4:1无损压缩视频?怎么做到的?

作者:清风流云

背景:
SDI转换器是专用的用于将高清数字分量串行接口(HD-SDI)信号转换为HDMI信号的设备,内部集成SDI接收器和HDMI调制器,可以方面的将HD-SDI信号转换为HDMI信号,同时将SDI所带音频信号分离转换后嵌入到HDMI信号中,以实现声音及图像同步传输。

Village Island科技, 2005年成立于东京,包括日本总部及新加坡、马拉西亚办事处,是一家众所周知的专业广播电信视听硬件方案供应商。目前为止已经为其合作伙伴开发了成千上万用于广播电信产业的设备和系统。Village Island在完成顾客需求的时候始终保持实现技术的灵活性和节能性。Village Island产品集成了来自全世界的许多技术生产厂商的技术结合、分配和重组。此外,Village Island就其发布的技术产品提供专业的服务,并每年组织相应的技术研讨会和技术培训。Village Island还是IABM和TICO联盟的成员。intoPIX是一家创新科技供应商,主要开发用于视频压缩、图像处理和解决视听设备安全问题的科技产品。intoPIX团队具有丰富的图像处理和开发FPGA IP核经验,同时开发配套软件工具,完成硬件或者IP封装实现前沿TICO和JPE2000的压缩以及视频安全传输。

VICO-4 4:1 SDI转换器
不久前,日本Village Island 科技发布了一款SDI转换器——VICO-4 TICO SDI转换器,这款转换器采用了视觉无损的4:1TICO压缩法,将一段4K60P的视频流(四个3G-SDI视频流或一个12G-SDI视频流)漏斗式压缩入一个简单的3G-SDI输出流中,减少了视频在传输过程中对电缆、路由和广播网络压缩资源等基础设施的消耗。(图1: VICO-4 4:1SDI转换器)

图2 :  VICO-4 TICOSDI转换器结构图

图2 : VICO-4 TICOSDI转换器结构图

图3:  VICO-4 TICO SDI转换器连接示意图

图3: VICO-4 TICO SDI转换器连接示意图

而VICO-4 TICO SDI转换器是如何实现4:1的视频压缩比例呢?其原因可能为在实时广播环境下,视频传输采用了intoPIX 团队提出的轻量级TICO压缩算法,TICO视频压缩算法具有非常低的视频延迟(仅仅是一个非常小的视频线),VICO-4 TICO SDI转换器内部将TICO视频压缩算法作为一个硬件IP实现,并结合软件控制,逐帧逐帧实现视频压缩,同时降低了视频传输的延迟。图2显示了4路3G-SDI信号如何转换为1路3G-SDI信号的转换过程。

从图4的VICO-4转换器主控板的主电路可以看到(标记部分),在主控板上有一个主控芯片,用来完成4:1的视频压缩和信号多路复用,而这款芯片是恰好是Xilinx Kintex UltraScale KU035 FPGA芯片。对于TICO完成视频压缩IP的实现,Kintex UltraScale KU035 FPGA内部包含大量片上可编程逻辑单元, 16个16.3Gbps的传输端口,完全符合视频压缩IP对4个3G-或一个12G-SGI I/O传输接口的需求。

图4 VICO-4 TICO SDI转换器主板

图4 VICO-4 TICO SDI转换器主板

总结:
Xilinx推出的Kintex UltraScale系列芯片具有极高的市场性价比,中级设备的最大信号处理带宽,采用20nm工艺实现。广泛应用于网络接口卡、视频处理、图像处理、超高清晰度摄像头等应用中,所以Kintex UltraScale系列芯片无疑是实现SDI视频信号转换的最佳选择。

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