Плис в телевизионном оборудовании

Высокое качество телевизионного изобра­жения в значительной степени обеспечи­вается благодаря применению весьма сложно­го оборудования для обработки и редактиро­вания телепередач. На примере видеокарты Red Bridge III фирмы Dayang, содержащей FPGA Virtex-5 SXT компании Xilinx, показа­ны преимущества применения ПЛИС в этом оборудовании.

В настоящее время производство профес­сиональной видеопродукции немыслимо без применения компьютеров. Однако в некото­рых случаях производительности процессора серийного компьютера и емкости ЗУ бывает недостаточно, чтобы удовлетворить требова­ния телевизионных редакторов. Поэтому фир­мы-производители теле- и радиовещательного оборудования разрабатывают сложные видео­карты, которые после установки в компьютер превращают его в устройство, полностью удов­летворяющее требования рынка профессио­нального оборудования.

Одной из них является китайская фирма Dayang с 20-летней историей разработки и про­изводства современного теле- и радиовеща­тельного оборудования. В 2009 г. впервые в Китае она начала выпуск оборудования для высококачественной обработки видеосигнала телевидения высокой четкости (ТВЧ). Приме­ром может служить разработанная ее инжене­рами видеокарта Red Bridge III HD Video I/O Card, в которой используется ПЛИС FPGA компании Xilinx серии Virtex-5 SXT c интег­рированными последовательными портами, оптимизированная для построения DSP.

Это – универсальная видеокарта, предна­значенная для работы с такими приложения­ми, как нелинейное редактирование, телеви­зионная компьютерная графика и др. Ее от­личительными особенностями являются: шина PCI Express с поддержкой интерфейсов SDI и HD-SDI, несколько (до четырех) вхо- дов/выходов телевизионного сигнала, а также 16-разрядный смеситель с нулевой задержкой кадра. Обеспечивая поддержку многих между­народных телевизионных стандартов, видео­карта может быть с успехом использована не только в Китае, но и в других странах.

Видеокарта Red Bridge III HD

Применение видеокарты открывает перед радиовещательными компаниями широкие возможности. Они могут использовать ее для преобразования видеосигнала из одного стан­дарта в другой (например, из DVI в HDMI). Благодаря наличию шины PCI Express видео­карта может также служить мостом между входными и выходными интерфейсами и нако­пителем на жестких дисках. Это позволяет сбрасывать на накопитель “сырые” видеомате­риалы, отснятые пользователем, производить их обработку с применением сложных алго­ритмов (как то: подавление шумов, баланси­ровка цвета, добавление эффектов и др.), после чего возвращать в телестудию. Кроме того, не­сколько видеокарт, установленных в сервере, можно использовать для сжатия видеосигна­лов в соответствии со стандартами H.264, MPEG-2 и JPEG2000.

Для реализации этих функций инженеры фирмы Dayang использовали ПЛИС FPGA се­рии Virtex-5 SXT, обеспечивающую повыше­ние скорости обмена данными между шиной PCI Express и имеющимися в ней быстродей­ствующими приемопередатчиками и встроен­ными DSP-блоками.

Используя всего одну ПЛИС, инженеры фирмы Dayang смогли реализовать на ней мно­го сложных функций. Для обмена данными по шине PCIex8 используется встроенный в ПЛИС контроллер, представляющий собой го­товый IP-блок, разработанный компанией Xi­linx. Кроме того, разработчики использовали имеющиеся в ПЛИС серии Virtex-5 SXT бы­стродействующие приемопередатчики, а так­же 32-разрядный программный процессор MicroBlaze, в результате чего была достигнута производительность, необходимая для обмена данными между интерфейсами HD-SDI и PCI Express.

Благодаря наличию в ПЛИС быстродей­ствующих приемопередатчиков RocketIO со ско­ростью передачи данных свыше 3.75 Гбит/с и потреблением не более 100 мВт обеспечивается поддержка различных протоколов обмена дан­ными, как соответствующих действующим стандартам, так и нестандартных. Приемопере­датчики уверенно работают в составе встроен­ных в ПЛИС аппаратных блоков, предназна­ченных для обмена данными по шине PCI Ex­press (PCI Express endpoint block). Высокая про­изводительность блоков DSP, входящих в со­став этой ПЛИС, позволяет без проблем обраба­тывать видеосигналы ТВЧ, при этом мощность, потребляемая видеокартой, весьма мала.