視頻監控系統在火車站、機場、銀行、娛場、樂商場甚至家庭的安保方面都是一種關鍵設備。隨著安全風險的日益增大，在各種應用場合對已發事件進行視頻監控和記錄的需求都在逐步上升，這就要求視頻監控系統的新結構必須具備可擴展性，以便為日益多樣化的視頻監控需求提供高性價比的解決方案。

　　在視頻監控系統結構所面臨的眾多挑戰中，上市時間壓力、CODEC新標準的出臺和需求范圍的不斷擴大(包括高級目標檢測、運動檢測、目標跟蹤和目標跟蹤功能) 還只是其中的一小部分。要應對這些挑戰，視頻監控系統的實現就必須能根據不同性能要求而進行相應調整。

　　Xilinx的 FPGA產品是各種視頻監控系統理想的解決方案，不論它是低端系統還是高端系統，是獨立系統還是PC擴展卡系統。

　　視頻監控與DVR系統

　　高級數字視頻壓縮技術在視頻監控系統的數字錄像機(DVR)中正得到快速普及。隨著大多數DVR制造商從MPEG4轉為采用H.264 高清(HD) CODEC，對提高分辨率和壓縮率的要求也變得更急切。專用標準產品(ASSP) 比較適合量大的應用，但缺乏靈活性，而且開發時間過長，成本也高。大多數高級數字媒體處理器連實現H.264 HD解碼都比較困難，何況H.264 HD編碼比解碼還復雜得多。因此，要滿足H.264 HD的性能要求，最佳方案就是采用一塊FPGA加一塊外部DSP或數字媒體處理器。

　　采用低成本的Xilinx FPGA產品還能進一步提供運動檢測、視頻量化、色域轉換(color-space conversion)、硬盤接口、DDR2存儲器接口等功能，以及將兩個27MHz的 ITU-R BT656數據流通過時分復用合為一路54MHz的數據流，同時為DSP處理器提供視頻加速。將兩個ITU-R BT656數據流復用為一個之后，系統只需單通道的視頻端口就能獨立傳送整個雙通道的視頻數據。這種實現方式在連接只有一個ITU-R BT656視頻輸入端口的數字媒體處理器時非常實用。圖1所示就是上述推薦系統的結構框圖。

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　　圖1：利用FPGA和數字媒體處理器搭建的視頻監控系統。

　　對采用只有單個ITU-R BT656視頻輸入端口的TI達芬奇處理器的DVR設計而言，更高效 的實現方案是在數據流送入達芬奇處理器之前，將兩個以上的ITU-R BT656數據流時分復用為單個VLYNQ數據流。這種方案減少了用于視頻數據流傳輸的I/O管腳，因而縮小了器件的封裝，降低了系統成本。圖2所示為該設計的框圖。

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　　圖2：利用FPGA和達芬奇處理器搭建的視頻監控系統。

　　PC擴展卡形式的DVR系統

　　PCI總線在PC機上已成功應用了10余年。但今天的PC擴展卡DVR系統所要求的帶寬已遠遠超出了PCI總線所能提供的極限。

　　未壓縮的視頻(在除去空白幀之后)數據率約為165 Mbps。于是，當PCI總帶寬為1 Gbps時，一條PCI總線上最多可同時連接6個發送未壓縮視頻的捕捉或回放設備。為降低總線帶寬的占用，可以在擴展卡上采用一塊MPEG4或 CODEC芯片組，但這樣會提高成本，而且可選器件也局限于現有的MPEG4芯片組。

　　PCI Express (PCIe)技術在流量上有了很大提高。PCI Express可以細分為多個通道，每個通道在出和入上均包含一對差分對，每對差分對支持2 Gbps的數據流量。一塊主板上的每個PCIe插槽都有自己的通道，這些通道是不與其他插槽共享的。每個插槽可配置為16通道(即x16)、8通道(x8) 、4 通道 (x4)或 1通道 (x1)。因此，每塊采用PCIe總線的擴展卡可提供的數據流量從2 Gbps(配置為x1通道時)到32 Gbps(配置為x16通道時)。PCIe所支持的高數據流量讓我們不再只局限于每卡連接6通道的未壓縮視頻。