超高清图像监看工作台,实体显示器呈现精细纹理与色彩,AI 生成场景示意

JPEG XS Codec IP Core for FPGA


JPEG XS(ISO/IEC 21122)是面向实时视频的国际压缩标准,兼顾视觉无损画质、低延迟与低复杂度。

北格逻辑 JPEG XS FPGA IP 核 符合 ISO/IEC 21122-1 标准,为实时超高清视频提供编解码能力,可搭配 ST 2110 媒体传输及 IPMX 系统配套,应用于广电、ProAV、VR/AR 与传感器图像处理。

北格逻辑以精简资源降低 FPGA 部署成本,兼容多种 FPGA 平台,方案已大规模部署并经实际运行验证。通过多种 Profile 与性能版本,以及符合规范的场景裁剪和优化,使资源投入贴合客户实际需求,为自有功能预留空间。

低延迟、高画质,为实时视频而设计

超低延迟

面向亚毫秒级低延迟编解码设计,满足实时交互与远程制作需求;具体延迟按所选 Profile、视频格式和实现配置确定。

视觉无损

典型6–10倍压缩下提供视觉无损画质,并保持良好的多代编解码画质稳定性;具体效果随图像内容与压缩配置变化。

标准兼容

符合 ISO/IEC 21122-1 编码标准,提供适用于 ST 2110-22/IPMX 系统的 JPEG XS 编解码能力;网络及系统功能独立配套。

精准码率控制

支持 CBR/VBR 配置;面向 ST 2110-22 网络传输时采用符合链路要求的恒定码率配置。

保留图像细节,减轻传输与存储负担

图像数据 · JPEG XS

未压缩像素数据

JPEG XS 压缩码流

6:1 – 10:1
按 6–10 倍压缩示意数据量变化,不含传输协议开销。

4K/8K 与 HDR 视频提高了链路带宽和存储需求。JPEG XS 通过轻量级压缩减少图像数据量,在视觉无损画质、低延迟、功耗与实现复杂度之间取得平衡,适合需要实时处理的超高清视频链路。

可按分辨率、帧率和码流数量规划压缩工作点,兼顾图像细节与多代编解码画质稳定性。用于以太网媒体网络时,由独立的 ST 2110 传输模块完成 RTP 封装及网络收发。

北格逻辑工程优势

像素流JPEG XS 编码 IPJPEG XS 码流
JPEG XS 码流JPEG XS 解码 IP像素流
蓝色核心为 JPEG XS 编解码 IP;媒体接口和网络传输按产品架构另行集成。
连接视频源与显示设备的 FPGA 编解码开发平台,AI 生成场景示意
编解码集成场景示意,不代表特定交付板卡。
  • 资源精简,降低部署成本: 比同类方案节省20%以上逻辑资源,为选用更具成本优势的 FPGA 器件创造空间,降低部署成本。 提供多种 Profile 与性能版本,按分辨率、帧率、位深及接口需求匹配客户产品;面向广电、ProAV、VR/AR、工业与医疗等场景,在符合所选规范、Profile 及互操作要求的前提下,针对性裁剪功能,并联合优化数据通路、并行度、流水线与缓存,减少不必要的逻辑和存储开销,兼顾画质、压缩率、延迟及目标频率。具体资源占用按所选配置及目标器件提供。
  • 大规模部署,稳定可靠: 方案已大规模部署,稳定性经实际运行验证。从 RTL 验证、FPGA 原型到完整系统测试,覆盖编解码实现与集成运行,支撑客户产品长期稳定运行、稳定性验证与问题定位。
  • 兼容多种 FPGA 平台: 支持 AMD Xilinx、Intel Altera、Lattice 等 FPGA 平台,并提供国产 FPGA(如安路、紫光等)适配。结合目标器件的逻辑、存储与接口条件优化实现,支持平台迁移与时序收敛,让客户根据产品性能、成本和供应需求选择合适平台。
  • 服务响应快速: 工程团队直接对接,快速响应集成与调试需求,减少沟通环节,协助客户高效定位和解决问题,推进产品开发。

面向多样化实时视频应用

广电与制作

SMPTE 2110 IP网关、远程制作切换台、视频贡献链路、4K/8K超高清多通道录制

面向低延迟、高画质制作链路,可结合 ST 2110 媒体传输与系统时序配套集成

专业AV over IP

IPMX分布式矩阵、KVM延长器、数字标牌、会议系统、校园广播

JPEG XS 编解码与恒定码率媒体传输模块组合,支持网络化产品开发

实时视频存储

相机内部存储(SSD/SD卡)、视频录制设备、慢动作回放系统

兼顾图像细节与多代编解码画质稳定性,降低图像存储数据量

VR/AR应用

头戴式显示器、虚拟现实游戏、沉浸式展览、远程协作

可针对8M+像素、90fps+等目标评估配置,结合低延迟编解码与显示链路优化交互体验

工业与医疗

内窥镜视频、机器视觉、工业检测、车载传感器压缩

面向低延迟与功耗目标优化;Bayer RAW 采用独立版本,传感器接口按项目适配

JPEG XS FPGA IP 已就绪配置

以下 11 种是已经准备就绪的配置(每组配置包含编码 IP 和解码 IP)。常规版本支持 RGB 4:4:4、YUV 4:4:4 和 YUV 4:2:2;High RAW 是独立版本,不兼容这些 RGB/YUV 格式。以下配置提供向下兼容能力,4K 版本兼容更低分辨率;可按等效像素吞吐规划帧率,例如 UHD 3840×2160 @ 60 fps 与 1920×1080 @ 240 fps 的有效像素吞吐相当,实际支持还需匹配接口、时钟与所选配置。

序号Profile/功能分支视频格式最高分辨率与帧率工作时钟色深
1MainRGB444/YUV444/YUV4221920×1080 @ 60 fps;300 MHz 时可达 120 fps60 fps:150 MHz
120 fps:300 MHz
8/10/12 bit
2MainRGB444/YUV444/YUV422最高 4096×2160 @ 60 fps300 MHz8/10/12 bit
3MainRGB444/YUV444/YUV422最高 4096×2160 @ 120 fps300 MHz8/10/12 bit
4MainRGB444/YUV444/YUV42216384×4096 @ 15 fps300 MHz8/10/12 bit
5HighRGB444/YUV444/YUV4221920×1080 @ 60 fps;300 MHz 时可达 120 fps60 fps:150 MHz
120 fps:300 MHz
8/10/12 bit
6HighRGB444/YUV444/YUV422最高 4096×2160 @ 60 fps300 MHz8/10/12 bit
7HighRGB444/YUV444/YUV422最高 4096×2160 @ 120 fps300 MHz8/10/12 bit
8High/TDC 兼容RGB444/YUV444/YUV4221920×1080 @ 60 fps;300 MHz 时可达 120 fps60 fps:150 MHz
120 fps:300 MHz
8/10/12 bit
9High/TDC 兼容RGB444/YUV444/YUV422最高 4096×2160 @ 60 fps300 MHz8/10/12 bit
10High/TDC 兼容RGB444/YUV444/YUV422最高 4096×2160 @ 120 fps300 MHz8/10/12 bit
11High RAW仅 RAW最高 4096×2160 @ 60 fps300 MHz8/10/12 bit

Profile 与版本选择

Main Profile:中等复杂度,提供更好的压缩质量
High Profile:面向高画质需求,按应用配置编码工具
High/TDC 兼容:面向对应 High/TDC 码流兼容需求,能力按所选版本确定
High RAW:独立 RAW 图像版本,不与常规 RGB/YUV 格式混用

技术规格

视频格式 色彩空间:RGB, YCbCr, YUV444, YUV422
色度采样:已就绪常规版本支持 4:4:4、4:2:2;4:2:0、4:0:0 及 Alpha 通道按项目确认配置
位深:8/10/12-bit (可定制14/16-bit)
分辨率:已就绪分辨率与帧率见上表;8K/10K+ 等格式可按项目定制,支持 HDR(PQ/HLG)视频数据处理,具体格式与位深按配置确定
编解码性能 压缩标准:ISO/IEC 21122-1 编码器/解码器
压缩率:支持1–10倍配置;典型6–10倍可实现视觉无损,具体取决于图像内容与工作点
延迟:编解码面向亚毫秒级低延迟设计,按所选 Profile、视频格式与实现配置确定
码率控制:支持 CBR/VBR,按应用选择;ST 2110-22 传输采用相应恒定码率配置
硬件实现 目标FPGA:AMD Xilinx (Artix-7, Kintex-7, Ultrascale/+, Versal等) / Intel Altera (Cyclone V/10, Arria 10, Stratix V/10, Agilex等) / Lattice
资源消耗:可提供无需外部 DDR 的 Codec 配置;外部存储需求按 Profile 与实现方式确定,整机网络缓存及显示输出的存储另行规划
配置支持 小波级数:垂直方向≤2级,水平方向≤5级
文件格式:.jxs
算法原理 步骤1 - 去相关变换:采用离散小波变换(DWT)进行能量集中,降低图像数据冗余度
步骤2 - 码率控制:通过精细化码率控制算法动态调节量化值,精准实现指定码率输出
步骤3 - 熵编码:对量化后的系数及位宽等相关信息进行编码,结合所选编码工具减少码流开销

交付与集成配套

标准交付

完整交付包: 提供综合后的网表、测试向量、详细用户指南和参考设计,加速客户产品上市。 配套演示环境,支持功能评估与集成参考。

集成与定制支持

按项目需求提供集成咨询、平台适配、联合调试与场景定制支持。

JPEG XS 网络传输配套

将 JPEG XS 码流接入 IPMX 媒体网络,可搭配 ST 2110 IP Suite for JPEG XS,集成视频与 PCM 音频传输、发送整形、接收缓存及基础驱动和 SDP 配套。Codec 与 ST 2110 IP Suite 独立提供,也可组合交付。

完整系统延迟: 集成 JPEG XS 编解码、ST 2110 及配套模块的低延迟系统,HDMI 输入至 HDMI 输出最低可达32行;包含编解码、传输及输出处理,具体随系统配置与网络条件变化。

如需媒体传输、时间同步与设备控制的组合集成,可了解 基于 FPGA 的 IPMX 完整解决方案。

为您的产品选择合适的 JPEG XS 配置

告诉我们您的视频格式、分辨率、帧率、FPGA 平台与集成需求,获取配置建议、交付资料与技术支持。

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