美樂威正采用 AMD Artix UltraScale+ FPGA 同時(shí)實(shí)施 USB 物理及數(shù)字層，消除了對(duì)外部控制器的需求。

美樂威（ Magewell ）設(shè)計(jì)和開發(fā)用于媒體采集、轉(zhuǎn)換和流媒體的硬件與軟件，利用高性能視頻 I/O 和 IP 工作流程解決方案，無縫橋接信號(hào)、軟件、數(shù)據(jù)流和屏幕。其產(chǎn)品已成為將視頻和音頻信號(hào)帶入和帶出 IP 網(wǎng)絡(luò)的首選，其用于直播、制作和網(wǎng)絡(luò)會(huì)議的軟件因其簡(jiǎn)單性、成本效益和可靠性而深受青睞。美樂威解決方案正為全球最大的廣播公司、獨(dú)立制作人、直播主播、體育團(tuán)隊(duì)和娛樂場(chǎng)所所采用。

其工業(yè)部門名為美樂威工業(yè)（ Maegwell Industry ），為要求嚴(yán)苛的機(jī)器視覺應(yīng)用開發(fā)非常可靠的高帶寬幀采集卡解決方案。這些解決方案利用高速 SerDes 技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，具有多個(gè)獨(dú)立的 IP 核和高速數(shù)據(jù)接口，例如 CoaXPress、Camera Link 和 10GigE Vision。美樂威的 Capture 系列外置 USB 采集棒是最受歡迎的產(chǎn)品線，并作為將音視頻信號(hào)引入軟件的最簡(jiǎn)單、最可靠方式之一而贏得贊譽(yù)。它允許用戶通過 USB 接口將 HDMI 或 SDI 信號(hào)采集到任何計(jì)算機(jī)、甚至筆記本電腦中。雖然大多數(shù)其他專業(yè)視頻采集棒需要用戶安裝專有設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序或軟件，但該 USB Capture 系列可在基于 Windows、Mac、Linux和 Chrome 的系統(tǒng)上提供與操作系統(tǒng)原生驅(qū)動(dòng)程序直接兼容，實(shí)現(xiàn)真正的即插即用易用性。

項(xiàng)目

挑戰(zhàn)

美樂威通過 AMD FPGA 開發(fā)了眾多視頻編碼算法、解碼算法和視頻采集設(shè)備，包括該公司 USB Capture 系列的最新產(chǎn)品 USB Capture HDMI 4K Pro。以前，由于 USB 總線速度限制，最高端的美樂威 USB Capture 型號(hào)能以 40 的色度子采樣采集至高 30fps 的 4K 視頻。其新款 USB Capture HDMI 4K Pro 旨在利用 20Gb/s 的 USB 3.2 Gen 2x2 連接，以 44 采集至高 60fps 的 4K 視頻。

因此，該公司面臨的主要技術(shù)挑戰(zhàn)在于在各種 USB 控制器之間實(shí)現(xiàn) USB 3.2 Gen 2x2 物理層兼容。

美樂威首席執(zhí)行官兼首席技術(shù)官 Nick Ma 表示：“多年來，我們一直在我們的解決方案中使用 FPGA，以實(shí)現(xiàn)面向未來的靈活性以及按需持續(xù)創(chuàng)新的能力。FPGA 允許我們以新功能升級(jí)我們的硬件解決方案，同時(shí)實(shí)施可能尚未在其他方案中提供的技術(shù)和方法?！?/p>

Ma 說道，如果使用的 ASIC 芯片不支持 20Gb/s 的 USB 傳輸速度，這意味著它們必須應(yīng)用顯著的視頻壓縮，才能在較慢的 USB 傳輸速率下支持 60fps 的 4K。這種壓縮需要大量的 CPU 資源來解壓縮計(jì)算機(jī)接收到的視頻——進(jìn)而從用戶軟件應(yīng)用程序中奪走寶貴的 CPU 周期，同時(shí)還會(huì)降低視頻質(zhì)量。

解決方案

“AMD Artix UltraScale+ FPGA 以更低的功耗為我們提供了所需的性能和穩(wěn)定性，”Ma 表示，“它們還提供了資源效率，并實(shí)現(xiàn)了針對(duì) HDMI 和 USB 接口的兼容性調(diào)整?！?/p>

特別是對(duì)于這款解決方案，美樂威采用 AMD Artix UltraScale+ FPGA 為 USB 實(shí)現(xiàn)物理層與數(shù)字層，消除了對(duì)外部控制器的需求。該 FPGA 可處理高速數(shù)據(jù)傳輸和復(fù)雜的算法，能夠用作核心處理單元。通過 SerDes 集成 HDMI 2.0 和 USB 3.2 接口，消除了額外的接口芯片。其內(nèi)部 CPU 軟核支持 HDMI 和 USB 控制，通過簡(jiǎn)化硬件設(shè)計(jì)增強(qiáng)了產(chǎn)品的市場(chǎng)實(shí)力。

美樂威在迅速響應(yīng)客戶需求和產(chǎn)品建議方面享有盛譽(yù)。在其所有產(chǎn)品線中，公司會(huì)定期發(fā)布新的固件更新，以擴(kuò)展或增強(qiáng)解決方案功能，改善產(chǎn)品運(yùn)行，甚至支持新的行業(yè)技術(shù)和趨勢(shì)。在其解決方案中使用 AMD FPGA 賦予了美樂威一定的靈活性，同時(shí)使其能夠非常迅速地響應(yīng)影響客戶需求的市場(chǎng)新趨勢(shì)。

設(shè)計(jì)成效

“AMD FPGA 解決方案提供能滿足我們產(chǎn)品需求的高 I/O 性能、兼容性和低功耗，”Ma 說道，“這些器件豐富的 I/O 和邏輯資源能提供可靠的高速運(yùn)行，而其高性能 SerDes 則支持各種接口協(xié)議。此外，AMD 軟件開發(fā)工具還提高了產(chǎn)品開發(fā)及調(diào)試效率。”

Ma 表示，自從將 AMD 技術(shù)融入美樂威設(shè)計(jì)以來，公司實(shí)現(xiàn)了增強(qiáng)的 I/O（ GTH ）性能，這幫助美樂威實(shí)現(xiàn)了高質(zhì)量的數(shù)據(jù)傳輸以及與各種 USB 控制器的兼容，同時(shí) FPGA 高效的內(nèi)部邏輯還促進(jìn)了 20Gb/s 的 USB 數(shù)據(jù)處理。

“FPGA 強(qiáng)大的邏輯和 I/O 集成縮短了開發(fā)時(shí)間，并加速了美樂威產(chǎn)品的上市進(jìn)程，”Ma 表示，“此外，AMD 開發(fā)工具（ AMD Vivado 設(shè)計(jì)套件）提供了高效的編譯、便捷的調(diào)試和全面的仿真環(huán)境?！盡a 補(bǔ)充道，設(shè)計(jì)體驗(yàn)大多很流暢，AMD 為公司提供了廣泛的技術(shù)文檔，F(xiàn)AE 團(tuán)隊(duì)總能迅速對(duì)問題做出回應(yīng)。

AMD FPGA 提供了強(qiáng)大的 I/O、高性能邏輯和用戶友好型工具，使美樂威能夠?qū)Ｗ⒂诠δ軆?yōu)化。仿真功能（特別是針對(duì) GTH ）實(shí)現(xiàn)了早期調(diào)試。將所有功能整合到單個(gè) FPGA 中，縮小了產(chǎn)品尺寸，提高了穩(wěn)定性和可靠性。該公司還受益于與 AMD 就未來產(chǎn)品開發(fā)進(jìn)行多方面的密切溝通。

性能和成本節(jié)省的聲明均由美樂威提供，沒有經(jīng)過 AMD 的獨(dú)立驗(yàn)證。性能和成本效益受到各種變量的影響。這里的結(jié)果特定于美樂威，不具有代表性。GD-181。

2025 年超威半導(dǎo)體公司版權(quán)所有。保留所有權(quán)利。AMD、AMD Arrow 標(biāo)識(shí)、Artix、UltraScale+、Vivado 及其組合為超威半導(dǎo)體公司的商標(biāo)。術(shù)語 HDMI、HDMI 高清多媒體接口、HDMI 商業(yè)外觀和 HDMI 徽標(biāo)是 HDMI Licensing Administrator, Inc. 的商標(biāo)或注冊(cè)商標(biāo)。USB 是 USB Implementers Forum 的注冊(cè)商標(biāo)。本文中使用的其他產(chǎn)品名稱僅用于識(shí)別目的，可能是其各自公司的商標(biāo)。PID#1671659。