FPGAs cho các giải pháp phát thanh truyền hình và Pro AV
Thiết kế các giải pháp tương lai cho các ứng dụng sản xuất video và phát sóng với FPGAs. Khi trí tuệ nhân tạo biến đổi nhiều ngành công nghiệp, hãy khám phá cách FPGAs được sử dụng để suy luận AI và các chức năng khác cho âm thanh và video.
Chuyển đổi Broadcast và Pro AV
FPGAs đóng một vai trò biến đổi trong ngành phát thanh truyền hình và nghe nhìn chuyên nghiệp (Pro AV) bằng cách giải quyết nhu cầu ngày càng tăng về nội dung chất lượng cao, truyền độ trễ thấp và tính linh hoạt trong thiết kế hệ thống.
Tích hợp AI và Điện toán biên
FPGAs trong AI biên cho phép các đài truyền hình và các chuyên gia AV chuyên nghiệp đạt được quy trình làm việc thông minh, hiệu suất cao, hiệu quả, có thể mở rộng và thích ứng với nhu cầu phát triển nhanh chóng của ngành. FPGAs với AI cho phép một làn sóng đổi mới mới trong phát sóng và Pro AV với các chức năng ví dụ như phân tích video thời gian thực, phụ đề chi tiết theo thời gian thực và lớp phủ đồ họa nâng cao AI.
Lợi ích của FPGA
Truyền tải độ trễ thấp
Độ trễ rất quan trọng trong phát sóng trực tiếp và thiết lập AV chuyên nghiệp. FPGAs cung cấp hiệu suất xác định và độ trễ cực thấp để phát trực tiếp và phân phối nội dung.
Khả năng mở rộng và chống lại tương lai
Kiến trúc có thể cấu hình lại của FPGAs cho phép các đài truyền hình và chuyên gia AV cập nhật hệ thống của họ để hỗ trợ codec, độ phân giải và tính năng mới mà không cần thay thế phần cứng, đảm bảo tuổi thọ đầu tư.
Xử lý video thời gian thực
FPGAs cho phép xử lý thời gian thực các luồng video độ nét cao (HD), 4K, 8K và 16K, điều này rất cần thiết cho việc phát sóng và các sự kiện trực tiếp.
Video qua IP và phát sóng 5G
FPGAs hỗ trợ các tiêu chuẩn truyền video dựa trên IP (SMPTE ST 2110) và cho phép tích hợp liền mạch vào quy trình làm việc IP hiện đại.
Dan Feldstein, Giám đốc điều hành, Crestron
"Chúng tôi đã chuyển sang FPGAs như một giải pháp lý tưởng để cung cấp tốc độ giống như phần cứng với tính linh hoạt giống như phần mềm. Chúng tôi đã chọn Altera [sau đó là Intel PSG] làm đối tác vì chúng tôi cảm thấy họ có sản phẩm tốt nhất, hỗ trợ tốt nhất và sở hữu trí tuệ cho phép chúng tôi bắt đầu quá trình phát triển của mình. Chúng tôi ước tính rằng chúng tôi có thể tiếp cận thị trường nhanh hơn 40% nhờ sự hợp tác này. [Của Crestron] Các giải pháp AV over IP cũng được xây dựng xung quanh công nghệ FPGA. Chúng cung cấp độ trễ bằng không, không mất dữ liệu trực quan, video độ nét cao, điều khiển âm thanh và phân phối USB từ số lượng nguồn không giới hạn đến số lượng điểm đến không giới hạn. Và kể từ khi chúng tôi xây dựng những công nghệ này vào khoảng năm FPGAs, các sản phẩm của chúng tôi đã phát triển theo thời gian và bây giờ kết hợp các tính năng và chức năng, chất lượng thậm chí không tồn tại khi chúng tôi thiết kế phần cứng. "
Hiroya Yamamoto, Tổng giám đốc dự án, Ikegami
"Quartus [Prime Software] đã làm việc liền mạch trong dự án phát triển FPGA Agilex™ 5 của IKEGAMI® cho giải pháp video của chúng tôi, đòi hỏi thông lượng dữ liệu cực cao và công suất thấp. Nhờ thời gian biên dịch nhanh ấn tượng của Quartus, chúng tôi đã thử nhiều lần lặp lại thiết kế trong một ngày. Các công cụ chẩn đoán tuyệt vời như Signal Tap cho phép chúng tôi hoàn thành bằng chứng khái niệm, hiển thị cảnh quay camera trên màn hình, trong vòng 20 giờ sau khi bật nguồn. Chúng tôi rất vui mừng khi Agilex™ 5 và Quartus đang mở ra một thế giới mới cho FPGAs tầm trung".
Truyền phát
Thị trường phát sóng bao gồm các công nghệ xử lý và thao tác nội dung thiết yếu như chuyển mạch, trộn, hiệu chỉnh màu sắc, hoạt động phát lại, hiệu ứng đặc biệt và AV qua IP. Các hoạt động này phải được thực hiện trong thời gian thực với độ trễ gần như bằng không, đòi hỏi mã lực tính toán đáng kể ở độ phân giải cao.
Bộ chuyển đổi video là một thiết bị phần cứng được sử dụng để chuyển đổi hoặc lựa chọn giữa các nguồn âm thanh hoặc video khác nhau. Mặc dù chức năng chính của nó là chọn giữa các nguồn âm thanh hoặc video, trình chuyển đổi video đôi khi được sử dụng để trộn video và thêm cảnh quay hoặc hiệu ứng đặc biệt vào nguồn thứ cấp. Bộ chuyển đổi video chủ yếu được sử dụng trong các sự kiện trực tiếp và môi trường sản xuất video như xe tải sản xuất và hãng phim truyền hình.
Các ứng dụng chính:
- Sản xuất phòng thu
- Sự kiện trực tiếp
- Phát sóng bên ngoài
Chức năng IP FPGA trong logic mềm:
- Giao diện kết nối video (SDI, HDMI và Ethernet)
- Xử lý videochung , chẳng hạn như chia tỷ lệ, trộn, chuyển mạch, khóa, v.v.
Tìm hiểu thêm:
Máy quay video chuyên nghiệp chất lượng cao được sử dụng trong các studio truyền hình và sản xuất phim. FPGAs lý tưởng để kết hợp giao diện máy ảnh, xử lý hình ảnh và kết nối trong một thiết bị duy nhất để quay và phân phối video trực tiếp (hoặc lưu trữ nó).
Các ứng dụng chính:
- Sản xuất phòng thu
- Sản xuất điện ảnh
- Sự kiện trực tiếp
Chức năng IP FPGA trong logic mềm:
- Giao diện kết nối video (SDI, HDMI và Ethernet, LVDS, SLVS-EC, các tiêu chuẩn cảm biến khác)
- Xử lý tín hiệu hình ảnh (ISP)
- Xử lý videochung , chẳng hạn như chia tỷ lệ, trộn, chuyển mạch, khóa, v.v.
- Nén và giải mã video có tỷ lệ nén thấp như ProRes hoặc JPEG-XS
Tìm hiểu thêm:
- Hướng dẫn sử dụng bộ xử lý video và hình ảnh Intel® FPGA IP
- Xử lý tín hiệu hình ảnh hiệu năng cao và thiết kế đường ống cảm biến máy ảnh trên FPGAs
- Bộ điều khiển Genlock Intel® FPGA IP
- Thông số Kỹ thuật Giao thức Video Intel® FPGA Streaming ›
- Hướng dẫn sử dụng Intel® FPGA IP HDMIHướng dẫn sử dụng SDI II Intel® FPGA IP
- Hướng dẫn Sử dụng Intel® FPGA IP SDI II

Sản xuất video IP trực tiếp đã giới thiệu các thiết kế mạng và cấu trúc liên kết mới để đáp ứng các yêu cầu quan trọng của truyền tải phương tiện truyền thông trực tiếp qua mạng. Những yêu cầu mới này đang đẩy các giới hạn của mô hình hiện tại đối với kiến trúc phần cứng COTS với nhu cầu xử lý phương tiện ngày càng tăng, đòi hỏi phải sử dụng các bộ tăng tốc phần cứng cụ thể.
FPGAs lý tưởng để tạo số lượng cổng âm thanh/video tùy chỉnh và kết nối với thiết bị Điện toán biên thương mại có sẵn (COTS) dưới dạng thẻ bổ trợ PCIe.
Các ứng dụng chính:
- Phát sóng phòng thu
- Sản xuất trực tiếp
- Sản xuất phim
Chức năng IP FPGA trong logic mềm:
- Giao diện kết nối video (SDI, HDMI và Ethernet)
- Xử lý videochung như chia tỷ lệ, trộn, chuyển mạch, v.v.
- Nén và giải mã video có độ trễ thấp như JPEG-XS
Tìm hiểu thêm:
SMPTE ST 2110 là một bộ tiêu chuẩn mở mang video, âm thanh và dữ liệu phụ trợ dưới dạng các luồng riêng biệt qua mạng IP và đã được áp dụng rộng rãi trong phát sóng và hiện là tiêu chuẩn thực tế cho AV qua IP.
ST 2110 thay thế các hệ thống SDI (Giao diện kỹ thuật số nối tiếp) cũ bằng cách cung cấp một cơ sở hạ tầng trung tâm dữ liệu chung, nơi các bản chất được định tuyến bằng cách sử dụng thiết bị chuyển mạch IP COTS thay vì các bộ định tuyến SDI đắt tiền.
Các ứng dụng chính:
- Thiết bị phát sóng
- Y tế
- Sản xuất video ảo hóa
Chức năng IP FPGA trong logic mềm:
- Giao diện kết nối video (SDI, HDMI và Ethernet)
- Xử lý videochung như chia tỷ lệ, trộn, khóa, v.v.
- Tỷ lệ nén thấp, nén và giải mã video có độ trễ thấp như JPEG-XSvà các tiêu chuẩn độc quyền khác.
Tìm hiểu thêm:
AV chuyên nghiệp
Thị trường ProAV bao gồm một số ứng dụng cuối, bao gồm Mạng AV, Hội nghị truyền hình và Trình chiếu. Những thiết bị này có xu hướng có tuổi thọ ngắn hơn từ 5-7 năm, với thiết bị mới được phát triển trong 1 đến 1,5 năm kể từ khi thành lập ra thị trường.
Một loại camera phù hợp để sử dụng trong các ứng dụng phòng hội nghị hoặc môi trường tự động nơi không cần người vận hành. FPGAs lý tưởng để kết hợp giao diện máy ảnh, xử lý hình ảnh và kết nối trong một thiết bị duy nhất để quay và phân phối video trực tiếp (hoặc lưu trữ nó).
Các ứng dụng chính:
- Phòng hội nghị
- Nhà thờ cúng
- Chương trình truyền hình
- Sự kiện trực tiếp
Chức năng IP FPGA trong logic mềm:
- Giao diện kết nối video (SDI, HDMI và Ethernet, LVDS, SLVS-EC, các tiêu chuẩn cảm biến khác)
- Xử lý tín hiệu hình ảnh camera (ISP)
- Xử lý videochung như chia tỷ lệ, trộn, HDR, v.v.
- Nén và giải mã video có tỷ lệ nén thấp như ProRes hoặc JPEG-XS
Tìm hiểu thêm:
- Hướng dẫn sử dụng bộ xử lý video và hình ảnh Intel® FPGA IP
- Xử lý tín hiệu hình ảnh hiệu năng cao và thiết kế đường ống cảm biến máy ảnh trên FPGAs
- Bộ điều khiển Genlock Intel® FPGA IP
- Thông số Kỹ thuật Giao thức Video Intel® FPGA Streaming ›
- Hướng dẫn sử dụng Intel® FPGA IP HDMIHướng dẫn sử dụng SDI II Intel® FPGA IP
- Hướng dẫn Sử dụng Intel® FPGA IP SDI II
- Nextera - Lõi Adeas ST 2110
- Nextera - Lõi IPMX Adeas
- NDI
Thiết bị AV-over-IP sử dụng hệ thống đóng gói dựa trên tiêu chuẩn hoặc dựa trên độc quyền để truyền trên mạng IP. Hệ thống dựa trên tiêu chuẩn có lợi thế về khả năng tương tác giữa các sản phẩm từ các nhà cung cấp khác nhau.
Việc sử dụng AVoIP hiện đang được sử dụng để thay thế các kết nối Pro AV truyền thống như HDMI, DisplayPort và SDI với lợi ích bổ sung là cho phép chạy cáp dài hơn và định tuyến tín hiệu dễ dàng.
Các ứng dụng chính:
- KVM
- Sản xuất chuyên nghiệp
- Nhà thờ cúng
- Quảng cáo số
Chức năng IP FPGA trong logic mềm:
- Giao diện kết nối video (SDI, HDMI và Ethernet)
- Xử lý videochung như chia tỷ lệ, trộn, chuyển mạch, v.v.
- Tỷ lệ nén thấp, nén và giải mã video có độ trễ thấp như JPEG-XS,ProRes, VC-2, MPEG và các tiêu chuẩn độc quyền khác
Tìm hiểu thêm:
Máy chiếu video được sử dụng cho nhiều ứng dụng như thuyết trình trong phòng hội nghị, đào tạo trong lớp học, rạp chiếu phim tại nhà, rạp chiếu phim và các sự kiện trực tiếp.
Máy chiếu video sử dụng đèn hiệu suất cực cao rất sáng để cung cấp ánh sáng cần thiết để chiếu hình ảnh. Máy chiếu hiện đại sử dụng xử lý FPGA để xử lý video, hiệu chỉnh ống kính, biến đổi hình học và các tác vụ khác.
Các ứng dụng chính:
- Phòng hội nghị
- Sự kiện trực tiếp
- Rạp chiếu phim
Chức năng IP FPGA trong logic mềm:
- Giao diện kết nối video (DSC, DisplayPort, Vx1, SDI, HDMI và Ethernet, LVDS, SLVS-EC)
- Xử lý videochung như chia tỷ lệ, trộn, chuyển mạch, v.v.
- Tỷ lệ nén thấp, nén và giải mã video có độ trễ thấp như JPEG-XS,ProRes, VC-2, MPEG và các tiêu chuẩn độc quyền khác
Tìm hiểu thêm:
Thiết bị được sử dụng để xử lý, truyền và nhận video và KVM trên một khoảng cách xa bằng cách sử dụng cáp ethernet trong mạng riêng hoặc mạng công cộng. Mục đích sử dụng cuối cùng bao gồm các chương trình chuyên nghiệp, mạng video doanh nghiệp, mạng video khách sạn, nhà thờ, bảng hiệu và mạng video bán lẻ.
Các ứng dụng chính:
- Phòng hội nghị
- Quảng cáo số
- Nhà thờ cúng
Chức năng IP FPGA trong logic mềm:
- Giao diện kết nối video (SDI, HDMI, DP, Ethernet, LVDS, SLVS-EC, các tiêu chuẩn cảm biến khác, MIPI, Vx1)
- Xử lý video chung như chia tỷ lệ, trộn, chuyển mạch, v.v.
Tìm hiểu thêm:
- Lõi IP FPGA HDMI
- Lõi IP DisplayPort FPGA
- MIPI (đối tác) hoặc MIPI (Altera Agilex™ 5 FPGAs và SoC)
- Lõi IP FPGA SDI II
- Lõi IPMX
- NDI
Duyệt qua các giải pháp Altera và đối tác
Tận dụng các giải pháp sẵn sàng triển khai từ Altera và các đối tác của chúng tôi để tăng tốc các dự án của bạn.