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                        高清晰LCD HDTV中使用Cyclone III FPGA技术

                        [09-15 23:17:43]   来源http://www.mkld.icu  信息显示与光电技术   阅读9305

                        概要活性重新配置图像处理算法针对面积较大的显示屏来提高数据速率所以设计人员能够为所有类型的LCD 显示屏开发通用?#24067;教Cyclone III FPGA 的优点Cyclone III FPGA 在数字电视和显示屏应用上非常灵活能够实现最佳成本和?#38405;ܡLCD 电?#30001;?#20135;商可以把Cyclone III FPGA 当做协处理器运行实时嵌入式操作系?#24120;?#25511;制所有的显示设备除了显示中心控制以外设计人员还可以在数据通道上结合使用Cyclone III FPGA 和ASSP进行特殊视频和图像处理例如FPGA 适合实现选择显示功能在视频流中进行实时图像缩放Cyclone III FPGA 含有288 个经过优化的硬核数?#20013;?#21495;处理(DSP) 模块构成了视频和图像处理的基本单元DSP 模块具有高速并行处理能力适?#29616;?#34892;DSP 应用程序例如需要较高数据吞吐量的图像处理任务等最常用的DSP 功能包括有限冲击响应(FIR) 滤波器复数FIR 滤波器快速傅立叶变换(FFT)离散余弦变换(DCT) 和相关器等这些功能是HDTV 以及其他综合LCD 应用的基本模块新技术克服了HDTV 中的?#20064;?#30446;前的大屏幕显示会把很小的瑕疵放大为很大的图像失真导致消费者不愿意购买大屏幕显示设备

                        高清晰LCD HDTV中使用Cyclone III FPGA技术,http://www.mkld.icu

                        当今的液晶显示(LCD) 技术在高清晰电视(HDTV) 领域得到了广泛应用其挑战在于如?#20301;?#24471;更高的分辨率实现更快的数据速率提高数据速率需要专业图像处理算法来支持快速移动的视频?#21040;?#36935;到的主要问题是怎样实现这些算法率先将产品推向市场并且能够控制好产品功耗?

                        为解决这一问题当?#24067;教?#21644;不同尺寸的LCD 显示屏连接时设计人员需要确定怎样重新配置图像处理算法面积较大的LCD 显示屏需要更快的数据速率因此难点在于怎样根据显示屏大小来调整数据速率

                        采用新的低成本Cyclone? III FPGA 系列很容易处理这些问题设计人员可以在Cyclone III FPGA 中应用图像处理算法转换数字视频信号并?#25104;?#33267;显示屏而且设计人员还可以充分发挥Cyclone III FPGA 的灵活性重新配置图像处理算法针对面积较大的显示屏来提高数据速率所以设计人员能够为所有类型的LCD 显示屏开发通用?#24067;教?/P>

                        Cyclone III FPGA 的优点

                        Cyclone III FPGA 在数字电视和显示屏应用上非常灵活能够实现最佳成本和?#38405;ܡLCD 电?#30001;?#20135;商可以把Cyclone III FPGA 当做协处理器运行实时嵌入式操作系?#24120;?#25511;制所有的显示设备除了显示中心控制以外设计人员还可以在数据通道上结合使用Cyclone III FPGA 和ASSP进行特殊视频和图像处理例如FPGA 适合实现选择显示功能在视频流中进行实时图像缩放

                        Cyclone III FPGA 含有288 个经过优化的硬核数?#20013;?#21495;处理(DSP) 模块构成了视频和图像处理的基本单元DSP 模块具有高速并行处理能力适?#29616;?#34892;DSP 应用程序例如需要较高数据吞吐量的图像处理任务等最常用的DSP 功能包括有限冲击响应(FIR) 滤波器复数FIR 滤波器快速傅立叶变换(FFT)离散余弦变换(DCT) 和相关器等这些功能是HDTV 以及其他综合LCD 应用的基本模块

                        新技术克服了HDTV 中的?#20064;?/P>

                        目前的大屏幕显示会把很小的瑕疵放大为很大的图像失真导致消费者不愿意购买大屏幕显示设备显示设计人员必须采取措施滤除这些瑕疵平滑锯齿边沿以及快速抖动等

                        实现这类图像处理逻辑可以采用ASSPASIC 或者FPGA?#27426;?#23545;于设计人员而言ASSP 无法突出企业的产品优势而ASIC 的开发时间很长价格昂贵只有FPGA 能够快速灵活地实现设计抢在竞争对手之前把产品推向市场在目前的市场上Cyclone III FPGA 的成本和功耗要比任何其他FPGA 都低使FPGA 成为图像处理领域更愿意选择的解决方案

                        此外当今新的HDTV 为人们提供了更好的视觉体验但常常要处理已有的标准清晰度(SD) 输入信号显示设备公司希望能够增强SD 输入图像采用缩放功能而这都可以在Cyclone III FPGA 中利用Altera?视频和图像处理包提供的内核来轻松实现表1 列出了各种MegaCore® 功能

                        表1. IP MegaCore 功能


                        视频输入格式

                        在典型的数字LCD 电视结构( 图1 所示) 中调谐器模块可以是卫星地面或者电缆解调器含有MPEG2或者MPEG4 解码器除了数字显示调谐器信号以外典型的LCD 电视还提供外部视频输入例如DVI( 数字视觉接口) 或者HDMI( 高清晰多?#25945;?#25509;口)模拟RGBCVBSS 视频和复合视频信号等

                        LCD HDTV 监视器必须能够处理各种视频输入格式有的格式可以直接?#25104;?#21040;显示屏上而有的格式必须重新缩放才能正常显示


                        图1. 典型的数字LCD 电视结构图

                        Nios 嵌入式处理器

                        出于多种考虑设计人员在实现控制功能上没有采用?#24067;?#36923;辑( 通常以状态机的?#38382;?而是转向Nios?II 嵌入式处理器首先其设计调试要比HDL 简单除了简化开发之外设计人员还希望CPU 和工具包能够通用适合多种应用而且Nios II 软核处理器是性价比非常高的解决方案不需要外部处理器设计人员可以把它嵌入到现有FPGA 设计中没有额外成本

                        对于DTV 应用Nios II 处理器控制所有的数据流包括

                        将视频流送至显示屏

                        远程控制处理

                        常规的管理任务

                        处理条件访问接口例如智能卡等

                        从视频流中解密控制字

                        FPGA 的优点

                        LCD HDTV 的核心是其图像处理和时序控制模块( 如图2 所示)图像处理模块通常包括扫描速?#39318;?#25442;器帧速?#39318;?#25442;器色?#24335;?#30721;器移动探测scalar 和去隔行等功能


                        图2. 典型的LCD 电视接口结构图

                        HDTV LCD 显示屏的色彩响应时间取决于色彩内容要比传统的显示器慢这对图像处理算法而言是一种挑战需要进行更多的处理来消除相关的显示瑕疵Cyclone III FPGA 在设计上的灵活性有很大优势设计人员可以在器件中重新设计算法而不用重新编程

                        更重要的是Cyclone III 系?#24615;?#23494;?#21462;?#26495;上存储器和 I/O 等很方面的处理能力非常强设计人员可以利用这些资源针对最终产品设计合适的应用程序

                        例如上面的设计使用一个时序控制器通道实?#20013;?#23631;或者低分辨率显示而利用Cyclone III FPGA设计人员可以使用两通道时序控制器支持分辨率更高的显示屏或者尺寸更大的( 大于36 英寸) 显示屏在这些应用上Cyclone III 系列的特性要优于任何其他低成本FPGA这些特性包括

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