FH8735在多路H．264高清视频编码系统中的应用

1 前言

视频监控产品经历了模拟时代、数字时代、网络时代的发展后，现在已经逐步走入了高清时代。高清视频和传统标清视频相比在视频质量上有了质的飞跃。以往由于芯片编码能力、网络带宽和存储技术等众多因素限制，高清视频一直没能得到广泛应用，但随着视频编码、IC设计、宽带网络及大容量存储等技术的飞速发展，高清视频应用的主要障碍都已被扫清。H.264/AVC视频编码标准由于具有优异的编码效率，能极大降低高清视频传输的网络带宽和存储容量需求，得到广泛应用，成为了高清视频编码的必然选择。

目前，高清视频监控已被越来越多的行业所关注和应用。这些行业用户的普遍特点都是需要更高清晰度的视频图像。上海富瀚微电子有限公司2008年9月推出了FH8735 H.264编码专用集成电路以及相应的解决方案。其具有单芯片1路 1080p@30fps或两路720p@30fps的高清视频实时编码能力，是目前市场上最具竞争力的高性能视频编码芯片，能极大满足高清视频的发展需求。

富瀚微电子基于FH8735芯片推出了一系列高清视频产品解决方案，如高清网络摄像机方案，高清网络视频服务器方案和PCI高清视频压缩卡等。

经过一年多的市场检验，FH8735已被广泛应用于视频安防监控、视频会议、远程教育、远程医疗、高清屏幕录制和个人消费电子等各个领域。

2 FH8735高清编码芯片简介

FH8735是一款高性能的音视频编码芯片，支持H.264 Main profile和Baseline profile视频编码标准，可对一路1080i、2路720p的高清信号进行实时编码和控制。在编码视频数据的同时，也对相关的多路音频数据编码，并完成音视频同步，输出ES/PES/PS/TS等格式压缩码流。FH8735的各内部功能模块如图1所示。



FH8735主要技术特点如下：

1）超强编码性能

FH8735的H.264编码由纯硬件完成，具有高编码能力，高编码质量和低功耗等特点。FH8735支持最大分辨率2048x1024的视频输入，支持1路1920x1080@30fps或者2路1280x720（1280x720@60fps）实时编码。对典型视频编码的对比结果表明，在相同的码率下，FH8735接近JM12.0的视频编码质量。

2）丰富的外设接口

FH8735支持多种高清视频输入模式，高清视频的数据格式和同步方式均可配置，可以接收来自CMOS/CCD 模组、视频解码器等输出的数字视频：

支持ITU-R BT.709/SMPTE 274M（24Bit 4:4:4 YCbCr、16Bit 4:2:2 YCbCr, RGB 24（8:8:8））；

支持SMPTE296M-2001（24Bit 4:4:4 YCbCr, 16Bit 4:2:2 YCbCr, RGB 24（8:8:8））

支持8bit 4:2:2 YCbCr；

支持内同步和外同步方式；

另外，FH8735还具有SPI/PCI/SD/UART/I2S/GPIO/I2C/MAC等多种外设接口。

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。

4）灵活的功能设置

除具有高性能的视频编码能力外，FH8735提供了丰富的视频预处理功能和灵活的视频编码选项。编码器的搜索范围、Intra预测类型、GOP长度、参考帧个数、编码码率和码率控制方式、编码Profile和Level等都根据需要进行灵活设定，这样就能保证和不同解码能力的解码器进行无缝对接。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。比如编码一路720p视频时，就只需配置一组DDR，从而降低系统BOM成本。