基于Hi3559的多路HD-SDI视频传输系统

论

文

赏

析

2022年电子技术应用第3期

王 毅，张 禹，钱宏文

中国电子科技集团公司第五十八研究所，江苏 无锡214072

摘要：   

为了在工业现场和安防监控领域更好地利用Hi3559强大的视频图像处理能力实现高清视频的远距离传输和智能算法，采用Hi3559+FPGA硬件架构，通过高清数字接口(High Definition Digital Interface，HD-SDI)视频均衡器利用同轴线缆传输方式，设计实现了多路1080P的高清视频传输系统。该设计系统方案主要是解决了Hi3559虽然支持多种Sensor视频接口，但是没有可以直接支持多路HD-SDI摄像头的输入方式和设计方案。该系统利用Hi3559实现了8路HD-SDI视频图像的采集、传输、处理、以及全景显示。相比海思常见的相机串行接口(Camera Serial Interface，CSI)传输方案，采用HD-SDI传输距离更远，理论可达200 m。通过测试和验证，该设计方案可行，传输距离远，工作稳定可靠，对于多路HD-SDI视频的采集传输和全景显示等方向具有较高的推广和应用价值。

关键词：

Hi3559，PGA，高清数字接口HD-SDI，均衡器，1080P

0 引言：

HD-SDI(高清数字接口)标准最早由电影与电视工程师协会(SMPTE)提出，协议规定了利用YCrCb的色彩空间采用4：2：2的采样格式传输高清无压缩的SDI视频信息[1]，HD-SDI由亮度和色度两个单元组成，每个单元分别为10 bit的数据信息。SMPTE通过制定标准的274M和296M[2]，包含了常见的不同速率和分辨率的视频格式。HD-SDI主要用来传输1080P或720P的高清视频信息[3]，速率为1.485 Gb/s或1.485/1.001 Gb/s两种。串行数字接口的特点是采用了无损和非压缩的传输原理，在同轴线缆上传输高清无损视频，具有传输原理简单可靠、视频清晰度高、链路延迟小、实现容易等优点。HD-SDI视频分辨率高，动态范围广，在对比度、亮度、白平衡[4]等方面具有显著的优势，在各种电视广播、监控安防和高清传输领域使用愈加广泛。

Hi3559作为华为海思推出的一款强大片上系统(System on Chip，SoC)芯片，不仅具有丰富的视频和各种外围接口，而且内部集成了很多视频图像处理模块，处理器支持不同格式视频的编码和解码、图形的畸变校正、去噪，以及镜像、旋转和色彩的增强等，可用于多路Sensor视频的输入，内部集成H.265编解码处理单元，能够支持高清的RAW原始码流视频的输出，SoC内部含有高性能图像信号处理器(Image Signal Processor，ISP)[5]，SoC使用了低功耗的架构和工艺技术，支持多路全景硬件拼接[6]，为使用者提供了高性能的硬件平台。