富瀚微电子FH8735的H.264音视频压缩卡方案

[导读]音视频压缩卡是数字视频监控的重要产品，主要有软压缩卡和硬压缩卡。软压缩卡，由于PCI总线数据吞吐量太大，而且主要由CPU进行H.264图像压缩处理，导致其稳定性较差。硬压缩卡的主要方案有DSP和ASI

音视频压缩卡是数字视频监控的重要产品，主要有软压缩卡和硬压缩卡。软压缩卡，由于PCI总线数据吞吐量太大，而且主要由CPU进行H.264图像压缩处理，导致其稳定性较差。硬压缩卡的主要方案有DSP和ASIC方案，DSP方案的技术难度大，开发门槛高；早期的ASIC芯片没有满足监控市场的特殊需求，比如说动态侦测、时间戳叠加、屏幕遮挡、动态调整帧率等，使得早期的ASIC方案在压缩卡产品中反应平平。

随着视频监控产品的规格化，ASIC方案在成本和稳定性方面逐渐显露出优势，富瀚微电子公司顺应安防市场的趋势，针对音视频压缩卡市场适时推出了FH8735芯片。FH8735能够支持两路720P30高清或者8路D1或者16路CIF的实时编码，大大提高了压缩卡的集成度，降低了成本，同时，进一步降低硬压卡的开发门槛。

FH8735 H.264压缩芯片简介

FH8735是一款高性能的H.264压缩芯片，支持H.264 Main profile和Baseline profile视频压缩格式，可以进行八路标清或者2路720p高清的实时压缩编码和多路音频编码。在编码的同时，完成音视频同步，输出ES/PES/PS/TS。

除了高性能的视频编码能力，FH8735提供了丰富的视频预处理功能，如de-interlace、de-noise、OSD叠加、缩放、移动侦测等。

FH8735的视频输入接口可以同时接收8路标准BT.656。也可以根据需要把视频输入接口配置为2路高清视频输入接口。FH8735可以接收来自CMOS/CCD模组、视频解码器、LVDS接收器以及HDMI接收器等输出的数字视频。除此之外，FH8735可以直接接收TW2815/TW2816输出的增强656视频。

FH8735可以同时接收八路立体声音频输入。亦可以根据应用的需要配置为16路单声道的音频输入。

为了配置外接的视频和音频接收芯片，FH8735提供两路完全独立的标准I2C接口，以应对可能出现的外部设备I2C地址的冲突。

FH8735的典型应用包括视频会议系统，安防监控等需要高分辨率或者多路视频编码的领域。

FH8735的系统方框图如下图所示：

和其他同类型芯片相比，FH8735主要技术优势如下：

1)超强压缩编码性能

FH8735的H.264编码由纯硬件完成，具有高编码能力、高编码质量、低功耗等特点。FH8735支持双码流，编码能力最高可支持8D1+8CIF实时编码：

200fps D1+ 200fpsCIF @PAL

240fps D1+ 240fpsCIF @NTSC

通过对典型视频编码的对比结果表明，在相同的码率下，FH8735接近JM11.0的视频编码质量。

2)针对视频监控的视频处理功能

为了满足数字视频监控的特殊功能需求，FH8735提供了灵活的视频编码选项和专门的数字视频处理功能。可以在编码的同时修改分辨率、码流、帧结构等编码参数。在压缩过程中可强制关键帧输出、改变帧率、量化系数、分辨率、码流、帧结构而无须停止、启动压缩编码。另外，FH8735支持对输入视频进行去隔行、去噪声、多个文本和图形OSD叠加、图像画面缩小、移动侦测等多种图像处理功能，还支持抓取无损的原始视频信号，供主机端进行一些智能化分析和处理如车牌识别，人脸识别等。

FH8735内部有两组独立的DDR控制器，可以接两组外部DDR SDRAM。根据实际系统对编码器性能的需求配置一组或者两组外部DDR SDRAM。

3)专利码率控制技术

FH8735提供四种码率控制策略：固定量化系数(QP：quanTIsaTIon parameter)，恒定比特率(CBR：Constant Bit Rate)，可变比特率(VBR：Variable Bit Rate)和平均比特率(ABR：Average Bit Rate)。每种算法都经过精心优化，能自适应对视频场景进行预先检测和判断，从而在保证视频主观质量的同时，又使得编码器输出的码率平滑和稳定，保证网络传输的效率和稳定性。特别是ABR算法，因其算法的创新性和实用性，获得了一项国家专利认证。

基于FH8735的音视频压缩卡方案

为加快客户的前期评估和开发需要，富瀚提供了基于FH8735的8路D1，16路CIF全实时和16路D1非实时的音视频压缩卡参考设计。

该压缩卡支持最多16路音频和16路视频输入，可以完成音视频的采集，H.264编码，并通过PCI接口发送到主机。

基于FH8735音视频压缩卡参考设计的系统示意图如下：

图1：音视频压缩卡的系统示意图。

FH8735音视频压缩卡实物如下图所示：

图3：FH8735音视频压缩卡。

富瀚提供的参考设计包括FH8735的Firmware，支持Windows XP/win 7和Linux的驱动程序，Windows/Linux SDK和演示程序，并可以根据用户具体的应用来修改固件满足定制化功能。

Windows/Linux SDK实现了FH8735的前段视频输入类型配置，编码参数设置、OSD文本叠加、OSD图形叠加、移动侦测、区域屏蔽和预览YUV数据的获取等。

相比主流的DSP方案和ASIC方案，该方案的主要特点和优势如下：

1)性价比高

FH8735单芯片即可完成8路D1,16路CIF全实时和16路D1非实时的板卡，相比其他的DSP和ASIC方案，具有明显的性价比优势。