8735 的8 路D1，16 路CIF 全實時和16 路D1 非實時的音視頻壓縮卡參考設(shè)計。該壓縮卡支持多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PCI 接口發(fā)送到主機(jī)?；贔H8735 音視頻壓縮卡參考設(shè)計的系統(tǒng)示意圖如下：

圖2  音視頻壓縮卡的系統(tǒng)示意圖

　　FH8735 音視頻壓縮卡實物如下圖所示：

圖3 FH8735 音視頻壓縮卡

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

　　Windows/Linux SDK 實現(xiàn)了FH8735 的前段視頻輸入類型配置，編碼參數(shù)設(shè)置、OSD 文本疊加、OSD 圖形疊加、移動偵測、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，該方案的主要特點和優(yōu)勢如下：

　　1) 性價比高

　　FH8735 單芯片即可完成8 路D1,16 路CIF 全實時和16 路D1 非實時的板卡，相比其他的DSP 和ASIC 方案，具有明顯的性價比優(yōu)勢。

　　2) 方案開發(fā)周期短

　　該方案的軟硬件設(shè)計簡單，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)動和SDK，客戶基于驅(qū)動和SDK 完成定制化的應(yīng)用程序。因此能夠縮短開發(fā)周期，快速推向市場。

　　4 結(jié)語

　　FH8735 具有單芯片8 路全D1 的H.264 實時編碼能力，并提供針對視頻監(jiān)控的視頻處理功能，能顯著地提高客戶產(chǎn)品性能，并減少開發(fā)時間，是目前監(jiān)控市場競爭力的新一代高性價比視音頻硬壓縮板卡方案。FH8735 H.264 壓縮板卡方案將會使硬壓縮卡市場進(jìn)一步普及和擴(kuò)大。