数字家庭视频路由器设计方案的选择

不久的将来,数字家庭中会有多种数字视频的来源,同时还会有许多视频显示设备。要把不同出处、不同格式的视频传送到正确的目的地,就需要一台数字视频路由器。普通的以太网路由器处理的是数据包,而视频路由器转发的则是视频数据流。

  视频路由器可以用 pc 机或独立的设备来实现,无论采用哪种方法,这种设计都会面临几个挑战。最主要的挑战是选择一个最佳硬件平台,如选择 asic、fpga 和 assp(专用标准处理器),或者是三者的某种结合。其次是确定需支持的标准与格式,以及是否具备支持以后标准与格式的能力。最后一点与其它产品一样,成本、推出时间、使用便利性、外形尺寸、用户界面以及安全问题都是需要关注的因素。

  灵活性问题

  最简单的数字视频交换机只是从多个源头获得视频输入,然后将它们送到指定的目的地。它的工作原理很像以太网交换机,即只负责把数字信息从一个输入端送给另一个输出端。输入源可以是电缆机顶盒、dvd 播放机、游戏机(如 xbox)或数码相机等。输出则可能是一台电视或 pc 显示器。

  但是,媒体世界也象网络世界一样复杂,我们必须应付各种不同的数据格式,而且可能需要根据不同的来源与目的加以处理。例如,照相机的数码格式可能与 pc 视频卡不兼容;如果想在硬盘上保存原始视频资料,就需要进行编码以减小文件的尺寸;如果打算将视频文件解压并传送到一张存储卡上,可能需要作进一步的处理。

  此外,一个简单的交换机不具备用户需要的一些高级功能,例如存储数字视频、画中画、快进或跳过广告等。一台数字视频路由器必须能满足普通用户对大多数性能的要求。

图1 简单的视频路由器功能框图,其中包括各种视频源与目标设备。在选择实现技术(fpga、asic、assp 或三者的组合)时,对所需接口与功能的确认非常关键。

  图 1 显示的是一个数字视频路由器的简单功能块图。数字视频的输入源可以是一台 dvd 播放机、一个数字电视机顶盒、一架数码摄像机、一台 pc、一个无线安保摄像头,也可以是一块硬盘。使用的接口可以是 usb 2.0、火线(ieee 1394)、以太网、数字视频端口,或者是 ntsc、pal 或 secam 制式的模拟视频端口。数码视频格式包括 mpeg、jpeg 和 jpeg-2000 等。显示设备则包括模拟电视、平面显示器、高清晰电视和 pc 等。

  有多种方法可以实现框图中描述的功能。一种方式是做一块 pc 插卡。这样可以利用 pc 的许多现有资源,包括以太网、usb 和硬盘存储空间等。

  这种方法是一种很好的低成本实现方案,设备的输入、输出端口不多,容量、性能有限(如任何时间只允许一个活动数据源)。但是,当出现新的标准、新的视频来源以及更多的显示输出方式时,pc 卡就需要升级或者购买一块全新的卡。另外,这种产品也限制了用户采购其它硬件的可选范围。

  第二种方法是制造专门的视频设备。由于这种路由器与 pc 相独立,因此可能需要重复 pc 中已有的资源,如外设、存储和处理器等。但它会具有某些优势,如功能更多、升级简便、存储容量大,以及更好的视频处理性能等。

  三种实现方法

  对实现技术的最佳选择要依赖于多种因素的结合,包括面市时间、系统成本、市场生命周期、主要功能以及外形尺寸等。

  同许多高端消费电器一样,数字视频路由器的目标成本可能是最重要的因素。由于硅实现的效率较高,采用 asic 的方案一般能够提供较低的单位成本。因为晶体管使用效率高,asic 的成本通常只有 fpga 成本的十分之一。即使考虑了其它成本因素,如 ip(智能知识产权)核心成本较高、设计工具比较昂贵、尺寸与设计时间的增加,以及较高的掩模费用和其它 nre(非重发性工程)费用等,采用 asic 实现的路由器仍然具有明显的成本优势。

  如果所采用 assp 正好能满足应用所需的功能或子功能,则这种实现方式也具备成本优势。然而,

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发布日期:2019年07月02日  所属分类:参考设计