淺析數字高清視頻處理綜合設計

代文承

摘要：現今，數字高清視頻信號普及領域逐漸擴大，高清數字視頻為應用行業帶來優質體驗的同時，存在帶寬高、數據吞吐量大等現實問題，基于此，應與時俱進的創新圖像系統設計方法，運用先進技術提高數字高清視頻信號的穩定性。本文首先進行必要性分析，然后具體介紹視頻處理設計中嵌入式技術應用的意義，最后重點探究新時期數字高清視頻處理綜合設計及實現。

關鍵詞：高清視頻;視頻處理;設計探究

隨著時代的不斷發展，視頻處理手段以及設計要求相應提高，要想取得數字高清視頻處理設計的良好效果，務必探索最新設計思路，并應用先進技術。這不僅符合新時期社會發展要求，而且還能深化信息行業改革，為相關行業發展提供動力。可見，該論題探究具有理論補充、實踐指導作用，希望同行能夠從中有所收獲。

1 必要性分析

科技水平提高的同時，視頻發展階段日漸細化，并且視頻數字化趨勢日益顯著。現下，數字高清視頻功能不斷豐富，視頻處理系統兼容效果相應優化，進而能夠滿足使用者在高清晰度、快速處理等方面的需要。簡言之，數字高清視頻處理系統與時代發展保持同步。然而數字高清視頻處理階段，需客觀處理高數據率、深層次開發、負載清除等問題，由于處理時間有限，因此，應積極探索滿足使用要求、迎合處理需要的綜合處理平臺。在此期間，合理設計視頻接口硬件和視頻接口軟件，掌握圖像壓縮與處理最佳方式，確保數字高清視頻信號在多領域應用。可見，高清視頻處理綜合設計工作刻不容緩，對于設計工作者來講，應集思廣益，為視頻處理綜合設計工作提出合理化建議，并作出積極貢獻。

2 新時期數字高清視頻處理綜合設計

數字高清視頻處理綜合設計，主要圍繞視頻接口硬件、視頻接口軟件、圖像壓縮與處理這三方面詳細設計，并針對各項設計內容進行實踐分析，以此檢驗設計內容的合理性，并為設計實踐提供切實可行的指導。

2.1 視頻接口硬件

視頻圖像綜合處理的過程中，主要借助DSP 處理器模塊和FPGA 接口模塊完成綜合處理目標。設計工作開展前，應具體掌握硬件功能，如視頻數字化模擬、高清視頻圖像緩存及預處理、數字圖像系統平臺構建。同時，合理設計系統方案，確保硬件設計工作在系統方案的指導下有序開展，從而提高視頻接口硬件的實效性。設計活動組織時，借助視頻解碼芯片ADV7188完成PAL 制式解碼任務，優選適合的輸入模式，將數字視頻信號、控制信號有序置于FPGA;針對視頻信號處理時，為合理控制數據速率，應借助LMH0341對其進行串/ 并轉換，最終成功設計HD-SDI 接口，確保數字高清視頻信號常規處理。DSP 處理器模塊設計時，應明確該處理器處理對象—高清圖像，并了解DSP 處理器運行特點，根據數字高清視頻處理系統使用需要，優選高性能DSP 處理器—TMS320C6416T-1000。FPGA 接口模塊設計時，應合理控制接口數量，并根據信號及數據處理需要，適當配置RAM 資源。最后統一整理上述視頻接口硬件設計資料，有依據的制作綜合處理模塊硬件框圖。

2.2 視頻接口軟件

現下，數字視頻標準不斷細分，較常見的視頻標準主要有BT601、BT656、SMPTE259、SMPTE292、SMPTE274 等，不同標準的實現要求各異，這在系統實現階段應格外注意。數字高清視頻接口軟件設計的過程中，為實現視頻圖像有效數據獲取這一目標，遵循串并轉換→干擾碼清除→狀態機識別→圖像數據提取這一流程。其中，高速收發器作為模塊化通信技術的一種，支持多種搭配形式，從而實現協議信號收發、數據還原、信號恢復等目標。當前，FPGA 具備高速收發器硬核集成功能。有效數據抽取方案制定的過程中，SMPTE292、SMPTE274在其中起到重要的輔助作用，通過解擾碼和解串行等針對性處理，來獲取有效圖像數據，并保證數字高清視頻處理系統性能。抽取狀態機設計階段，應遵循高清圖像有效數據抽取流程，根據行/ 場狀態機判定結果最終順利抽取有效圖像數據，在此期間，行/ 場狀態機應協調配合，直到完成HD-SDI 數據流時序調整，以及有效圖像數據抽取目的。為檢測上述數字高清圖像獲取結果，通過串并轉換、FPGA 校驗，最終獲取灰度圖像數據，在這一過程中，圖像獲取速率與圖像源速率應保持同步狀態，均為25幀/s[3]。

2.3 圖像壓縮與處理

圖像壓縮、處理的過程中，既要分析圖像大小、類型、緩存、分辨率，又要具體掌握視頻幀速率。在此期間，準確計算數字高清圖像數據速率，根據數據源、總線接口數據率合理制定乒乓緩存方案，確保設計完成的乒乓緩沖區具有高速率、大容量等優勢，同時，具體規定灰度圖像、真彩圖像的幀容量。圖像數據緩存后，DSP 針對圖像數據有序讀取、高效處理，并借助庫函數完成單幀圖像類型劃分任務，直觀展示各單幀圖像參數。圖像人工智能應用實踐中最為常見的優化設計技術，尤其遺傳算法已經在相關領域中得到了相對廣泛的應用，對此需擺正認識。已有的案例證明，通過CAD 技術可以降低產品設計的難度，并縮短新產品的研發周期。而在人工智能技術的輔助下，CAD 技術可以與當前的時代需求實現更加緊密的結合，這方面的改革有助于提高產品的性能及生產效率。

3 結束語

人工智能技術在電氣自動化控制中的應用能夠產生一系列“連鎖反應”，它既可以提高該技術在相關行業領域中的實踐應用水平，又可以為電氣自動化控制技術的發展指明方向。人工智能是一項內容復雜、涉及面廣的技術，尤其對其理論和實踐應用等問題的研究仍在穩步推進之中，所以在人工智能應用于電氣自動化控制問題理論研究不夠深入的前提下提高其應有水平也就成為了我們必須要審慎對待的命題。再者，當前電氣自動化控制系統中也存在著一些矛盾和問題，未來我們需要進一步推進相關工作的研究實踐，確保人工智能可以在電氣自動化控制領域中發揮出應有的作用，上文中筆者對此類問題進行了分析探究。

參考文獻：

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[2]李泳霄，易義寧，周泉錦.如何利用人工智能技術開展電氣自動化控制[J].科技風，2019（12）：84+87.

[3]王海月.人工智能技術在電氣自動化控制中的應用思考[J].農業技術與裝備，2018（07）：80+82.

[4]任昊翔.關于對電氣自動化控制中人工智能技術應用的思考[J].現代經濟信息，2019（03）：376-377.

（作者單位：武漢大學信息管理學院）