主页（http://www.pttcn.net）：H.264视频编解码技术探讨(2) ·高稳定性：在视频监控行业，产品高稳定性始终都是不过分的基本要求; ·可编程性：只有具有良好的可编程性，视频编码器才能够及时根据应用需求的改变以极小的代价迅速做出相应的调整; ·灵活性：未来对编码器的评估将会越来越着眼于系统层面，编码器能否灵活支持不同应用的系统架构会成为选择系统产品平台时的一个重要考量。比如在系统架构上需要做多大的改变才能使一个方案从支持一路视频升级为支持四路视频。 实现H.264编解码方案平台 目前业界主要提供有三类实现方案平台。 基于DSP方案 目前的视频监控行业，基于DSP的H.264编码器解决方案占有绝对优势的市场份额，这是由DSP方案开发周期相对较短的特性决定的。在ASIC或FPGA方案仍处于研发阶段时，DSP方案已捷足先登，并较好地解决了视频监控行业中H.264编码器方案从无到有的过程，为H.264在监控应用中走向成熟立下了汗马功劳。但是由于DSP运算能力本身的制约，考虑到H.264标准实现的高复杂度，要达到未来对编码器高性价比的要求，DSP方案会非常困难。同时，虽然DSP方案具有非常好的可编程性能，但由于其硬件接口和架构均已固定，很难满足产品架构灵活性的要求，也相对增加了灵活提供对多通道编码支持的实现难度。 基于ASIC方案 在目前阶段基于ASIC的H.264编码成熟方案在监控领域的应用还相对较少，这和芯片设计研发周期较长，成本较高的特点紧密相关。ASIC方案的最大优势就是一旦量产后，成本和其他方案相比将非常低廉，同时由于是硬件编码实现，通常可以较容易满足行业对高编码性能的要求。同时一款成熟的ASIC芯片和DSP实现方案相比通常具有更高的稳定性。但其最大的缺陷是一旦定型后，所有的设计、实现方法、接口等均较难变更，基本上不可能满足客户在可编程性，架构灵活性等方面的需求，而其低成本的优势必须要在较高出货量的基础上才可能得到充分的体现。监控市场相对多变的客户需求则使得建立在ASIC平台上的产品方案在未来有着更大的产品不确定性和市场风险。 基于FPGA方案 FPGA作为一个可编程的硬件逻辑实现平台很好地融合了DSP架构的可编程可升级性和ASIC架构的由硬件实现方式而带来的高编码性能。FGPA方案的灵活性不仅仅体现在具有和DSP平台一样的可编程性和可升级性，而且还体现在可以提供更高的系统架构上的灵活性。以Xilinx Spartan 3 系列芯片为例，首先提供了不同规格能力的芯片选择，其次对于同一规格的芯片又提供了不同的封装，以提供不同的管脚数目的选择，同时，每一款FPGA芯片其管脚都可以根据用户的要求重新定义功能，提供非常灵活的接口控制。通过和系统设计的有效配合，基于FPGA的方案有可能大幅降低产品的BOM成本。FPGA这种架构上的灵活性非常有利于采用同一个H.264编码内核灵活支持不同应用、不同规格的产品方向。同时架构上的灵活性使得设计者可以充分发挥创造性，开发出个性化风格的产品，这是基于DSP或ASIC的方案难以做到的。 FPGA方案与前两种方案相比，其结合DSP方案和ASIC方案的部分优势，弥补一些固有不足。如FGPA方案的可编程可升级性能大大降低了系统集成商在选用ASIC芯片方案时可能会遇到的一些后期风险，同时FPGA接近ASIC的强运算能力则有效弥补了DSP方案在编码性能上的瓶颈。另一方面，FPGA类似于ASIC的实现方式也使得FPGA平台有可能提供比DSP方案更高的产品稳定性。 FPGA方案从产品角度来考量的话，最主要的难度是如何既考虑到产品的成本需要，又考虑其性能需求，为市场提供高性价比的编码解决方案。也就是说，开发者必须选择一个低成本FPGA平台，比如Xilinx的Spartan 3/3A系列，同时在其上完成满足要求的高性能编码。这是一个开发难度颇高的工作，在全球范围内也没有几家公司具有这样的研发实力，这也是为什么目前市场上基于FPGA平台的H.264编码解决方案屈指可数的原因，但从FPGA的各种特性以及视频监控市场的需求特点来考虑，一旦其产品成本在市场上具有较好竞争力的话，FPGA方案应该是在上述三种方案中最符合未来编码器需求和最适合系统厂商产品开发的方案。而随着FPGA芯片提供商在消费电子领域内的不断努力，FPGA方案的产品成本正变得越来越具有竞争力。以DVMicro在Xilinx Spartan 3A DSP 3400 芯片上所开发的多路D1编码方案为例，其每通道产品成本已低于目前的DSP方案，同时却提供了比DSP方案明显改善的视频编码性能。 目前市场上针对以上三种产品平台的都已有成熟的编码器方案，其中基于DSP的主要是TI的DM642和DAVINCI媒体处理器，以及NXP的PNX15xx和PNX17xx。基于ASIC方案的相对较少，主要用的比较多的是海思的HI3510。基于FPGA的目前主要是XILINX SPARTAN 3A DSP 3400采用DVMICRO 硬件 IP 核提供的编码器方案。 结语 由于目前国内有些厂家并不是采用真正的H.264编解码标准，因此也遇到很多问题。如某些公司的硬件H.264编解码技术采用符合国际标准组织的H.264 标准(baseline profile)，其输出是完全符合国际标准H.264 标准码流，用户在解码端可以自由选择任何H.264标准解码设备，并和编码设备形成一个开放系统。反之，如果编码设备输出的是自定义的，不符合H.264标准的码流，用户在解码端就失去了自由选择的权力，只能被迫绑定编码设备商提供的解码设备，这就形成一个封闭系统。 相信符合H.264标准的开放系统会对用户产生巨大的影响和丰厚的利益。举例来说，有些监控设备虽然对外宣传是H.264技术(请注意，是H.264技术，但输出并不完全符合H.264标准的码流)，但他们的码流不能被标准的H.264解码器解码回放。 H.264是先进的视频处理技术，业内人士公认，在同样的视频回放质量条件下，H.264比MPEG4约节省近40%的传输带宽或硬盘存储空间，这无疑为远程监控的推广应用起到很重要的作用。但H.264的编码效率是以其远较MPEG4复杂的运算量为代价的，其采用最先进的祯间预测模式，包括复杂的运动估计、1/2和1/4像素预测;远较MPEG4先进的祯内预测模式，包括多达13种祯内预测模式;H.264引进全新的环路滤波(in-loop filtering)技术，对视频回放质量的大幅提高贡献巨大。 应用上述的新技术均需要大量的运算处理，对视频编解码处理平台也提出了新的要求。对软件形式的视频编解码器，如用DSP等通用处理器实现的编解码器，因处理能力的限制，只能舍弃很多H.264的最先进技术(如祯内，间编码预测模式，环路滤波等)，这样的结果是其编码效果回复到MPEG4的水平。更严重的是这样的编码器输出的码流不符合H.264标准，所有通用解码器均不能与其配套组成开放的系统。选用非标准的编码器，用户只能限制选用与其配套的非标准解码器，从而变成了一个封闭的系统。
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