一块板子,玩转 HDMI、USB、FPGA ——聊聊开源项目 HDMI2USB-Numato-Opsis

大家好,今天来聊一个挺有意思的开源硬件项目:HDMI2USB-Numato-Opsis。

https://github.com/timvideos/HDMI2USB-numato-opsis-hardware

名字看起来挺长,其实干的事很直接:把 HDMI 视频信号 接进来,通过 FPGA 处理,然后输出成 USB 视频流。这样一来,不管是做视频采集、直播推流,还是教学实验,都能用上它。

这个项目是干啥的?

平时我们在用相机、摄像头,或者游戏主机的时候,HDMI 是最常见的视频接口。但是 HDMI 的数据流比较大,直接处理或者传到电脑上并不方便。

而 USB 摄像头大家都很熟悉了,插上就能用。

这个项目的目标就是:

👉 把 HDMI 视频实时转换成 USB 摄像头格式(UVC),电脑、OBS、Zoom 一插就能识别,秒变"采集卡"。

硬件部分:Numato Opsis 板子

项目基于一块叫 Numato Opsis 的 FPGA 开发板。它有这些特点:

  • Xilinx Spartan-6 FPGA,视频处理够用;

  • HDMI 输入输出口各两个,可以同时处理多路信号;

  • USB 2.0 接口,可以高速传输视频流;

  • 板子本身就是为视频实验设计的,扩展性挺强。

换句话说,Opsis 就是一个专门给视频开发者准备的"实验平台",不光能用来做 HDMI→USB,还能玩很多花样。

软件与固件:开源是关键

这个项目不仅硬件开源,固件、工具链也都是开源的。

https://github.com/timvideos/HDMI2USB-numato-opsis-sample-code

它基于 LiteX / Migen,一套用 Python 写硬件逻辑的框架;

提供了现成的 HDMI→USB 转换固件,烧进去就能用;

也可以自己魔改逻辑,比如加个滤镜、做实时处理、甚至插点 AI 算法。

这就让它特别适合学习和实验:想当采集卡能用,想研究视频接口也行。

能干啥?举几个例子

  • 做直播/录屏:

  • 把游戏主机、相机 HDMI 接进去,电脑直接识别成摄像头信号。

  • 教学演示: 比如做 FPGA 视频实验课,可以直接展示 HDMI 信号的采集、处理和输出,学生能一眼看到效果。

  • 视频实验室工具: 想研究视频接口协议?Opsis 能让你抓取 HDMI 原始流,或者自己设计个小的图像处理模块嵌进去。

优点和不足

优点:

  • 完全开源,软硬件全透明;

  • 功能强大,能采集也能处理;

  • 社区有现成例程,不用从零开始。

不足:

  • 硬件基于 Spartan-6,算是老一代 FPGA,性能比不上现在的 Ultrascale+;

  • 板子现在比较难买,需要找二手或者库存;

  • USB 视频传输上限也受限,不适合超高分辨率。

总结

HDMI2USB-Numato-Opsis 这个项目有点像一块"开源采集卡 + 视频实验平台"。 它既能解决实际问题(采集 HDMI 视频),又能让开发者自由折腾视频处理逻辑。对想入门视频类 FPGA 开发的同学来说,这块板子和项目几乎是"神器"。

如果你平时玩 FPGA,或者对视频流处理感兴趣,这个项目值得一试。就算买不到板子,光看看它的设计思路、代码结构,也能学到不少。

但是,但是这是一个10多年前的项目,这类产品已经被ASIC取代,所以借鉴一下思路还是可以的,不建议深入。

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