Karena kebutuhan pembangunan kota yang aman, pengembangan pengawasan video telah lebih dipromosikan, dan dengan demikian penerapan FPGA di bidang ini juga telah dipromosikan.
Apalagi sekarang persyaratan untuk multi-channel, definisi tinggi, jaringan, antarmuka komunikasi berkecepatan tinggi, dan kecerdasan telah mendorong pengembangan lebih lanjut dari bidang Pengontrol dinding video berbasis FPGA.
Sebaliknya, kemajuan dan pembaruan teknologi chip FPGA, inti IP, dan desain referensi telah mendorong pengembangan pengawasan video.
Sekarang, sulit untuk memenuhi kebutuhan sistem kinerja tinggi hanya dengan menggunakan prosesor DSP atau chip off-the-shelf (ASSP).
Namun, karena integrasi tinggi dan fleksibilitas perangkat yang dapat diprogram saat ini, serta konsumsi daya yang rendah dan jangkauan operasi yang luas, harganya terus turun. Oleh karena itu, kinerja tinggi yang unik dan fleksibilitas dari array gerbang logika yang dapat diprogram (FPGA) digunakan. , Sehingga dapat membangun banyak produk video surveillance.
1.Apa yang membuat FPGA luar biasa?
FPGA dapat diprogram seperti GPU atau CPU, tetapi ditujukan untuk masalah paralel, latensi rendah, dan throughput tinggi seperti inferensi dan Jaringan Neural Dalam.
FPGA memiliki sejumlah manfaat, yang paling menonjol adalah kecepatan.
Sementara FPGA berjalan pada kecepatan clock yang lambat dibandingkan dengan CPU modern, mereka pada dasarnya bersamaan, daripada menjalankan aliran instruksi sekuensial, dengan data mengalir secara optimal di antara operasi bersamaan ini, menghasilkan peningkatan kinerja yang dramatis.
Ada potensi aplikasi untuk berjalan hingga 100 kali lebih cepat melalui kode yang sama yang berjalan pada CPU tradisional.
FPGA berisi jutaan blok logika yang dapat diprogram ulang yang dapat digunakan untuk melakukan banyak tindakan pada saat yang sama, memberikan manfaat paralelisme dan konkurensi.
Saat menulis kode, para insinyur dapat memanfaatkan arsitektur paralel ini dengan memecah masalah menjadi proses yang terstruktur dengan baik dan mandiri yang dapat berjalan secara bersamaan.
Misalnya, ketika sebuah gambar diproses secara tidak bersamaan, seorang pekerja akan memproses keseluruhan gambar piksel demi piksel. Tetapi ketika gambar yang sama diproses secara bersamaan, itu dipecah menjadi bagian-bagian yang diproses secara bersamaan oleh pekerja yang berbeda, dan kemudian disatukan kembali.
Hal ini membuat proses lebih kompleks tetapi jauh lebih cepat - data yang masuk harus dipisahkan secara optimal, didistribusikan secara efisien kepada para pekerja, kemudian data yang diproses dikumpulkan dan dipasang kembali, idealnya tanpa menghalangi jalur kerja.
Dalam CPU normal, ini melibatkan data yang didorong dan ditarik dari memori, dan protokol mahal untuk proses untuk menyetujui apa status memori saat ini. Bahkan CPU Intel terbesar hanya memiliki 18
inti. Sebagai perbandingan, dalam FPGA, aliran data dapat direkayasa sehingga tidak pernah meninggalkan chip.
Puluhan ribu proses bersamaan dapat terjadi, dan waktu pemrosesan dioptimalkan sehingga throughput
selalu maksimal.
2. Penerapan FPGA dalam pengawasan video cerdas
Saat ini, resolusi kamera IP secara bertahap berkembang dari definisi standar D1 ke definisi tinggi (1920×1080), dan kompresi real-time lokal harus dilakukan, sehingga kompresi keras hanya dapat digunakan. Jika beberapa prosesor DSP digunakan, biaya sistem, integrasi, dan konsumsi daya akan meningkat, yang tidak dapat diterima oleh pengguna; jika perangkat FPGA berbiaya rendah chip tunggal digunakan, kinerjanya tidak dapat memenuhi persyaratan desain.
Namun, jika perangkat FPGA seri Stratix berkinerja tinggi dengan chip tunggal digunakan, persyaratan tersebut dapat dipenuhi. Karena perangkat ini memiliki perangkat seri ASIC-Hard-Copy terstruktur yang sesuai, perangkat ini selanjutnya dapat mengurangi biaya hingga 1/10 dan mengurangi konsumsi daya hingga 50%. Oleh karena itu, perangkat FPGA ini dapat digunakan sebagai kamera IP definisi tinggi saluran tunggal
Untuk memantau gambar multi-saluran secara lokal, biasanya diperlukan untuk menggandakan data video multi-saluran dan membagi serta menskalakan gambar. Oleh karena itu, data format CCIR656 standar harus dikirim ke bagian divisi penskalaan multiplexing video untuk diproses.
Sumber daya memori yang melimpah di perangkat FPGA lebih cocok untuk digunakan sebagai buffer baris yang diperlukan untuk multiplexing video dan algoritme penskalaan, sehingga bagian ini dapat dengan cepat mewujudkan fungsi multiplexing dan penskalaan layar dan segmentasi.
Kemudian dikirim ke bagian pengkodean H.264 D1+CIF multi-saluran, dan kemampuan pemrosesan paralel yang kuat yang melekat pada FPGA dapat memenuhi persyaratan kecepatan pemrosesan dari algoritma H.264. Dibandingkan dengan beberapa skema implementasi prosesor ASSP atau DSP, FPGA chip tunggal memberikan kinerja sistem yang lebih stabil, biaya lebih rendah, dan rasio harga/kinerja terbaik.
3. Gunakan FPGA untuk mewujudkan fungsi pemrosesan video waktu nyata DSP
Dibandingkan dengan solusi ASSP dan chipset, FPGA dapat memberikan tingkat fleksibilitas yang berbeda sesuai dengan kebutuhan aktual insinyur desain dan mempertahankan kinerja yang jauh lebih baik daripada DSP tradisional.
Pemrosesan video waktu nyata memerlukan kinerja sistem yang sangat tinggi, sehingga hampir semua DSP tujuan umum dengan fungsi paling sederhana tidak memiliki fungsi ini.
Perangkat logika yang dapat diprogram memungkinkan desainer untuk menggunakan teknologi pemrosesan paralel untuk menerapkan algoritma pemrosesan sinyal video, dan hanya satu perangkat yang dapat mencapai kinerja yang diinginkan.
Solusi berbasis DSP biasanya perlu menanamkan banyak DSP pada satu papan untuk mendapatkan kemampuan pemrosesan yang diperlukan, yang tidak diragukan lagi akan meningkatkan biaya sumber daya program dan sumber daya memori data.
Karena sangat sulit untuk mengirim data video bandwidth tinggi dan mempertahankan kualitas layanan yang sesuai (QoS) pada saluran transmisi yang sangat sempit (seperti saluran nirkabel), perancang berkomitmen untuk meningkatkan koreksi kesalahan, kompresi, dan pemrosesan gambar berdasarkan implementasi FPGA . teknologi.
Inti dari algoritma MPEG-4 adalah operasi yang disebut Discrete Cosine Transform (DCT). Bagian DCT telah distandarisasi dan dapat diterapkan secara efektif di FPGA. Banyak dekoder MPEG khusus juga menggunakan bagian ini (seperti modul estimasi gerakan). FPGA.
Karena FPGA dapat dikonfigurasi ulang, perangkat dapat dengan mudah di-refresh dan algoritma baru dapat diintegrasikan selama fase pengembangan (termasuk setelah konfigurasi).
Bagian penting lainnya dari sistem video adalah konversi ruang warna. Arsitektur sistem FPGA dapat menyesuaikan algoritma sistem aplikasi untuk mencapai kinerja dan efisiensi terbaik.
FPGA dapat memberikan produk efisiensi tinggi dan efisiensi tinggi yang paling praktis dan berharga melalui penyesuaian khusus. Desainer dapat berkompromi antara ruang lingkup aplikasi dan kecepatan, sehingga dapat mewujudkan fungsi yang ditentukan pada tingkat yang jauh lebih rendah daripada jam DSP.
Misalnya pada aplikasi median filter, prosesor DSP membutuhkan 67 clock cycle untuk mengeksekusi algoritma, sedangkan FPGA hanya perlu bekerja pada frekuensi 25MHz, karena FPGA dapat mengimplementasikan fungsi ini secara paralel.
Namun DSP yang merealisasikan fungsi tersebut di atas harus bekerja di bawah frekuensi 1.5GHz, dapat dilihat bahwa dalam aplikasi khusus ini, kapasitas pemrosesan solusi FPGA dapat mencapai 17 kali prosesor DSP 100MHz.
Banyak fungsi pemrosesan gambar dan video real-time yang cocok untuk diimplementasikan dengan perangkat FPGA, termasuk: rotasi gambar, penskalaan gambar, koreksi warna dan koreksi kroma, peningkatan bayangan, deteksi tepi, fungsi histogram, penajaman, filter median dan Analisis bintik, dll. Banyak fungsi ditujukan untuk aplikasi dan sistem tertentu, dan dibangun di atas arsitektur inti (seperti filter 2D-FIR).
4. Gunakan FPGA untuk membuat pengontrol gambar dan dinding video untuk sistem tertanam
Penggunaan perangkat FPGA untuk membangun pengontrol video dan gambar membuat teknologi tampilan gambar semakin banyak masuk ke aplikasi yang disematkan. Karena kombinasi sempurna antara kinerja dan fleksibilitas, aplikasi FPGA di bidang DSP menjadi semakin umum.
iSEMC telah meluncurkan rangkaian pengontrol video wall field programmable gate array (FPGA) berdaya rendah baru, yang semakin memperluas sumber dayanya untuk berbagai solusi yang dapat diprogram berdaya rendah untuk desain yang sadar daya.
Perangkat FPGA baru memberikan konsumsi daya, area, logika, dan rasio fungsi terbaik per I/O dalam perangkat logika yang dapat diprogram. Ini menjadikannya pilihan ideal untuk perangkat elektronik portabel dalam elektronik konsumen, industri, komunikasi, medis, dan aplikasi pengujian, terutama yang memerlukan operasi bus memori intensif I/O, ekspansi I/O tujuan umum, pengurutan, konversi antarmuka, penyimpanan, dan Penerapan teknologi layar sentuh dan keyboard antarmuka manusia-mesin.