NDI开发指南

在视频处理领域，NDI（Network Device Interface）技术通过网络实现了高效的视频流传输，是直播和视频制作领域的重要工具。本文将介绍FULL NDI与NDI HX的开发技术要点，涵盖基于FPGA的编解码实现以及基于H.264/H.265的NDI HX实现，帮助开发者了解在硬件与软件开发中应注意的细节。

1. FULL NDI技术实现

FULL NDI的标准做法通常基于FPGA（现场可编程门阵列）IP Core实现。这种方案利用FPGA的高并行计算能力，能够在非常短的延迟时间内完成编解码处理，适用于高清（1920x1080P）和超高清（3840x2160P）的视频流传输。SDK获取可以从NDI官方下载，并详细查阅手册，选择相应的芯片平台进行开发。

核心技术要点：

• FPGA架构： FULL NDI的编解码操作在FPGA的PL端完成，这样可以有效降低延迟。FPGA采用硬件级别的处理，比起软件方案，延迟是最优的方案。
• 输入输出接口： 支持HDMI和SDI接口，便于与各种视频设备进行连接。
• 带宽需求： 由于FULL NDI采用浅压缩，带宽需求较高。1080P视频流通常需要150Mbps，而4K视频流可能需要250Mbps。此外，最新的SDK版本已支持10bit编解码，带宽需求会更高。为了满足更高带宽的要求，硬件的DDR存储通常需要专门配置在PL端。
• CPU与FPGA对比： 虽然有些实现方案使用CPU（如RK系列和HiSilicon系列）进行编解码，但CPU方案的延迟通常较FPGA更高。理论上，FPGA方案能提供更低的延迟和更高的处理性能。

2. NDI HX技术实现

NDI HX是一种低带宽、高效率的视频传输协议，广泛应用于需要节省带宽的场景。NDI HX分为HX2和HX3版本，都采用H.264/H.265编解码，适合低带宽应用，延时会稍微比FULL NDI大，而HX3则提供更高的带宽要求，适用于更高分辨率和帧率的视频流传输。

核心技术要点：

• H.264/H.265编解码： NDI HX使用H.264或H.265编解码，这些编解码格式在保证画质的同时能显著减少带宽需求。HX2版本针对低带宽进行优化，在提供合理画质的情况下使用较低的码率，而HX3则支持更高带宽的要求，能够达到4K60P的传输。
• 带宽要求： HX3版本对码率有特定要求。例如，H.264编码的4K60P视频流需要110Mbps的带宽，而使用H.265则可以减少一半的带宽需求。
• SDK和开发工具： 在开发NDI HX时，可以参考官方SDK中的示例程序。对于某些开发平台，可能需要使用Gstreamer来进行编解码操作。
• 平台支持： 详细的需要查阅官方SDK进行交叉编译的库版本，比如RK系列和HiSilicon系列芯片也可以使用Gstreamer框架来实现NDI HX。为了简化开发，开发者也可以直接使用C++参考SDK进行NDI HX的发送与接收。

3. 开发技巧与注意事项

• 延迟优化： FULL NDI在FPGA中完成编解码处理可以极大减少延迟，尤其是在需要高性能的视频流应用中。
• 带宽管理： 在设计NDI视频传输系统时，合理的带宽管理至关重要。对于FULL NDI，需要确保局域网的带宽能够满足高清或超高清的视频传输需求；而对于NDI HX，需要根据应用场景选择适当的编解码标准（H.264或H.265）。
• 硬件资源配置： 对于FPGA的设计，特别是在使用FULL NDI时，必须考虑到DDR的配置，以确保带宽和存储资源能够满足高质量视频流的需求。

4. 总结

FULL NDI和NDI HX各有特点，选择合适的技术方案取决于实际应用需求。在高性能、低延迟的场景中，FULL NDI基于FPGA的方案表现更佳；而在带宽有限、需要高压缩比的情况下，NDI HX通过H.264/H.265编解码能够提供良好的解决方案。有些FPGA芯片，既有逻辑资源又有H.26X的编解码支持的话，可以实现FULL NDI和NDI HX同时支持，但是稳定性方面还需要更深入底层及大量的稳定性测试才好，在开发过程中，开发者需要关注带宽需求、延迟控制和硬件资源配置，以确保实现最佳的性能和稳定性。

希望这篇技术指南能为您的NDI开发提供有价值的参考。