微信課堂第五講：關(guān)于集成化

發(fā)布時(shí)間：2017-03-02 02:45:03 閱讀次數(shù)：6669

@老馬.張談播出之

第五講、關(guān)于集成化

天虹數(shù)碼 833655

一、什么是集成化

我們現(xiàn)在推廣“集成化”播出系統(tǒng)的時(shí)候經(jīng)常不被接受，被一些人看做是“異類”，投標(biāo)時(shí)不被理解、不被認(rèn)同。這也難怪，評(píng)標(biāo)專家也沒(méi)有見(jiàn)過(guò)什么是集成化。有些客戶非常認(rèn)可，但出于招標(biāo)工作的“公平、公正、公開”原則，不敢把集成化寫入標(biāo)書，因?yàn)閾?dān)心除了天虹之外，沒(méi)有別的公司來(lái)投標(biāo)。呵呵，無(wú)奈。

說(shuō)說(shuō)集成化周邊的由來(lái)。

要談集成化，先要談分體式；談分體式，先談半導(dǎo)體技術(shù)發(fā)展。

我是國(guó)內(nèi)比較早用可編程陣列邏輯電路的一批人。華為出第一臺(tái)程控交換機(jī)的時(shí)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(xiàn)在太牛了）。82年的時(shí)候，第一次接觸PC，是蘋果的H89(只有256BYTE內(nèi)存)，小型機(jī)是DJS130（沒(méi)有磁盤，只有穿孔紙帶，有一個(gè)房間大，哈哈），86年用長(zhǎng)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”， 74LS74是D型“觸發(fā)器”。80年代后期出現(xiàn)了可編程陣列邏輯芯片，這種芯片內(nèi)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(guò)軟件方式，對(duì)其內(nèi)部陣列的熔絲有選擇性的熔斷，使其完成各種運(yùn)算功能。當(dāng)時(shí)典型的是PAL和GAL，我也是國(guó)內(nèi)第一批用PAL的人，當(dāng)時(shí)是搞國(guó)家“七五”攻關(guān)項(xiàng)目：“實(shí)時(shí)圖像處理系統(tǒng)”。

但是PAL 和 GAL的規(guī)模比較小，只有幾百個(gè)門電路，集成度還是很低。后來(lái)就出現(xiàn)了FPGA（Field－Programmable Gate Array），即現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列。時(shí)至今日。FPGA已經(jīng)發(fā)展到幾百萬(wàn)個(gè)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，編程燒制后只能完成特定功能。但由于是并行處理，運(yùn)行速度快、效率高。在視頻上的典型應(yīng)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。你讓它干什么它就干什么。它很靈活，但效率低，完成一條指令要好幾個(gè)指令周期。

現(xiàn)在的FPGA已經(jīng)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(yùn)算能力。

啰嗦這么多，文不對(duì)題，還炫耀自己。呵呵，不好意思。談點(diǎn)正經(jīng)的。

先談?wù)劮煮w式。

播出線上的切換器、幀同步機(jī)、鍵混器、響度控制器都是獨(dú)立的設(shè)備，我們稱之為“分體式”設(shè)備。每臺(tái)設(shè)備功能單一，自成一體。不管是哪種設(shè)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(shí)鐘再生）、控制電路、輸出電路（驅(qū)動(dòng)放大、阻抗匹配）、電源、接插件、機(jī)箱，另外就是功能模塊。

我們發(fā)現(xiàn)，除接插件和功能模塊之外，任何設(shè)備的其它電路幾乎都是一樣的，而且很多電路是為電纜的傳輸而設(shè)計(jì)的。比如輸入電路、輸出電路。另外，每臺(tái)設(shè)備機(jī)箱空間已經(jīng)很空余、電源能力也足夠強(qiáng)。

如下圖：

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

另外，各個(gè)設(shè)備的主要功能模塊其實(shí)很簡(jiǎn)單。比如：

切換器的核心是交叉點(diǎn)開關(guān)。比如16X4的切換，非常簡(jiǎn)單。

幀同步的核心是存儲(chǔ)。目前的芯片存儲(chǔ)幾幀沒(méi)有任何困難。

鍵混實(shí)際上就是一個(gè)乘法器。設(shè)主信號(hào)為A，鍵信號(hào)為B，F(xiàn)ILL(填充信號(hào))為a，輸出為C,則C=a * A + (1-a) * B，a一般有256級(jí)，決定鍵信號(hào)的透明度。這個(gè)乘法器是小兒科。從這個(gè)公式，大家就也明白了，字幕和臺(tái)標(biāo)為什么需要FILL和KEY兩個(gè)輸出信號(hào)了。

響度控制是一個(gè)放大器，可以對(duì)音頻信號(hào)進(jìn)行縮放。

以上四個(gè)設(shè)備的核心功能都很簡(jiǎn)單，用一個(gè)普通的FPGA就可以輕松完成。

我們?yōu)槭裁床话堰@四個(gè)設(shè)備做到一起呢？做成一臺(tái)設(shè)備呢？這樣，用FPGA來(lái)完成4項(xiàng)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(duì)于我們的技術(shù)積累來(lái)說(shuō)，沒(méi)有難度！4合1，這就是高清集成化周邊的由來(lái)。