主頁（http://www.by236.com）：H.264視頻編解碼技術探討(2) ·高穩定性：在視頻監控行業，產品高穩定性始終都是不過分的基本要求; ·可編程性：只有具有良好的可編程性，視頻編碼器才能夠及時根據應用需求的改變以極小的代價迅速做出相應的調整; ·靈活性：未來對編碼器的評估將會越來越著眼于系統層面，編碼器能否靈活支持不同應用的系統架構會成為選擇系統產品平臺時的一個重要考量。比如在系統架構上需要做多大的改變才能使一個方案從支持一路視頻升級為支持四路視頻。 實現H.264編解碼方案平臺 目前業界主要提供有三類實現方案平臺。 基于DSP方案 目前的視頻監控行業，基于DSP的H.264編碼器解決方案占有絕對優勢的市場份額，這是由DSP方案開發周期相對較短的特性決定的。在ASIC或FPGA方案仍處于研發階段時，DSP方案已捷足先登，并較好地解決了視頻監控行業中H.264編碼器方案從無到有的過程，為H.264在監控應用中走向成熟立下了汗馬功勞。但是由于DSP運算能力本身的制約，考慮到H.264標準實現的高復雜度，要達到未來對編碼器高性價比的要求，DSP方案會非常困難。同時，雖然DSP方案具有非常好的可編程性能，但由于其硬件接口和架構均已固定，很難滿足產品架構靈活性的要求，也相對增加了靈活提供對多通道編碼支持的實現難度。 基于ASIC方案 在目前階段基于ASIC的H.264編碼成熟方案在監控領域的應用還相對較少，這和芯片設計研發周期較長，成本較高的特點緊密相關。ASIC方案的最大優勢就是一旦量產后，成本和其他方案相比將非常低廉，同時由于是硬件編碼實現，通常可以較容易滿足行業對高編碼性能的要求。同時一款成熟的ASIC芯片和DSP實現方案相比通常具有更高的穩定性。但其最大的缺陷是一旦定型后，所有的設計、實現方法、接口等均較難變更，基本上不可能滿足客戶在可編程性，架構靈活性等方面的需求，而其低成本的優勢必須要在較高出貨量的基礎上才可能得到充分的體現。監控市場相對多變的客戶需求則使得建立在ASIC平臺上的產品方案在未來有著更大的產品不確定性和市場風險。 基于FPGA方案 FPGA作為一個可編程的硬件邏輯實現平臺很好地融合了DSP架構的可編程可升級性和ASIC架構的由硬件實現方式而帶來的高編碼性能。FGPA方案的靈活性不僅僅體現在具有和DSP平臺一樣的可編程性和可升級性，而且還體現在可以提供更高的系統架構上的靈活性。以Xilinx Spartan 3 系列芯片為例，首先提供了不同規格能力的芯片選擇，其次對于同一規格的芯片又提供了不同的封裝，以提供不同的管腳數目的選擇，同時，每一款FPGA芯片其管腳都可以根據用戶的要求重新定義功能，提供非常靈活的接口控制。通過和系統設計的有效配合，基于FPGA的方案有可能大幅降低產品的BOM成本。FPGA這種架構上的靈活性非常有利于采用同一個H.264編碼內核靈活支持不同應用、不同規格的產品方向。同時架構上的靈活性使得設計者可以充分發揮創造性，開發出個性化風格的產品，這是基于DSP或ASIC的方案難以做到的。 FPGA方案與前兩種方案相比，其結合DSP方案和ASIC方案的部分優勢，彌補一些固有不足。如FGPA方案的可編程可升級性能大大降低了系統集成商在選用ASIC芯片方案時可能會遇到的一些后期風險，同時FPGA接近ASIC的強運算能力則有效彌補了DSP方案在編碼性能上的瓶頸。另一方面，FPGA類似于ASIC的實現方式也使得FPGA平臺有可能提供比DSP方案更高的產品穩定性。 FPGA方案從產品角度來考量的話，最主要的難度是如何既考慮到產品的成本需要，又考慮其性能需求，為市場提供高性價比的編碼解決方案。也就是說，開發者必須選擇一個低成本FPGA平臺，比如Xilinx的Spartan 3/3A系列，同時在其上完成滿足要求的高性能編碼。這是一個開發難度頗高的工作，在全球范圍內也沒有幾家公司具有這樣的研發實力，這也是為什么目前市場上基于FPGA平臺的H.264編碼解決方案屈指可數的原因，但從FPGA的各種特性以及視頻監控市場的需求特點來考慮，一旦其產品成本在市場上具有較好競爭力的話，FPGA方案應該是在上述三種方案中最符合未來編碼器需求和最適合系統廠商產品開發的方案。而隨著FPGA芯片提供商在消費電子領域內的不斷努力，FPGA方案的產品成本正變得越來越具有競爭力。以DVMicro在Xilinx Spartan 3A DSP 3400 芯片上所開發的多路D1編碼方案為例，其每通道產品成本已低于目前的DSP方案，同時卻提供了比DSP方案明顯改善的視頻編碼性能。 目前市場上針對以上三種產品平臺的都已有成熟的編碼器方案，其中基于DSP的主要是TI的DM642和DAVINCI媒體處理器，以及NXP的PNX15xx和PNX17xx。基于ASIC方案的相對較少，主要用的比較多的是海思的HI3510。基于FPGA的目前主要是XILINX SPARTAN 3A DSP 3400采用DVMICRO 硬件 IP 核提供的編碼器方案。 結語 由于目前國內有些廠家并不是采用真正的H.264編解碼標準，因此也遇到很多問題。如某些公司的硬件H.264編解碼技術采用符合國際標準組織的H.264 標準(baseline profile)，其輸出是完全符合國際標準H.264 標準碼流，用戶在解碼端可以自由選擇任何H.264標準解碼設備，并和編碼設備形成一個開放系統。反之，如果編碼設備輸出的是自定義的，不符合H.264標準的碼流，用戶在解碼端就失去了自由選擇的權力，只能被迫綁定編碼設備商提供的解碼設備，這就形成一個封閉系統。 相信符合H.264標準的開放系統會對用戶產生巨大的影響和豐厚的利益。舉例來說，有些監控設備雖然對外宣傳是H.264技術(請注意，是H.264技術，但輸出并不完全符合H.264標準的碼流)，但他們的碼流不能被標準的H.264解碼器解碼回放。 H.264是先進的視頻處理技術，業內人士公認，在同樣的視頻回放質量條件下，H.264比MPEG4約節省近40%的傳輸帶寬或硬盤存儲空間，這無疑為遠程監控的推廣應用起到很重要的作用。但H.264的編碼效率是以其遠較MPEG4復雜的運算量為代價的，其采用最先進的禎間預測模式，包括復雜的運動估計、1/2和1/4像素預測;遠較MPEG4先進的禎內預測模式，包括多達13種禎內預測模式;H.264引進全新的環路濾波(in-loop filtering)技術，對視頻回放質量的大幅提高貢獻巨大。 應用上述的新技術均需要大量的運算處理，對視頻編解碼處理平臺也提出了新的要求。對軟件形式的視頻編解碼器，如用DSP等通用處理器實現的編解碼器，因處理能力的限制，只能舍棄很多H.264的最先進技術(如禎內，間編碼預測模式，環路濾波等)，這樣的結果是其編碼效果回復到MPEG4的水平。更嚴重的是這樣的編碼器輸出的碼流不符合H.264標準，所有通用解碼器均不能與其配套組成開放的系統。選用非標準的編碼器，用戶只能限制選用與其配套的非標準解碼器，從而變成了一個封閉的系統。
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