視頻處理是目前多媒體

領(lǐng)域

1．視頻編解碼應用

雖然目前正在使用的視頻編解碼器多達數百種，但是，為了實(shí)現標準化并希望采用的編解碼器能提供最佳的基準，大多數消費設備只采用了少數幾種編解碼器。

目前常用的3類(lèi)視頻編解碼器如下所列：(1)MPEG-2。該技術(shù)今天仍在大量應用，主要用于廣播信號和DVD電影的編碼，甚至目前刻在藍光DVD 上的商業(yè)視頻節目也是用MPEG-2進(jìn)行編碼。隨著(zhù)大多數的HD DVD采用VC-1和H.264標準進(jìn)行編碼，這種情況即將有所改變。(2)MPEG4。MPEG-1、MPEG-2標準基礎上形成的MPEG-4包含了許多組成部分，算上正在批準過(guò)程中的部分，總共有22個(gè)。它能以更低的速率傳輸與MPEG-2相同質(zhì)量的視頻圖像，而且MPEG-4引入了描述自然的或合成的對象等新概念來(lái)構成場(chǎng)景并支持與用戶(hù)的交互，給視頻節目制作商提供了改進(jìn)的內容保護功能和創(chuàng )建更靈活、可復用內容的能力。由于這些改進(jìn)，視頻可以通過(guò)寬帶鏈路進(jìn)行傳輸，衛星和DVB提供商也采用了MPEG-4。(3)H.264/MPEG-4 AVC。H.264(MPEG-4第10部分)高級視頻編碼(AVC)，主要以其高數據壓縮率和質(zhì)量而出名。由國際電信聯(lián)盟電信標準局(ITU-T)視頻編碼組開(kāi)發(fā)的H.264包含了豐富的視頻處理性能。

2．視頻識別

移動(dòng)目標的視頻檢測與跟蹤是圖像處理、分析應用的一個(gè)重要領(lǐng)域，是當前相關(guān)領(lǐng)域的研究前沿。移動(dòng)目標視頻檢測與跟蹤技術(shù)，在機器人視覺(jué)、交通監測、可視預警、機器導航等民用領(lǐng)域有著(zhù)廣泛的應用，同時(shí)在火力攔截、導彈電視和紅外視頻制導等軍用方面也發(fā)揮著(zhù)重要作用�？勺R別的視頻行為包括：a. 突然入侵檢測、b. 移動(dòng)物體檢測、c. 運動(dòng)路徑檢測、d. 遺留物體檢測、e. 指向接近檢測、f. 移走物體檢測這6大類(lèi)。

其中，各類(lèi)編解碼算法，特別是視頻處理算法對計算性能的要求已經(jīng)遠遠超出了傳統 DSP 處理器的能力。在這些應用中，FPGA可用做協(xié)處理器來(lái)承擔性能關(guān)鍵的處理工作，也可以作為獨立的視頻處理引擎。與標準數字信號處理器相比，FPGA構造的并行計算特性可支持更高的采樣速率和更大的數據吞吐能力，性能可達3至4倍，同時(shí)計算功效也更高。

Xilinx公司的視頻處理發(fā)資源

在實(shí)現中，視頻處理涉及到多相網(wǎng)絡(luò )視頻服務(wù)器轉換器、二維FIR濾波器和屏幕顯示到覆蓋、阿爾法混合等簡(jiǎn)單效果以及格式和顏色空間轉換等復雜處理。對于這些算法，Xilinx FPGA是其理想的開(kāi)發(fā)平臺，其強大的DSP處理能力意味著(zhù)有可能支持非常高的分辨率(畫(huà)質(zhì)高達1080p)，并且可以縮小大型DSP陣列的尺寸。并且 FPGA是可重新編程的硬件，可靈活嘗試新穎、高性能、基于硬件的視頻和圖像算法。除了FPGA器件這一并行、靈活的優(yōu)勢外，Xilinx還提供了一下三方面的資源。

1．大量的IP

Xilinx提供了視頻IP模塊組，以供在視頻監控系統中快速設計、仿真、實(shí)現和驗證視頻和圖像處理算法。其中包括設計DVR用的基本基元和高級算法。此外，Xilinx及其合作伙伴提供了一系列壓縮編碼、解碼和編解碼解決方案，從為需要快速實(shí)現的人提供現成的內核，為希望得到高質(zhì)量和更低比特率的用戶(hù)提供構造模塊參考設計和硬件平臺。將Xilinx FPGA用于某些編解碼模塊中的極其繁重的處理任務(wù)，可以靈活支持多通道HD編碼，通過(guò)減少或排除DSP處理器陣列大量節約成本，并輕松地將從接口到進(jìn)一步視頻處理的更多功能和能力集成到系統中，從而能在相同的系統中支持不同的配置、額外的通道或新的編解碼方案。Xilinx FPGA可通過(guò)強化系統邏輯和實(shí)現新外設進(jìn)一步降低DVR系統成本。Xilinx及其合作伙伴還為網(wǎng)絡(luò )視頻服務(wù)器監控系統的快速發(fā)展提供系統接口：先進(jìn)的存儲器接口、PCIExpress、德州儀器的VLYNQ和EMIF接口、硬盤(pán)接口和ITU-RBT656接口。

2．Xilinx工具簡(jiǎn)化設計

Xilinx System Generator for DSP允許使用Xilinx視頻IP模塊組構建和調試Simulink中的高性能DVR系統。使用System Generator開(kāi)發(fā)并實(shí)現視頻處理算法，可以獲得經(jīng)過(guò)徹底驗證和可以輕松執行的設計。 Xilinx已開(kāi)發(fā)出各種經(jīng)過(guò)預測試的新型視頻IP模塊組，用戶(hù)可以在System Generator內拖放模塊來(lái)輕松構建視頻/影像系統，從而省下用HDL語(yǔ)言編寫(xiě)這些基本構建模塊的寶貴時(shí)間。

為了處理從開(kāi)發(fā)板到PC的龐大的視頻數據流，System Generator for DSP引入了另一種新穎的高速硬件協(xié)同仿真(通過(guò)以太網(wǎng)接口)，實(shí)現低延遲的高流量，在System Generator環(huán)境中構建視頻/影像系統極其有用。

另一種基于MATLAB語(yǔ)言的設計工具是Xilinx開(kāi)發(fā)的AccelDSP綜合工具，這是基于高級MATLAB語(yǔ)言的工具，用于為Xilinx FPGA設計DSP模塊。此工具可實(shí)現浮點(diǎn)到定點(diǎn)的自動(dòng)轉換，能生成可綜合的VHDL或Verilog語(yǔ)言，并且可以為驗證創(chuàng )建測試平臺。并且可以直接利用MATLAB算法生成定點(diǎn)C++模型或System Generator模塊。AccelDSP是Xilinx XtremeDSP解決方案的一個(gè)關(guān)鍵組件，它集最先進(jìn)的FPGA、設計工具、知識產(chǎn)權內核、合作伙伴關(guān)系于一體。

3．開(kāi)發(fā)板資源

為了加速用戶(hù)實(shí)現所需的視頻處理資源，Xilinx提供了大量的開(kāi)發(fā)板資源，還公開(kāi)相應開(kāi)發(fā)板的原理圖和PCB圖，指南提供了視頻入門(mén)套件的內容簡(jiǎn)介，并描述了該套件提供的Xilinx 軟件的安裝方法。在Xilinx提供的開(kāi)發(fā)板上，可通過(guò)先進(jìn)的設計工具和現成的IP核快速開(kāi)發(fā)相應的視頻處理產(chǎn)品。

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