English
version

Новости

3 декабря 2016

PowerVR Video: технология готова к активному внедрению в полупрофессиональные камерыСтатья в блоге Франциско Сокала (Francisco Socal, https://imgtec.com/blog/author/franciscosocal/)

Франциско Сокал, Лондон, Великобритания, 17 октября 2016 г. — В последние несколько лет рынок цифровых камер испытывает давление со стороны производителей смартфонов. Поскольку ежегодно повышается качество стандартных камер смартфона, спрос потребителей на компактные камеры снижается. И это давление не ослабевает: с появлением двух камер на новых телефонах, которые характеризуются более высоким качеством, несколько других ранее уникальных функций, благодаря которым карманные камеры были востребованы, теряют значение. Смартфоны упростили публикацию и распространение видео – самореклама на YouTube и живая трансляция из Facebook на весь мир стали новой нормой.

В результате этого наблюдается раскол на рынке. По мере снижения спроса на бюджетные компактные камеры потребители переместились выше по продуктовой лестнице до так называемых «полупрофессиональных» камер – цифровых однообъективных зеркальных фотоаппаратов и компактных системных камер. По мере повышения качества этих камер они становятся привлекательными решениями для «полупрофессионалов» — любителей, покупающих профессиональную продукцию.

Кроме того, все большую значимость приобретают совершенно новые сегменты рынка камер: экшн-камеры и автомобильные видеорегистраторы, беспилотные летательные аппараты и виртуальная реальность (ВР). Все они относятся к числу устройств, в которых может быть реализовано 360-градусное (панорамного) видео. Согласно прогнозу ABI Research, к 2021 году будет поставлено два миллиона устройств профессионального и полупрофессионального уровня для записи 360-градусного видео.

Во всех сегментах рынка повышаются требования потребителей к качеству изображения, и этому способствует распространение форматов Ultra HD 4K, которые наряду с повышенным разрешением также обеспечивают улучшение плавности движения за счет увеличения частоты кадров со стандартных 24 и 50 кадров в секунду до 60 и даже 100 кадров в секунду и выше. И даже переход к 4К – не предел: японская вещательная корпорация NHK готовится к трансляции в формате Super Hi-Vision 8K на Олимпийских играх-2020 в Токио.

Тем временем технология расширенного динамического диапазона (HDR), с ее акцентом на улучшение цветового диапазона и показателей контрастности, демонстрирует гораздо более глубинное влияние на воспринимаемое качество изображения, чем формат 4K по сравнению с форматом Full HD 1080p.

В связи с этим перед производителями оборудования стоит следующая задача – сделать так, чтобы эти новые возможности предлагались потребителям в рамках максимально эффективного пакета. В частности, необходимо поддерживать высокое качество без снижения срока службы батареи или повышения издержек производства.

Объемы выпуска и средние цены продажи этих новых продуктов могут оправдать капиталовложения в производство специализированных систем на кристалле (СнК). Благодаря таким СнК производители смогут добиться нужного качества, отличающего их от решений, основанных на использовании общераспространенных серийно выпускаемых стандартных продуктов специального применения (ASSP).

Новые ядра

Именно для этой задачи идеально подходят новейшие видеоядра PowerVR от Imagination Technologies. Кодер PowerVR E5810 и декодер PowerVR D55200 – новейшие продукты в портфеле Imagination, специально разработанные для полупрофессиональных и профессиональных видеоприложений.

Эти ядра, обладающие малыми размерами на кристалле, были разработаны специально с нуля для достижения высокого качества, ожидаемого отраслью.

В отличие от продуктов некоторых конкурентов видеоядро кодера PowerVR E5810 поддерживает цветовую субдискретизацию 4:2:2 и 10-разрядную глубину цветопередачи. Это очень важно, поскольку обеспечивает поддержание уровня качества по мере продвижения по производственной цепочке. В комплекте потребительского уровня обычно используется субдискретизация 4:2:0, что неминуемо приводит к искажениям, которые включают в себя обесцвечивание и потерю цветонасыщенности. 8-разрядная глубина цветопередачи вызывает, как правило, полосатость на больших участках цветного изображения, например, голубого неба или заката, а 10-разрядная глубина цветопередачи снижает этот эффект и другие искажения, например, образование контуров и смазывание. 10-разрядная глубина цветопередачи также может повысить эффективность кодека, в связи с чем обеспечивается оптимальный баланс между цветовоспроизведением и пропускной способностью.

В течение последних нескольких лет самыми распространенными были такие кодеки, как H.264 и VP8, однако в отрасли наблюдается переход к формату высокоэффективного кодирования видеоизображений (HEVC), который также обозначают как H.265, характеризующемуся более интенсивной обработкой для обеспечения более высокого качества при минимальных требованиях к пропускной способности. Кодер PowerVR E5810 поддерживает форматы кодирования HEVC/H.265 до 4K/60 и обеспечивает соблюдение рекомендации по видеопотоку BT.2020 МСЭ-R, пересмотренного цветового пространства для телевидения сверхвысокой четкости (UHDTV). Между тем, как VP9 в некоторой степени продвинулся на потребительском рынке и особенно рекламируется Google для YouTube, однако за пределами этого его, как правило, не рассматривают в качестве ключевого значимого формата.

Превосходство архитектуры

С точки зрения архитектуры кодер PowerVR E5810 и декодер PowerVR D55200 предлагают новые впечатляющие возможности для создания эффективной системной архитектуры, благодаря чему они идеально подходят для решения задач, связанных с новыми форм-факторами видеокамер.

*Примечания

    PowerVR Series 5 Encoder Family architecture — архитектура семейства кодеров PowerVR Series 5
    Optional direct input – опциональный прямой ввод
    Buffer – буфер
    Scaling & color space conversion — масштабирование и преобразование цветового пространства
    Motion search — поиск движения
    Intra predictor — интра-предсказатель
    Mode selector — переключатель режимов
    Cache memory — кэш-память
    Power management — управление электропитанием
    Encoder MCU — микроконтроллер кодера
    Rate control — управление скоростью передачи
    Encoder control — управление кодером
    H.264/H.265 compress — сжатие H.264/H.265
    Deblocking – разблокировка
    Entropy encoder CABAC/CAVLC — энтропийный кодер CABAC/CAVLC
    Host interface — главный интерфейс
    Optional direct output – опциональный прямой вывод

Первая из них – это прямая связь между ядрами, что устраняет необходимость полагаться на внешнюю память. Это значительно снижает требования к пропускной способности внешней памяти, а, следовательно, и потребление энергии.

Новые ядра также обеспечивают чрезвычайно короткие задержки, что необходимо для беспроводной передачи видео и удаленной работы. Они также поддерживают обработку нескольких одновременных потоков, что требуется в камерах с записью 360-градусного видео.

Кодер PowerVR E5810 также может поддерживать различные разрешения и форматы одновременно, что требуется в случаях применения беспилотных летательных аппаратов с локальным накопителем, удаленного предварительного просмотра в реальном времени и мониторинга. Например: первичный контент записывается в 1-разрядном киноформате 4K со скоростью 24 кадра в секунду 4:2:2, а вторичный в 8-разрядном формате 720P со скоростью 24 кадра в секунду 4:2:0 передается по беспроводному каналу оператору удаленной камеры. Многопоточность и входное масштабирующее устройство, имеющиеся в PowerVR E5810, позволяют без труда достичь этого всего лишь на одном ядре кодера.

Для рынка полупрофессиональных камер управление скоростью передачи означает, что кодер PowerVR E5810 может обеспечить потоковый переменный битрейт (Streaming Variable Bitrate, SVBR), также называемый пиково-ограниченным переменным битрейтом (Peak Constrained VBR). Таким образом при записи во флэш-память битрейт камеры будет гарантирован без какого-либо риска недозаполнения буфера, при этом битрейту разрешается опускаться ниже заданного значения, если контент прост и не требует высокого битрейта.

Опробованный и испытанный

Учитывая сформировавшийся обширный стек программного обеспечения, используемый с решениями компании Imagination, ее видеоядра хорошо подойдут любому производителю СнК, ищущему пути быстрого выхода на рынок с хорошо зарекомендовавшим себя решением. Ядра кодера PowerVR E5810 и декодера PowerVR D55200 доступны уже сейчас для лицензирования, обеспечивая новые уровни качества и производительности на постоянно растущем рынке полупрофессиональных камер и более широком рынке обработки изображений.

Оригинал этой статьи можно прочитать здесь.