H.264視頻編解碼FPGA低延遲解決方案

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H.264視頻編解碼是一個數(shù)字視頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)，由VCEG(ITU-T Video Coding Experts Group)和MPEG(ISO/IEC Moving Picture Experts Group)聯(lián)合組成的JVT(Joint Video Team)于2003年3月正式發(fā)布。H.264標(biāo)準(zhǔn)的主要目標(biāo)就是在同等保真條件下，提高編碼效率。這是一對矛盾，既然要求圖像不失真，則圖像傳輸?shù)谋忍財?shù)就大，在網(wǎng)絡(luò)帶寬一定的情況下，圖像信號傳輸?shù)乃俣染涂欤虼?，只有提高編碼效率才能實(shí)現(xiàn)。

銀億電子以邏輯語言為基礎(chǔ)編寫的，以IP核的形式，在FPGA器件上運(yùn)行，基于FPGA的解決方案使用FPGA為核心器件，實(shí)現(xiàn)H.264編解碼的IP核，此解決方案為純硬件的解決方案，啟動時間可以忽略，編解碼延遲為固定的延遲，在一定的優(yōu)化情況下，延遲為所有解決方案里最小值，具體特點(diǎn)如下：

1.???? 支持各種分辨率

視頻分辨率配置靈活，最大可支持分辨率由FPGA的面積和資源而定，通過多個core的并行處理，可以很容易的支持諸如4K等高分辨率，單core最大支持的分辨率為4K。支持各種非標(biāo)分辨率，例如1024*1024等（為了兼容行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，分辨率一般為32的倍數(shù)，如分辨率不能為32的倍數(shù)，需要補(bǔ)齊為32的倍數(shù)）

2.???? 支持各種幀率

幀率由分辨率所決定，單核最大可以支持4K/30fps，1080P/120fps。可根據(jù)可用硬件資源和客戶需求可提供幀率定制，如960P/120fps等。

3.???? 編解碼延遲低

在1080P/30fps的情況下，編碼的延遲在0.5ms左右，解碼的延遲在23ms以下，由編碼，傳輸碼流，到解碼，所組成的完整過程中，延時在70ms以下。

4.???? 占用FPGA資源小

單核所占的資源中，LUT占用最多，約為29000多個，其他的資源在占用率方面，均比LUT占比小。

5.???? 碼率控制靈活

針對特殊場景，例如帶寬受限時，可以通過動態(tài)調(diào)整QP值（圖像質(zhì)量），將碼流控制在要求的帶寬之下。反之在帶寬并不是決定性因素的時候，可以穩(wěn)定QP值（圖像質(zhì)量）,以達(dá)到較好的圖像質(zhì)量

6.???? 超長GOP支持

最大可以256幀才編碼一個I frame，削減碼流帶寬高峰，仍保持優(yōu)秀的容錯性。

7.???? 定制性強(qiáng)

可根據(jù)實(shí)際需求優(yōu)化代碼，提供例如局部QP（圖像質(zhì)量）增強(qiáng)等定制化的修改。

8.???? 應(yīng)用領(lǐng)域

???????? 低帶寬下、超低延時的星載/機(jī)載/彈載/車載視頻數(shù)據(jù)鏈；

???????? 需要超高清晰度、超低延時的攝像監(jiān)控系統(tǒng)；

???????? 海量視頻數(shù)據(jù)壓縮、存儲等。