لوحات تطوير FPGA / SoM / تصميم مخصص / تكامل IP
info@profpga.net +86 18621324348
الرئيسية/المدونة/التطبيق العملي/دمج أربع قنوات 1080p في إخراج 4K: دفتر حساب عرض النطاق
التطبيق العملي

دمج أربع قنوات 1080p في إخراج 4K: دفتر حساب عرض النطاق

2026-10-12 زمن القراءة التقديري: 9 دقيقة فريق البحث والتطوير في دويوان إلكترونيكس

دمج أربع كاميرات 1080p في صورة 4K واحدة لا يعني مجرد وضع أربع صور بجانب بعضها، بل هو دفتر حساب لعرض النطاق: عرض الإدخال، عرض مخزن الإطارات DDR، عرض محول التحجيم، وعرض الإخراج — أربع طبقات متراكبة. إن أخطأت في الحساب تحصل على تقطيع أو تمزيق أو تجاوز سعة DDR. نحسب في هذا المقال كل طبقة بدءاً من تردد البكسل.

1. عرض الإدخال: كم بيانات في أربع قنوات 1080p60

أربع كاميرات 1080p60، كل قناة بتنسيق 8-bit RGB:

البند الصيغة النتيجة
البكسل لكل قناة 1920 × 1080 2,073,600 بكسل/إطار
معدل الإطارات 60 fps —
معدل البيانات لكل قناة (8-bit RGB) 1920 × 1080 × 3 × 8 × 60 ≈ 2.99 Gb/s ≈ 374 MB/s
إجمالي إدخال الأربع قنوات 2.99 Gb/s × 4 ≈ 11.96 Gb/s ≈ 1.5 GB/s

في تنسيق YCbCr 4:2:2 (شائع في الكاميرات الصناعية)، 16 بت لكل بكسل:

1920 × 1080 × 16bit × 60fps ≈ 1.99 Gb/s ≈ 249 MB/s؛ أربع قنوات ≈ 7.97 Gb/s ≈ 996 MB/s.

يحدد هذا الرقم عدد أجهزة الإرسال والاستقبال GTP/GTX وشرائح فك ترميز HDMI التي يحتاجها مستقبل FPGA.

2. مخزن الإطارات DDR: القراءة + الكتابة = ضعف عرض النطاق

يجب تخزين تدفقات الفيديو الأربعة في DDR قبل الدمج. فالمدخلات الأربع غير متزامنة، ومخرج 4K60 يعمل بتردد موحد — DDR تقوم بمهمة عبور المجال الترددي.

حجم DDR الذي تشغله مخازن الإطارات

أربع قنوات 1080p، تخزين مزدوج (إطاران لكل قناة لمنع التمزق):

البند الحساب النتيجة
حجم إطار واحد (1080p60 8-bit RGB) 1920 × 1080 × 3 بايت ≈ 6.2 MB
أربع قنوات × تخزين مزدوج 6.2 MB × 4 × 2 ≈ 49.6 MB
مخزن إخراج 4K (3840×2160) 3840 × 2160 × 3 بايت ≈ 24.9 MB
إجمالي مساحة DDR — ≈ 75 MB

ميزانية عرض نطاق DDR: القراءة + الكتابة تضاعف

تدفق البيانات: أربع مدخلات → كتابة DDR (حفظ الإطارات) → قراءة محول التحجيم → قراءة DDR (جلب الإطارات) → دمج → إخراج.

في كل ثانية يجب أن يعالج DDR:

الاتجاه البيانات/ثانية التوضيح
كتابة DDR (أربع مدخلات) ≈ 1.5 GB/s كتابة أربع إطارات 1080p
قراءة DDR (للتحجيم) ≈ 1.5 GB/s قراءة أربع إطارات للتحجيم
كتابة DDR (4K المدمج) ≈ 1.5 GB/s كتابة إطار 4K60 في مخزن الإخراج
قراءة DDR (إخراج 4K) ≈ 1.5 GB/s قراءة إطار 4K60 لـ HDMI
إجمالي عرض نطاق DDR المطلوب ≈ 6 GB/s القراءة+الكتابة معاً

3. عرض الإخراج: ما حجم 4K60

المخرج المدمج 3840×2160@60Hz، 8-bit RGB:

البند الصيغة النتيجة
معدل بيانات 4K60 3840 × 2160 × 3 × 8 × 60 ≈ 11.94 Gb/s ≈ 1.49 GB/s
عرض نطاق HDMI 2.0 — 18 Gb/s (كافٍ)
عرض نطاق DP 1.2 — ≈ 17.3 Gb/s (بالكاد)

مخرج 4K60 نفسه 12 Gb/s؛ كل من HDMI 2.0 و DP 1.2 قادر على حمله. لكن لاحظ: تردد الإخراج وتردد قراءة DDR غير متزامنين — يلزم FIFO لعبور المجال الترددي.

4. دفتر حساب العرض الترددي للسلسلة الكاملة

المرحلة عرض النطاق الجهاز
أربع مدخلات 1080p ≈ 1.5 GB/s مفكك HDMI + FMC/IO متوازٍ
كتابة DDR (مخزن الإدخال) ≈ 1.5 GB/s متحكم DDR
قراءة DDR (للتحجيم) ≈ 1.5 GB/s متحكم DDR
محول التحجيم ≈ 1.5 GB/s DSP / منطق
كتابة DDR (مخزن 4K) ≈ 1.5 GB/s متحكم DDR
قراءة DDR (إخراج 4K) ≈ 1.5 GB/s متحكم DDR
إخراج HDMI 4K60 ≈ 1.5 GB/s HDMI 2.0 TX
الذروة الإجمالية لـ DDR ≈ 6 GB/s —

لماذا DDR هي عنق الزجاجة

عرض نطاق DDR للوحات Duyuan الشائعة:

  • DUK7410T (4GB DDR3 64-bit 1866Mbps): ≈ 14.9 GB/s — متسع لـ 6 GB/s
  • DUF7690T (4GB DDR3 64-bit 1866Mbps): ≈ 14.9 GB/s — نفس الشيء
  • XCKU15P (8GB DDR4 ECC 64-bit 2400Mbps): ≈ 19.2 GB/s — هامش أكبر لـ 4K متعدد القنوات

دمج أربع قنوات 1080p في 4K يعمل على DDR3. لكن لثماني قنوات 1080p أو مدخلين 4K يلزم DDR4.

5. أي لوحة تختار؟

DUK7410T (¥9,999) — البداية لدمج أربع قنوات

FMSH JFM7K410T. موارد المنطق كافية، وعرض نطاق DDR3 14.9 GB/s يعطي هامشاً وافراً. مع بطاقة FMC HPC لأربع مدخلات HDMI، ومخرج HDMI مدمج لعرض 4K. مثالي لجدران العرض الصغيرة 2×2 والمراقبة الصناعية.

DUF7690T (¥24,999) — لوحة العمل لدمج متعدد القنوات

FMSH JFM7VX690T. منطق و DSP أكثر بعدة أضعاف، للتعامل مع مرشحات التحجيم المعقدة وتصحيح الألوان. QSFP 40G المدمج يمكنه بث تدفق 4K المدمج عبر الألياف إلى شاشة بعيدة. لجدران عرض متعددة + إعادة إرسال عبر الألياف.

XCKU15P (¥15,999) — تراكب 4K عالي العرض

AMD Kintex UltraScale+ XCKU15P. عرض نطاق DDR4 ECC 19.2 GB/s، مع أجهزة الإرسال UltraScale+. لدمج ثماني قنوات 1080p أو تراكب مدخلين 4K. اختر هذه اللوحة عند التخطيط للتوسع إلى 8 قنوات أو مدخلات 4K60 متعددة.

دمج أربع قنوات ليس صعباً؛ الصعب هو حساب عرض النطاق لكل قناة بدقة. DDR هي عنق الزجاجة الأكثر تقليلاً في أنظمة الدمج: 1.5 GB/s إدخال تبدو صغيرة، لكنها تتحول بالقراءة+الكتابة إلى 6 GB/s. احسب قبل اختيار اللوحة.

>

— فريق هندسة Duyuan

4KDDRFPGAHDMIدمج الفيديو
دويوان إلكترونيكس · مقال تقني أصلي
‹ المقال السابق

التكلفة الحقيقية للانتقال إلى FPGA الصيني: إطار TCO من Xilinx إلى FMSH/Pango

ألم يحل المقال مشكلتك؟

اتصل بنا باحتياجاتك المحددة للحصول على دعم فني مباشر.

اتصل · +86 18621324348