Paket Pemrosesan Video dan Gambar
Suite Pemrosesan Video dan Gambar Intel FPGA adalah kumpulan fungsi kekayaan intelektual (IP) yang dapat Anda gunakan untuk memfasilitasi desain pemrosesan video dan gambar kustom. Fungsi Intel FPGA IP ini cocok untuk digunakan dalam berbagai aplikasi pemrosesan gambar dan layar, seperti siaran studio, konferensi video, jaringan AV, pencitraan medis, kota/ritel pintar, dan pelanggan.
Paket Pemrosesan Video dan Gambar
Video and Vision Processing Suite adalah suite IP generasi berikutnya untuk pemrosesan video, gambar, dan visi. IP membawa video menggunakan protokol video streaming Intel FPGA, yang menggunakan protokol AXI4-Stream standar industri. IP konverter protokol memungkinkan interoperabilitas dengan standar video Streaming Avalon dan Video and Image Processing Suite IP yang ada atau IP yang sesuai dengan protokol video streaming Avalon.
Suite Pemrosesan Video dan Gambar dilengkapi inti yang beragam dari fungsi blok pembangun sederhana, seperti konversi ruang warna hingga fungsi penskalaan video rumit yang dapat menerapkan penskalaan polifase yang dapat diprogram.
- Semua inti VIP menggunakan standar antarmuka Avalon® Streaming (Avalon-ST) yang terbuka dan berbiaya rendah sehingga mereka dapat terhubung dengan mudah.
- Anda dapat menggunakan inti VIP untuk secara cepat membangun rantai sinyal pemrosesan video kustom dengan menggunakan perangkat lunak Intel® Quartus® Prime Lite atau Standard Edition dan Platform Designer terkait.
- Anda dapat melakukan padu padan inti pemrosesan video dan gambar dengan IP milik Anda.
- Anda dapat menggunakan Platform Designer untuk secara otomatis mengintegrasikan prosesor tertanam dan periferal serta menghasilkan logika arbitrasi.
- Dapat mendukung video 8K pada 60 fps dan lebih tinggi.
Fitur
Fungsi Suite Pemrosesan Video dan Gambar Intel FPGA IP
Fungsi Intel FPGA IP |
Deskripsi |
|---|---|
Mengimplementasikan filter finite impulse response (FIR) 3x3, 5x5, atau 7x7 pada streaming data gambar untuk memperhalus atau mempertajam gambar. |
|
Mencampur dan memadukan beberapa stream gambar—yang dapat mengimplementasikan overlay teks dan pencampuran gambar dalam gambar. |
|
Menangkap paket data video tanpa menambahkan jeda tambahan dan menghubungkan ke IP trace system untuk pengumpulan data trace video. |
|
Menghapus dan memperbaiki urutan yang tidak ideal dan kasus kesalahan yang ada dalam aliran data masuk guna menghasilkan aliran keluaran yang sesuai dengan model penggunaan ideal implisit. |
|
Mengubah laju sampling data chroma untuk frame gambar, misalnya dari 4:2:2 ke 4:4:4 atau 4:2:2 ke 4:2:0. |
|
Memberikan cara untuk mengonfigurasi stream video dan dapat dikonfigurasi pada waktu kompilasi atau waktu berjalan. |
|
Inti Clocked Video Interface IP mengonversi format video clocked (seperti BT656, BT1120, dan DVI) ke video Avalon-ST dan sebaliknya. |
|
Mengubah bagaimana sampel bidang warna ditransmisikan di seluruh antarmuka Avalon-ST. Fungsi ini dapat digunakan untuk memisahkan dan menggabungkan stream video, memberikan kontrol pada perutean sampel bidang warna. |
|
Mengonversi data gambar antara berbagai ruang warna seperti RGB ke YCrCb. |
|
Configurable Guard Band |
Inti Configurable Guard Band IP membandingkan setiap bidang warna di stream video input ke nilai band pelindung atas dan bawah. |
Menyinkronkan perubahan yang dibuat ke stream video dalam real time antara dua fungsi. |
|
Mengonversi format video interlaced ke format video progressive dengan menggunakan algoritme motion adaptive deinterlacing. Juga mendukung algoritme “bob” dan “weave”, deteksi edge sudut rendah, deteksi cadence 3:2, dan latensi rendah. |
|
Frame video buffer ke dalam RAM eksternal. inti ini mendukung double atau triple-buffering dengan berbagai opsi untuk penurunan dan pengulangan frame. |
|
Membaca video dari memori eksternal membuat output sebagai stream. |
|
Memungkinkan stream video untuk dikoreksi untuk sifat fisik perangkat layar. |
|
Mengonversi video progressive ke video interlaced dengan menurunkan setengah garis frame progressive yang masuk. |
|
Fungsi HDL code-based Scaler II Intel FPGA IP menggunakan lebih sedikit area dibandingkan Scaler generasi pertama di Suite Pemrosesan Video dan Gambar sembari menghadirkan performa yang lebih tinggi. Fungsi Scaler II mengurangi sumber daya yang diperlukan lebih lanjut dengan dukungan baru dari laju sampling data chroma 4:2:2. Baik algoritme line polyphase tersedia dengan fitur baru algoritme adaptif edge untuk mengurangi keburaman sembari mempertahankan realisme. |
|
Memungkinkan stream video dialihkan dalam real time. |
|
Menghasilkan stream video yang berisi baris warna untuk digunakan sebagai pola pengujian. |
|
Memantau data yang ditangkap dari monitor video dan menghubungkan ke host System Console melalui JTAG atau USB untuk layar |
Memulai
Contoh Desain dan Kit Pengembangan
Contoh desain berikut tersedia bagi Anda untuk menjalankan kit pengembangan.
Nama Produk |
Perangkat yang Didukung/Kit Pengembangan |
Daughtercard |
Kompatibel dengan Platform Designer |
Penyedia |
|---|---|---|---|---|
✓ |
Intel |
|||
Tidak ada |
✓ |
ALSE |
||
Tidak ada |
✓ |
Terasic |
||
✓ |
Intel |
Tutorial Video
Metrik Kualitas IP
Dasar-Dasar |
|
|---|---|
Tahun ketika IP dirilis pertama kali |
2009 |
Versi terbaru perangkat lunak Intel® Quartus® yang didukung |
18.1 |
Status |
Produksi |
Produk |
|
Produk pelanggan termasuk hal berikut: File desain (kode sumber terenkripsi atau post-synthesis netlist) Model simulasi untuk ModelSim*-Intel® FPGA Edition Batasan tata letak dan/atau waktu Bangku pengujian atau contoh desain Dokumentasi dengan kontrol revisi File readme |
Ya Ya Ya Ya Ya Tidak |
Semua produk pelanggan tambahan diberikan IP |
Tidak ada |
GUI parameterisasi memungkinkan pengguna akhir untuk mengonfigurasi IP |
Ya |
Inti IP diaktifkan untuk Dukungan Intel® FPGA IP Evaluation Mode |
Ya |
Bahasa sumber |
Verilog |
Bahasa Testbench |
Verilog |
Driver perangkat lunak disediakan |
file sw.tcl |
Dukungan driver sistem operasi (OS) |
Tidak Tersedia |
Penerapan |
|
Antarmuka pengguna |
Video Clocked (ke dalam Input video Clocked dan keluar dari Output Video Clocked), Avalon®-ST (semua datapath lainnya) |
Metadata IP-XACT |
Nomor |
Verifikasi |
|
Simulator yang didukung |
ModelSim, VCS, Riviera-PRO, NCSim |
Perangkat keras divalidasi |
Arria® II GX/GZ, Arria® V, Intel® Arria® 10, Cyclone® IV ES/GX, Cyclone® V, Intel® Cyclone® 10, Intel® MAX® 10, Stratix® IV, Stratix® V |
Pengujian kepatuhan standar industri dilakukan |
Nomor |
Jika Ya, pengujian yang mana? |
Tidak Tersedia |
Jika Ya, pada perangkat Intel FPGA yang mana? |
Tidak Tersedia |
Jika Ya, tanggal dilakukan |
Tidak Tersedia |
Jika Tidak, apakah ini direncanakan? |
Tidak Tersedia |
Interoperabilitas |
|
IP telah mengalami pengujian interoperabilitas |
Ya |
Jika Ya, pada perangkat Intel FPGA yang mana |
Intel Arria 10, Intel Cyclone 10 |
Laporan interoperabilitas tersedia |
Tidak Tersedia |
Gamma Corrector
Gamma Corrector digunakan ketika Anda perlu membatasi nilai piksel untuk rentang khusus berdasarkan informasi tentang layar yang akan dikirimkan. Beberapa layar memiliki respons nonlinear terhadap tegangan sinyal video, dan sebagai hasil pemetaan ulang nilai piksel diperluklan untuk mengoreksi layar. Gamma Corrector menggunakan tabel pencarian antarmuka Avalon®-MM untuk memberikan nilai piksel terhadap nilai mereka yang diubah.
Contoh Gamma Corrector ditampilkan di mana input Y'CbCr dengan nilai warna 8 bit dari 0 hingga 255 dilewatkan melalui Gamma Corrector yang kemudian memetakan ulang nilai agar sesuai dengan rentang 16 hingga 240, dan dikirimkan ke Output Video Clocked.
Filter 2D FIR
Inti kekayaan intelektual (IP) 2D finite impulse response (FIR) digunakan untuk memprosesa bidang warna secaa seri dan melewatkan nilai piksel melalui filter FIR. Koefisien diinput lewat antarmuka Avalon Memory Mapped (Avalon-MM) yang dapat diantarmuka oleh prosesor Nios® II atau melalui periferal lain yang mengakses desain Qsys yang berisi datapath video.
Diagram blok contoh menggunakan filter 2D FIR ditampilkan dengan Input Video Clocked dengan bidang warna RGB yang diformat secara seri untuk dilewatkan filter FIR. Setelah filter dilakukan, Color Plane Sequencer digunakan untuk memformat ulang bidang warna dari tiga bidang seri menjadi tiga bidang paralel. Dengan tiga bidang warna paralel, frame video siap ditransmisikan secara eksternal melalui inti Clocked Video Output.
Alpha Blending Mixer dan Mixer II
Inti Alpha Blending Mixer dan Mixer II memberikan kemampuan untuk mencampurkan hingga 12 atau 4 lapisan gambar dan dapat dikontrol runtime melalui antarmuka Avalon-MM. Mengakses dari prosesor Nios II melalui antarmuka Avalon-MM, Anda dapat mengontrol secara dinamis lokasi setiap lapisan yang ditampilkan dan urutan penumpukan lapisan (hanya Mixer I). Fitur aplha blending dari Mixer I mendukung tampilan piksel transparan atau semitransparan (hanya Mixer I).
Inti Mixer II mencakup generator pola pengujian bawaan untuk digunakan sebagai lapisan latar belakang. Ini adalah manfaat tambahan karena salah satu dari empat input tidak perlu dari inti generator pola pengujian. Keuntungan lain Mixer II adalah kemampuannya untuk mendukung video 4K.
Diagram blok contoh bagaimana inti Mixer digunakan ditunjukkan dengan input clocked video yang memberikan umpan video aktif pada input 0, lapisan latar belakang yang diberikan oleh Generator Pola Pengujian bawaan dan inti Frame Reader yang membaca grafis statis seperti logo perusahaan pada input 1. Umpan ini dicampur bersama untuk memberikan tampilan gambar video dengan grafis dan latar belakang yang diberikan oleh generator pola pengujian.
Disarankan agar input Mixer diumpankan langsung dari buffer frame kecuali sudah pasti bahwa laju frame input dan output dan offsetting laposan input tidak akan menghasilkan kekurangan data dan penguncian video.
Chroma Resampler
Chroma Resampler digunakan untuk mengubah format chroma data video. Video yang ditransmisikan dalam ruang warna YCbCr dapat menyampaikan komponen warna Cb dan Kr untuk menyimpan pada bandwidth data. Chroma Resampler memberikan kemampuan untuk mencapai format antara 4:4:4, 4:2:2, dan 4:2:0.
Contoh menunjukkan Clocked Video Input dengan Y'CbCr dalam format chroma 4:2:2 dinaikkan skalanya oleh Chroma Resampler menjadi format 4:4:4. Format video peningkatan skala ini kemudian disampaikan ke Color Space Converter yang mengubah format video dari Y'CbCr ke RGB untuk dikirimkan ke inti Clocked Video Output.
Clipper II
Inti Clipper digunakan ketika Anda ingin mengambil area yang tetap dari feed video untuk diteruskan. Inti Clipper dapat dikonfigurasi selama kompilasi atau diperbarui melalui antarmuka Avalon-MM dari prosesor Nios II atau periferal lainnya. Clipper memiliki kemampuan untuk mengatur metode clipping dengan offset dari edge atau dengan area persegi tetap.
Contoh menunjukkan dua instans Clipper mengambil area 400 x 400 piksel dari input video masing-masing. Dua umpan video clipped tersebut kemudian dicampur ke inti Mixer dengan grafis lain dan generator pola pengujian bawaaan sebagai latar belakang. Mixer memiliki kemampuan untuk menyesuaikan lokasi input video, sehingga Anda dapat menempatkan dua umpan video clipped berdampingan dengan tambahan frame buffer bila perlu.
Inti Clocked Video Input dan Output (I dan II)
Inti Clocked Video Input dan Output digunakan untuk menangkap dan mengirimkan video dalam berbagai format seperti BT656 dan BT1120.
Inti Clocked Video Input mengonversi data video masuk ke dalam data paket terformat video Avalon Streaming (Avalon-ST), menghapus blanking horizontal dan vertikal yang masuk dan menyimpan hanya data gambar aktif. Inti inti memungkinkan Anda menangkap video pada satu frekuensi dan melewatkan data ke sistem Qsys Anda yang dapat dijalankan dengan frekuensi yang sama atau lainnya.
Contoh Clocked Video Input ditunjukkan mengumpan video ke blok scaler untuk meningkatkan skala dari 1280 x 720 menjadi 1920 x 1080, yang kemudian dikirim ke inti Clocked Video Output. Jika input dan output memiliki laju frame yang sama, FIFO di Clocked Video Input dan Clocked Video Output dapat dibuat untuk memungkinkan konversi dilakukan tanpa frame buffer.
Color Plane Sequencer
Color Plane Sequencer digunakan untuk mengatur ulang elemen bidang warna dalam sistem video. Ini dapat digunakan untuk mengkonversi bidang warna dari transmisi seri ke paralel (atau sebaliknya) untuk "menduplikat" saluran video (seperti yang mungkin diperlukan untuk mendorong subsistem monitor video sekunder) atau untuk "memisah" channel video (seperti yang mungkin diperlukan untuk memisahkan bidang alfa dari tiga output bidang RGB sebagai 4 bidang dari pembaca frame).
Contoh Color Plane Sequencer ditampilkan dengan inti 2D FIR filter video IP yang memerlukan video dimasukkan dan dikeluarkan dengan bidang warna dalam seri. Untuk mengirimkan video ke Clocked Video Output dalam format yang diinginkan, bidang warna harus dikonversi ke paralel oleh Color Plane Sequencer.
Color Space Converter (I dan II)
Inti Color Space Converter (CSC dan Color Space Converter II) digunakan ketika Anda harus mengonversi antara format ruang warna RGB dan Y'CrCb. Tergantung pada persyaratan format input video dan output video, Anda mungkin perlu mengonversi antara format warna berbeda.
Contoh Color Space Converter ditampilkan dengan Chroma Resampler meningkatkan skala video Y'CbCr dan kemudian diteruskan ke Color Space Converter dan dikonversi ke format warna RGB untuk dikirim ke clocked video output.
Control Synchronizer
Control Synchronizer digunakan bersamaan dengan Avalon-MM master controller, seperti prosesor Nios II atau periferal lainnya. Contorl Synchronizer digunakan untuk menyinkronkan perubahan konfigurasi runtime di satu atau lebih blok IP video sesuai dengan data video seiring ia berubah. Beberapa perubahan konfigurasi dapat terjadi di upstream dari inti video IP sementara frame video masih melewatinya dalam format sebelumnya. Untuk membuat transisi lancar dan menghindari glitch di layar, Control Synchronizer digunakan untuk menyelaraskan peralihan konfigurasi tepat saat data frame video yang baru masuk tiba di inti.
Contoh Control Synchronizer ditampilkan dengan prosesor Nios II mengonfigurasi Test Pattern Generator untuk mengubah ukuran frame dari 720p menjadi 1080p. Control Synchronizer menerima pemberitahuan dari prosesor Nios II bahwa data frame video akan segera berubah, namun menahan rekonfigurasi Clocked Video Output hingga frame baru melalui Frame Buffer ke Control Synchronizer. Control Synchronizer membaca paket data kontrol frame untuk menentukan apakah sesuai dengan konfigurasi baru, dan kemudian memperbarui inti Clocked Video Output ke pengaturan baru, membuat perubahan resolusi pada output video tanpa hambatan.
Deinterlacer (I dan II) dan Broadcast Deinterlacer
Inti Deinterlacer (Deinterlacer, Deinterlacer II, dan Broadcast Deinterlacer) mengonversi frame video interlaced menjadi frame video pemindaian progresif. Ada beberapa pilihan algoritme untuk bagaimana melakukan deinterlace video, tergantung pada kualitas yang diinginkan, area logika yang digunakan, dan bandwidth memori eksternal yang tersedia.
Contoh bagaimana inti Deinterlacer digunakan ditunjukkan dengan Clocked Video Input menerima frame interlaced dan melewati Deinterlacer, yang beroperasi dengan memori eksternal inti dan Frame Buffer. Setelah deinterlacing video ke format pemindaian progresif, video dikirim melalui inti Clocked Video Output.
Frame Buffer (I dan II)
Inti Frame Buffer dan Frame Buffer II digunakan untuk buffer bidang video progresif dan interlaced dan dapat mendukung double atau triple buffering dengan berbagai opsi untuk penurunan frame dan pengulangan frame. Dalam kasus seperti video deinterlacing, mengubah kecepatan frame video, atau terkadang mencampur video, Frame Buffer diperlukan.
Contoh bagaimana Frame Buffer digunakan ditampilkan dengna kasus di mana inti Clocked Video Input menerima video pada 30 frame per detik (fps) dan perlu dikonversi ke 60 fps. Inti Frame Buffer digunakan untuk melakukan buffer beberapa frame dan mendukung pengulangan frame sehingga kecepatan frame dapat dikonversi ke 60 fps dan dikirim melalui inti Clocked Video Output.
Frame Reader
Inti Frame Reader digunakan untuk membaca frame video yang disimpan dalam memori eksternal dan mengeluarkan mereka sebagai stream video Avalon-ST. Data disimpan sebagai nilai piksel video mentah saja.
Contoh ditampilkan menggunakan Frame Reader untuk mendapatkan grafis logo perusahaan untuk ditimpa pada stream video lain dan menyatukan lapisan melalui inti Mixer. Dari sana video yang digabung dikirim ke inti Clocked Video Output. Mixer dapat dikonfigurasi secara opsional untuk menyertakan saluran alpha. Dalam kasus ini pembaca frame dapat dikonfigurasi untuk membaca tiga bidang warna dan satu bidang alpha, yang dapat “dipisah” menggunakan color space converter (tidak ditampilkan) sebelum dimasukkan ke Mixer.
Scaler II
Inti Scaler II digunakan untuk meningkatkan atau menurunkan skala skala frame video. Ini mendukung beberapa algoritme termasuk nearest neighbor, bilinear, bicubic, dan penskalaan polyphase/Lanczos. Memori dalam chip digunakan untuk buffering jalur video yang digunakan untuk penskalaan, dengan rasio skala lebih tinggi memerlukan penyimpanan yang lebih banyak.
Contoh inti Scaler II ditampilkan mengambil ukuran frame video 720p dari Clocked Video Input dan menskalakannya ke 1080p dan mengirimkannya ke Clocked Video Output.
Switch (I dan II)
Inti Switch memungkinkan pengguna untuk menghubungkan hingga dua belas stream video input ke hingga dua belas stream video output. Switch tidak menggabungkan atau menduplikasi stream video, tetapi memungkinkan Anda mengubah perutean dari port input ke port output. Tidak perlu menghubungkan semua port output kecuali Anda ingin masih dapat memantau stream video tersebut. Kontrol Switch dilakukan melalui antarmuka Avalon-MM yang diakses melalui prosesor Nios II atau periferal yang dipetakan untuk Avalon-MM lainnya.
Contoh Switch ditampilkan dengan Clocked Video Input dan Test Pattern Generator mengumpankan dua port di satu Switch. Port output Switch kedua tidak terhubung, dan prosesor Nios II mengontrol mana dari dua feed yang dikirim ke port yang terhubung ke Clocked Video Output atau layar.
Test Pattern Generator II
Inti Test Pattern Generator memungkinkan Anda untuk menghasilkan sejumlah gambar untuk dengan cepat menguji antarmuka video Anda. inti dikonfigurasi untuk berbagai ukuran gambar yang berbeda, serta format warna RGB dan YCbCr.
Anda dapat menggunakan inti Test Pattern bersama dengan inti Clocked Video Output untuk dengan cepat memverifikasi antarmuka video Anda. Dengan spesifikasi video yang diinginkan, menyelesaikan desain hanya dalam hitungan menit untuk dengan cepat memvalidasi antarmuka dapat menghasilkan gambar pada layar eksternal.
Avalon-ST Video Monitor
Avalon-ST Video Monitor adalah inti yang dapat disisipkan secara seri dengan datapath video Anda yang membaca informasi paket video Avalon-ST dan memberikan data diagnostik ke Trace System. Video Monitor disisipkan di tempat Anda ingin mendeteksi datapath video untuk analisis dan informasi statistik. Ketika digabung dengan inti Trace System dan terhubung secara eksternal melalui port debug seperti JTAG atau melalui Intel FPGA Download Cable, Anda dapat mendapatkan visibilitas video yang lebih besar mengenai perilaku sistem video. Anda dapat menggunakan System Console sebagai platform virtual untuk menampilkan informasi ini.
Contoh menunjukkan Avalon-ST Video Monitor disisipkan sebelum dan setelah Color Plane Sequencer. Ini digunakan untuk memantau informasi paket video yang datang dari Clocked Video Output dan dari Color Plane Sequencer. Video Monitor tidak mengubah data video ketika diteruskan melalui inti. Video Monitor terhubung ke Trace System, yang diakses melalui JTAG dalam kasus ini.
Trace System
Trace System digunakan untuk mengakses inti Avalon-ST Video Monitor yang disertakan dalam desain untuk informasi diagnostik video. Beberapa inti Video Monitor dapat digunakan untuk terhubung ke Trace System controller. Trace System terhubung ke host menggunakan antarmuka debug biasanya seperti konektor JTAG atau antarmuka Intel FPGA Download Cable jika tersedia.
Contoh menunjukkan Trace System yang digunakan dengan beberapa inti Avalon-ST Video Monitor yang disisipkan sebelum dan setelah Color Plane Sequencer. Video Monitor terhubung ke Trace System, yang diakses melalui JTAG dalam kasus ini.
Sumber Daya Tambahan
Cari IP
Temukan inti Kekayaan Intelektual Altera® FPGA yang tepat untuk kebutuhan Anda.
Dukungan Teknis
Untuk dukungan teknis pada inti IP ini, kunjungi Sumber Daya Dukungan atau Intel® Premier Support. Anda juga dapat mencari topik terkait tentang fungsi ini di Pusat Pengetahuan dan Komunitas.
Evaluasi dan Pembelian IP
Mode evaluasi dan informasi pembelian untuk inti Kekayaan Intelektual Altera® FPGA.
IP Base Suite
Lisensi Inti IP Altera® FPGA gratis dengan lisensi aktif untuk Perangkat Lunak Quartus® Prime Edisi Standard atau Pro.
Contoh Desain
Unduh contoh desain dan desain referensi untuk perangkat Altera® FPGA.
Hubungi Staf Penjualan
Hubungi bagian penjualan untuk kebutuhan desain dan akselerasi produk Altera® FPGA Anda.