基于业界实现H.264编解码方案的三类平台
出处:yangnaihua 发布于:2011-09-01 13:06:23
基于DSP方案
目前的视频监控行业,基于DSP的H.264编码器解决方案占有优势的市场份额,这是由DSP方案开发周期相对较短的特性决定的。在ASIC或FPGA方案仍处于研发阶段时,DSP方案已捷足先登,并较好地解决了视频监控行业中H.264编码器方案从无到有的过程,为H.264在监控应用中走向成熟立下了汗马功劳。但是由于DSP运算能力本身的制约,考虑到H.264标准实现的高复杂度,要达到未来对编码器高性价比的要求,DSP方案会非常困难。为从低码率的实时通信系统或无线环境到高码率的HDTV和数字存储系统提供一个优良的视频压缩编码通用工具。但H.264标准优异的性能表现是以编码运算复杂度和运算量大为代价,在通用的PC机平台实现会占用较大的CPU和内存资源。随着数字信号处理器(DSP)技术的高速发展,DSP的处理速度和能力飞速提高。同时,虽然DSP方案具有非常好的可编程性能,但由于其硬件接口和架构均已固定,很难满足产品架构灵活性的要求,也相对增加了灵活提供对多通道编码支持的实现难度。
基于ASIC方案
在目前阶段基于ASIC的H.264编码成熟方案在监控领域的应用还相对较少,这和芯片设计研发周期较长,成本较高的特点紧密相关。ASIC方案的优势就是一旦量产后,成本和其他方案相比将非常低廉,同时由于是硬件编码实现,通常可以较容易满足行业对高编码性能的要求。同时一款成熟的ASIC芯片和DSP实现方案相比通常具有更高的稳定性。监控市场相对多变的客户需求则使得建立在ASIC平台上的产品方案在未来有着更大的产品不确定性和市场风险。
基于FPGA方案
FPGA作为一个可编程的硬件逻辑实现平台很好地融合了DSP架构的可编程可升级性和ASIC架构的由硬件实现方式而带来的高编码性能。FGPA方案的灵活性不仅仅体现在具有和DSP平台一样的可编程性和可升级性,而且还体现在可以提供更高的系统架构上的灵活性。以XilinxSpartan3系列芯片为例,首先提供了不同规格能力的芯片选择,其次对于同一规格的芯片又提供了不同的封装,以提供不同的管脚数目的选择,同时,每一款FPGA芯片其管脚都可以根据用户的要求重新定义功能,提供非常灵活的接口控制。通过和系统设计的有效配合,基于FPGA的方案有可能大幅降低产品的BOM成本。FPGA这种架构上的灵活性非常有利于采用同一个H.264编码内核灵活支持不同应用、不同规格的产品方向。同时架构上的灵活性使得设计者可以充分发挥创造性,开发出个性化风格的产品,这是基于DSP或ASIC的方案难以做到的。
FPGA是现场编程门阵列器件。它和DSP集成在一块芯片上,可实现宽带信号处理,大大提高信号处理速度。据报道,Xilinx 公司的Virtex-II FPGA对快速傅立叶变换(FFT)的处理可提高30倍以上。它的芯片中有自由的FPGA可供编程。Xilinx公司开发出一种称作Turbo卷积编译码器的高性能内核。设计者可以在FPGA中集成一个或多个Turbo内核,它支持多路大数据流,以满足第三代(3G)WCDMA无线基站和手机的需要,同时大大WCDMA无线基站节省开发时间,使功能的增加或性能的改善非常容易。因此在无线通信、多媒体等领域将有广泛应用。
FPGA方案与前两种方案相比,其结合DSP方案和ASIC方案的部分优势,弥补一些固有不足。如FGPA方案的可编程可升级性能大大降低了系统集成商在选用ASIC芯片方案时可能会遇到的一些后期风险,同时FPGA接近ASIC的强运算能力则有效弥补了DSP方案在编码性能上的瓶颈。另一方面,FPGA类似于ASIC的实现方式也使得FPGA平台有可能提供比DSP方案更高的产品稳定性。
FPGA方案从产品角度来考量的话,主要的难度是如何既考虑到产品的成本需要,又考虑其性能需求,为市场提供高性价比的编码解决方案。
目前市场上针对以上三种产品平台的都已有成熟的编码器方案,其中基于DSP的主要是TI的DM642和DAVINCI媒体处理器,以及NXP的PNX15xx和PNX17xx。基于ASIC方案的相对较少,主要用的比较多的是海思的HI3510。基于FPGA的目前主要是XILINXSPARTAN3ADSP3400采用DVMICRO硬件IP核提供的编码器方案。
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