摘要：針對高分辨率圖形圖像視頻記錄和遠程監(jiān)控需求，提出一種基于FH8735視音頻編碼器的技術解決方案。本方案具有結構簡潔、壓縮比高、穩(wěn)定可靠的特點，能夠滿足軍、民等多個領域的應用需要。
關鍵詞：FH8735；圖形圖像；壓縮；記錄

0 引言
    在安防監(jiān)控、民航管理和海事等應用系統(tǒng)中，需要對高分辨率圖形圖像綜合視頻進行采集、壓縮、記錄，以便在可能出現(xiàn)的事故和問題后，可以再現(xiàn)其過程的實景和操作，實現(xiàn)對責任和原因的分析和追查。但要對高分辨率圖形圖像視頻完成采集和壓縮，需要解決視頻數(shù)據(jù)量龐大和壓縮平臺的效率、可靠性、適應性等問題。本文提出了一種基于FH8735視音頻編碼器的高分辨率圖形圖像壓縮方案，可完成視頻的采集、壓縮，及將壓縮后的視頻數(shù)據(jù)通過PCI總線發(fā)送到主機存儲，或通過以太網(wǎng)絡接口輸出以實現(xiàn)遠端實時監(jiān)控。

1 總體設計
    基于FH8735視音頻編碼器的高分辨率圖形圖像壓縮方案由采集電路、時鐘電路、FH8735壓縮電路、網(wǎng)絡接口和電源電路等組成。方案總體框圖如圖1所示。

    圖1內各部分電路介紹如下：
    (1)視頻采集電路。由輸入匹配和視頻采集電路組成，完成高分辨率視頻的采集；
    (2)時鐘電路。由高性能晶振組成，為視頻采集電路和FH8735提供穩(wěn)定的時鐘；
    (3)FH8735壓縮電路。由FH8735音視頻編碼器、DDR存儲器組成，完成視頻的壓縮處理，并提供PCI接口和網(wǎng)絡接口控制；
    (4)網(wǎng)絡接口。外置PHY芯片，提供以太網(wǎng)接口；
    (5)電源電路。為各功能電路提供所需電源。

2 主要設計
2．1 視頻采集電路
    視頻采集電路以TI公司視頻圖像解碼器TVP7002為核心組成，TVP7002作為一款高性能的視頻圖像解碼器，具有以下一些主要功能和性能特點：
    (1)DC精度：8／10位；
    (2)模擬增益范圍：-6～6dB；
    (3)輸入分量視頻信號分辨率：480i／576i～1080p；
    (4)輸入圖形信號分辨率：VGA～UXGA；
    (5)數(shù)字視頻輸出格式：YCbCr 4：2：2及RGB／YCbCr 4：4：4；
    (6)I2C總線接口。
    以視頻圖像解碼器TVP7002為核心組成的視頻采集電路設計如圖2所示：

    VGA視頻輸入后，經過信號匹配與濾波，即可接入TVP7002解碼器。TVP7002解碼器的工作狀態(tài)由FH8735視音頻編碼器通過I2C總線根據(jù)信號特性和處理要求設置。
2．2 FH8735視頻壓縮
    FH8735是富瀚微電子公司開發(fā)的一款高性能的音視頻編碼芯片，其主要技術特點如下：
    (1)編碼標準：ITU-T rrcommendation H．264 ISO／IEC 14496-10 advanced video coding standard(MPEG4 Part 10)，支持H．264 Main Profile和Baseline Profile；
    (2)支持最大分辨率：2048×1024；
    (3)支持1路1080i高清／2路720pi高清／8路D1輸入；
    (4)8路I2S輸入接口；可配置為主模式和從模式；
    (5)PCI接口，32bit，時鐘頻率33／66MHz；
    (6)2個獨立的DDR SDRAM控制器，每個控制器字寬為32bit；
    (7)一個MII／RMII接口支持100／10Mbps兩種速度，完全兼容IEEE802．3規(guī)范；
    (8)一路視頻輸出接口，符合BT.656視頻標準；
    (9)2個獨立的I2C接口；
    (10)JTAG下載調試接口；
    (11)16根雙向GPIO。
    FH8735支持H．264 Main profile和Baseline profile視頻壓縮格式，可以進行8路標清480i／576i實時編碼，也可以對一路1080i、兩路720p的高清信號實時編碼。除了高性能的視頻編碼能力，F(xiàn)H8735提供了豐富的視頻預處理功能，對輸入視頻進行deinterlace、de-noise、OSD疊加、縮放、移動偵測等處理。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準I2C接口，以應對可能出現(xiàn)的外部設備I2C地址沖突。作為編碼協(xié)處理器，F(xiàn)H8735配備了靈活的主機接口，主機可以通過PCI或者HPI接口與FH8735進行控制和狀態(tài)信息的通信，或訪問FH8735外接DDR SDRAM。FH8735內部有兩組獨立的DDR控制器，可以根據(jù)實際系統(tǒng)對編碼器性能的需求配置一組或兩組外部DDR SDRAM。
為了滿足某些應用對預覽視頻的需求，F(xiàn)H8735有一組標準的BT．656視頻輸出端口，可以把經過視頻預處理單元輸出的多路預覽視頻根據(jù)需要分割和合并，并編碼為一路BT.656格式的視頻輸出。
    以FH8735為核心的視頻壓縮編碼電路組成如圖3所示。

    FH8735編碼芯片接收TVP7002輸出的RGB數(shù)據(jù)，根據(jù)主機設置的工作狀態(tài)完成視頻的壓縮處理。壓縮后的視頻數(shù)據(jù)可通過以太網(wǎng)口輸出，也可通過PCI總線交主機完成本地存儲。
2．3 軟件設計
    FH8735編碼芯片軟件開發(fā)手冊提供系統(tǒng)功能、視頻輸入、視頻預覽、視頻編碼、OSD功能、視頻功能、區(qū)域屏蔽、音頻功能、數(shù)據(jù)獲取九大類函數(shù)，工程或測試軟件的一般工作流程如圖4所示。

3 測試
    為驗證方案的正確性和主要功能、性能，按照圖5所示搭建測試環(huán)境。

    啟動測試軟件，彈出對話窗口如圖6所示：

    可根據(jù)視頻輸入和視頻輸出的具體情況進行選擇：
    (1)視頻輸入：根據(jù)輸入視頻的分辨率在三個選項中進行選擇；
    (2)視頻輸出：根據(jù)視頻輸出流向在兩個選項中進行選擇。
    對不同視頻輸入和輸出的選項分別進行選擇測試，觀察圖像質量和數(shù)據(jù)流量等指標。

4 結論
    本方案具有以下特點：可實現(xiàn)對1080i60或SXGA高分辨率視頻的采集、壓縮；軟件可控的輸出碼率調整；輸入圖像增益、對比度可調整；豐富的視頻處理能力；電路結構簡潔，開發(fā)難度低。通過本方案設計的高分辨率圖形圖像壓縮方案，能夠在保證高質量圖像的同時，具有碼率低、效率高、處理延時小、工作可靠的特點。能夠滿足包括視頻會議系統(tǒng)、安防監(jiān)控、民航管理和海事等需要高分辨率或者多路視頻編碼領域的需要。