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微信課堂第五講:關于集成化

发布时间:2017-03-02 02:45:03     閱讀次數:2223

 @老马.张 谈播出之

第五講、關于集成化

                                      IOS德扑圈數碼  833655

一、什麽是集成化

我們現在推廣“集成化”播出系統的時候經常不被接受,被一些人看做是“異類”,投標時不被理解、不被認同。這也難怪,評標專家也沒有見過什麽是集成化。有些客戶非常認可,但出于招標工作的“公平、公正、公開”原則,不敢把集成化寫入標書,因爲擔心除了IOS德扑圈之外,沒有別的公司來投標。呵呵,無奈。

說說集成化周邊的由來。

要談集成化,先要談分體式;談分體式,先談半導體技術發展。

我是國內比較早用可編程陣列邏輯電路的一批人。華爲出第一台程控交換機的時候,我們就在搞圖像處理了,他們搞音頻,我們搞的是視頻,呵呵(不好意思,人家現在太牛了)。82年的時候,第一次接觸PC,是蘋果的H89(只有256BYTE內存),小型機是DJS130(沒有磁盤,只有穿孔紙帶,有一個房間大,哈哈),86年用長城0520

集成電路開始用74系列和CMOS系列。這些芯片只有單一的功能。比如74LS04是“非門”,74LS08是“與門”, 74LS74D型“觸發器”。80年代後期出現了可編程陣列邏輯芯片,這種芯片內部有很多門電路,主要是與門、非門、或門電路,形成陣列方式。可以通過軟件方式,對其內部陣列的熔絲有選擇性的熔斷,使其完成各種運算功能。當時典型的是PALGAL,我也是國內第一批用PAL的人,當時是搞國家“七五”攻關項目:“實時圖像處理系統”。

但是PAL GAL的規模比較小,只有幾百個門電路,集成度還是很低。後來就出現了FPGAField-Programmable Gate Array),即现场可编程门阵列。時至今日。FPGA已經發展到幾百萬個門電路,體積只有手指蓋般大小。

可編程陣列邏輯畢竟是門電路,編程燒制後只能完成特定功能。但由于是並行處理,運行速度快、效率高。在視頻上的典型應用,比如可以用作硬件編碼模塊。固化算法,效率高。

CPU則不一樣,它的算法是變化的,是通用處理器。你讓它幹什麽它就幹什麽。它很靈活,但效率低,完成一條指令要好幾個指令周期。

現在的FPGA已經加入了ARM(微處理器,你就把它看做CPU吧)。使得FPGA既有高效處理能力,又有靈活運算能力。

啰嗦這麽多,文不對題,還炫耀自己。呵呵,不好意思。談點正經的。

先談談分體式。

播出線上的切換器、幀同步機、鍵混器、響度控制器都是獨立的設備,我們稱之爲“分體式”設備。每台設備功能單一,自成一體。不管是哪種設備,都包含以下主要部分:輸入電路(阻抗匹配、緩沖放大、電纜均衡、時鍾再生)、控制電路、輸出電路(驅動放大、阻抗匹配)、電源、接插件、機箱,另外就是功能模塊。

我們發現,除接插件和功能模塊之外,任何設備的其它電路幾乎都是一樣的,而且很多電路是爲電纜的傳輸而設計的。比如輸入電路、輸出電路。另外,每台設備機箱空間已經很空余、電源能力也足夠強。

如下圖:

 

 

圖中我們還可以看到,設備的核心功能模塊(圖中兩個紅色圓圈部分)占據的面積很小,電路板大量的面積被輔助電路所占據。

另外,各個設備的主要功能模塊其實很簡單。比如:

切換器的核心是交叉點開關。比如16X4的切換,非常簡單。

幀同步的核心是存儲。目前的芯片存儲幾幀沒有任何困難。

鍵混實際上就是一個乘法器。設主信號爲A,键信号为B,FILL(填充信号)为a,输出为C,则C=a * A + (1-a) * B,a一般有256级,决定键信号的透明度。这个乘法器是小儿科。从这个公式,大家就也明白了,字幕和台标为什么需要FILL和KEY两个输出信号了。

響度控制是一個放大器,可以對音頻信號進行縮放。

 

以上四個設備的核心功能都很簡單,用一個普通的FPGA就可以輕松完成。

我們爲什麽不把這四個設備做到一起呢?做成一台設備呢?這樣,用FPGA來完成4項核心功能,而其他電路(輸入、輸出、電源、接插件)由4套變成了1套。對于我們的技術積累來說,沒有難度!4合1,這就是高清集成化周邊的由來。

 

再加入A/D、D/A、嵌入、解嵌,8合1,這就成爲了標清集成化周邊。

 

 

 

由此可見集成化是播控系統的發展方向。

 

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