爱游戏-在米尔电子MPSOC实现12G SDI视频采集H.265压缩SGMII万兆以太网推流

2024-12-25

[导读]跟着收集视频平台的成长，用户对4K高清画质的需求日趋增加。但是，很多用户发现，即便采办了视频平台的会员，不雅看4K内容时画质却不如预期，有时乃至还会呈现恍惚、卡顿的环境。这类现象背后触及到视频编码、收集带宽、和视频传输的诸多身分。跟着收集视频平台的成长，用户对4K高清画质的需求日趋增加。但是，很多用户发现，即便采办了视频平台的会员，不雅看4K内容时画质却不如预期，有时乃至还会呈现恍惚、卡顿的环境。这类现象背后触及到视频编码、收集带宽、和视频传输的诸多身分。近期“影视飓风”发布的视频《清楚度不如4年前！视频变糊是你的错觉吗？》因会商视频平台下降码率和改变编码格局以紧缩视频画质，影响了内容表达。 4K视频清楚度降落的一个首要缘由是平台为了节流带宽而紧缩视频流，有时致使比特率下降，没法阐扬4K分辩率的全数潜力。在这类布景下，若何高效地紧缩和传输4K视频成了一个要害手艺困难。本文将切磋若何经由过程米尔电子的ZU4EV MPSoC平台，接入真4k 60UHD-SDI视频源后，利用VCU进行高效H.265编解码，再经由过程SGMII万兆以太网实现收集推流，以确保高质量4K视频的流利传输。视频质量降落的缘由与优化方式带宽瓶颈：在用户数目增添的环境下，办事器和收集的带宽经常没法知足4K视频流的需求。紧缩算法不足：传统的视频紧缩手艺在高分辩率内容上表示欠安，轻易致使画面恍惚。视频传播输的优化在推流进程中，收集带宽和视频紧缩效力直接决议了视频播放的清楚度与流利度。为了确保4K视频在万兆以太网上的高效传输，本设计采取以下优化办法：公道的码率节制：在包管视频清楚度的条件下，调剂H.265编码的方针码率，避免太低的码率影响视频质量或太高的码率致使带宽华侈或。经由过程CBR或VBR模式可以按照收集环境动态调剂码率。低延时模式：VCU撑持低延时编码模式，确保视频在紧缩和传输进程中连结尽量低的延迟，晋升用户的不雅看体验。收集传输和谈选择：按照利用场景选择适合的传输和谈。对及时性要求较高的场景，可选择UDP传输，而对数据靠得住性要求较高的场景，则保举利用TCP和谈。 MPSoC与VCU架构在4K UHD音视频广播范畴的优势高机能与低功耗的连系：Zynq UltraScale+ MPSoC采取了16nm FinFET工艺，集成了多核处置器和可编程逻辑，可以或许在提高机能的同时下降功耗，这对音视频广播范畴来讲相当主要，由于它可以在包管高清楚度视频传输的同时，削减能源耗损。及时紧缩与解紧缩能力：集成的VCU撑持H.264/AVC和H.265/HEVC尺度，可以或许实现高达4K UHD分辩率的视频的及时紧缩息争紧缩。这意味着在广播利用中，可以操纵VCU进行高效的视频编码，削减存储空间和带宽的需求，同时连结视频质量。多视频流处置能力：VCU可以或许同时处置多达八个分歧的视频流，这对需要同时广播多个视频源的4K UHD广播利用来讲很是有效。这类多使命处置能力使得MPSoC成为多媒体中间和视频办事器的抱负选择。矫捷性和可扩大性：MPSoC的可编程逻辑（PL）供给了肆意到肆意高速视频/音频接口的矫捷性，可觉得多媒体管道带来定制图象和视频处置功能的差别化结果。这类可编程性使得系统可以或许顺应不竭转变的音视频广播需求。专用硬件加快：MPSoC供给了专用的处置引擎，如基在ARM Cortex A53的APU、Mali图形处置单位等，这些专用硬件可以或许加快图形和视频处置使命，提高系统的整体机能。撑持多种视频格局：VCU撑持高达4:2:2 10位UHD-4K的视频格局，合适专业和高端消费级的建造与后期建造解决方案。这类普遍的格局撑持使得MPSoC可以利用在各类分歧的音视频广播场景。集成的多媒体框架撑持：MPSoC连系常见的多媒体框架GStreamer，可以开辟硬件加快型多媒体利用。这类集成撑持简化了开辟进程，使得开辟者可以或许快速实现复杂的音视频处置使命。优化的功耗治理：Zynq UltraScale+ MPSoC将处置引擎、硬件编解码器等组件放置在具有自力电轨的分歧电源域中，这类设置装备摆设可用在为全部系统设计优化功耗治理方案，进一步下降系统功耗。高速互联外设：MPSoC供给高速互联外设，如集成式DisplayPort接口模块，撑持高达6 Gb/s的工作速度，这有助在处置来自PS或PL的及时音视频流，进一步下降系统BOM本钱。撑持新一代地面数字电视广播手艺：跟着超高清电视时期的到来，MPSoC与VCU架构可以或许撑持新一代地面数字电视广播手艺，如DVB-T2、ATSC 3.0和DTMB-A等，这些手艺撑持更高的视频质量和新的广播利用模式。综上所述，MPSoC与VCU架构在4K UHD音视频广播范畴供给了高机能、低功耗、及时紧缩解紧缩、多视频流处置、矫捷性、硬件加快、普遍格局撑持、多媒体框架集成、优化的功耗治理和高速互联外设等多重优势，使其成为该范畴抱负的解决方案。系统架构概述在本设计中，我们利用Zynq UltraScale+ MPSoC平台（具体型号为MYIR XCZU4EV），经由过程FPGA实现对SDI视频的H265紧缩，并经由过程SGMII接口推送到万兆以太网上。系统架构首要包罗以下几个部门：视频输入：输入源可所以SDI摄像机、SDI旌旗灯号产生器或经由过程HDMI转SDI装备从电脑接入的HDMI旌旗灯号。视频旌旗灯号经由过程TI公司的LMH1219芯片做平衡处置，并将单端旌旗灯号转换为差分旌旗灯号后输入FPGA。 SDI视频解码：FPGA中的UHD-SDI GT IP核用在SDI视频的解串，并将视频旌旗灯号转换为AXI4-Stream格局供后续处置。经由过程SMPTE UHD-SDI RX SUBSYSTEM IP核，SDI视频被解码为RGB格局。视频帧缓存与处置：解码后的视频旌旗灯号存储在PS侧的DDR4中，经由过程Xilinx供给的Video Frame Buffer Write IP核实现。在这一阶段，可以对视频帧进行色彩转换、缩放等处置。 H.265视频紧缩：利用Zynq UltraScale+ VCU IP查对存储的RGB视频帧进行H.265编码紧缩。VCU撑持YUV420格局的视频，编码分辩率最高可到达4K@60fps。 SGMII万兆以太网传输：颠末H.265紧缩后的视频畅通过SGMII接口推送至万兆以太网。经由过程PetaLinux系统，操纵TCP/UDP和谈将紧缩后的码传播输到PC或办事器端，用户可以经由过程VLC播放器等软件及时播放领受到的H.265码流。工程设计首要流程 SDI输入：经由过程LMH1219进行旌旗灯号平衡，SDI旌旗灯号转换为AXI4-Stream格局。经由过程HDMI转SDI盒子，经由过程12G UHD-SDI输出4K 60FPS视频给FPGA，用户也能够利用SDI 工业相机；视频解码：UHD-SDI GT IP核完成视频解串，SMPTE UHD-SDI RX SUBSYSTEM IP核将视频解码为RGB旌旗灯号。视频缓存：利用Video Frame Buffer Write IP核将视频写入DDR4。用户可以选择在这里做出customer ISP，例如图象缩放，拼接视频紧缩：经由过程Zynq UltraScale+ VCU IP查对视频进行H265紧缩。收集传输：经由过程SGMII万兆以太网接口，将紧缩后的H265视频畅通过UDP和谈推送至PC端，利用VLC播放器播放。在视频内容不竭向4K成长的年夜布景下，经由过程Zynq UltraScale+ MPSoC平台，基在VCU实现的SGMII万兆以太网视频紧缩推流方案，不但可以或许高效地紧缩和传输4K视频，还可以确保较低的延迟和高质量的图象输出。该方案合用在视频监控、医疗影象、工业主动化等对高分辩率视频有需求的利用场景。对但愿在收集视频平台上取得更好不雅看体验的用户来讲，视频平台和办事供给商则需要在视频编码、收集传输等方面进行优化，以知足用户对4K视频的画质需求。互动环节在SGMII网兆以太网推流到PC端，由于是万兆网，CPU没法承担这里的高速吞吐率，这里我们需要用到收集卸载，米尔电子的MYC-7A100T双芯设计焦点板可经由过程SFP收集SGMII万兆以太网数据后，PC经由过程PCIE读取视频源，实现万兆网口数据包卸载，我们会在后续系列文章中做出分享基在米尔MYC-7A100TSFP收集后PCIE XDMA中止读取。图：MYD-7A100T开辟）