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  • LED小间距视频处理新技术,你了解吗?

    LED小间距视频处理新技术,你了解吗?

    什么是LED小间距视频处理新技术?LED技术已经成功的获得不小的成绩,不仅为我们生活带来更多的便捷,还在商业领域开拓了更多的市场。随着LED技术的改朝换代,LED小间距产品的闪亮登场。目前LED小间距产品的显示面积越来越大,几十平方米的项目屡见不鲜,LED显示屏的物理分辨率往往会超过1920×1200,即每一块超大规模的LED显示屏,都是由若干个LED控制器所驱动的若干个独立的显示区域组成的,对于拼接器的应用而言,只需要对应LED控制器的数量提供若干个DVI输出接口,并对整个LED屏幕进行拼接显示即可。拼接器在小间距LED显示屏的应用中,有几个关键技术值得关注。 信号的输出同步性 视频处理器的多路DVI信号输出,必然存在信号的同步性问题。不同步的信号输出到LED显示屏上,在拼接处就会出现画面撕裂现象,在播放高速运动的图像时尤为明显。如何保证信号的输出同步性,成为衡量一个拼接系统成败的关键。 图形处理算法 我们知道,点对点的图像显示效果是最 好的,经过缩小处理后的图像,如果仅采用普通的图形处理技术或通用的FPGA图形处理算法,图像的边缘会出现锯齿,甚至会出现像素缺失,图像的亮度也会下降。而高端的图像处理芯片或利用复杂图形处理算法的FPGA系统会最 大限度的保证缩小后图像的显示效果。因此,好的图形处理算法是一款应用于小间距LED显示屏的拼接器的关键技术。 非标准分辨率的输出 小间距LED显示屏是由一块一块相同规格的显示单元矩阵拼接而成,每个显示单元尺寸和物理分辨率是固定的,但是拼接起来的整个大屏幕,往往不是一个标准的物理分辨率。比如,显示单元的分辨率为128×96,只能拼成1920×1152,却拼不出1920×1080。 在超大规模的拼接系统里,每台LED控制器所驱动的LED显示区域可能不是标准的分辨率,这个时候,拼接器具有非标准分辨率的输出就显得关键,它可以帮助我们快速找到合适的拼接方式,从而合理的分配资源,有效节约LED控制器和传输设备的使用数量。以上就是LED技术的相关知识,相信随着科学技术的发展,未来的LED灯回越来越高效,使用寿命也会由很大的提升,为我们带来更大便利。以上就是LED小间距视频处理新技术解析,希望能给大家帮助。

    时间:2020-05-27 关键词: led技术 视频处理器 led小间距产品

  • 小间距LED屏视频处理器技术

    小间距LED屏视频处理器技术

    LED技术也在不断发展,为我们的生活带来各种便利,为我们提供各种各样生活信息,造福着我们人类。随着LED小间距产品的显示面积越来越大,几十平方米的项目屡见不鲜,LED显示屏的物理分辨率往往会超过1920×1200,即每一块超大规模的LED显示屏,都是由若干个LED控制器所驱动的若干个独立的显示区域组成的,对于拼接器的应用而言,只需要对应LED控制器的数量提供若干个DVI输出接口,并对整个LED屏幕进行拼接显示即可。拼接器在小间距LED显示屏的应用中,有几个关键技术值得关注。 信号的输出同步性 视频处理器的多路DVI信号输出,必然存在信号的同步性问题。不同步的信号输出到LED显示屏上,在拼接处就会出现画面撕裂现象,在播放高速运动的图像时尤为明显。如何保证信号的输出同步性,成为衡量一个拼接系统成败的关键。 图形处理算法 我们知道,点对点的图像显示效果是最好的,经过缩小处理后的图像,如果仅采用普通的图形处理技术或通用的FPGA图形处理算法,图像的边缘会出现锯齿,甚至会出现像素缺失,图像的亮度也会下降。而高端的图像处理芯片或利用复杂图形处理算法的FPGA系统会最大限度的保证缩小后图像的显示效果。因此,好的图形处理算法是一款应用于小间距LED显示屏的拼接器的关键技术。 非标准分辨率的输出 小间距LED显示屏是由一块一块相同规格的显示单元矩阵拼接而成,每个显示单元尺寸和物理分辨率是固定的,但是拼接起来的整个大屏幕,往往不是一个标准的物理分辨率。比如,显示单元的分辨率为128×96,只能拼成1920×1152,却拼不出1920×1080。 在超大规模的拼接系统里,每台LED控制器所驱动的LED显示区域可能不是标准的分辨率,这个时候,拼接器具有非标准分辨率的输出就显得关键,它可以帮助我们快速找到合适的拼接方式,从而合理的分配资源,有效节约LED控制器和传输设备的使用数量。以上就是LED技术的相关知识,相信随着科学技术的发展,未来的LED灯回越来越高效,使用寿命也会由很大的提升,为我们带来更大便利。

    时间:2020-04-09 关键词: led屏 视频处理器 小间距

  • LED显示屏与视频处理器

    LED显示屏与视频处理器

    视频处理器的功能简单来说,就是将来自外部(例如蓝光DVD、电脑、高清播放盒等)的图像信号转化为LED显示屏所能接受的信号。那么它的工作原理是什么呢? 在这个过程中,LED视频处理器一般需要完成以下处理过程: 一、 位深度提升:当前LED显示屏的灰度等级已提升到了16比特、17比特,然而输入信号源多数仅为8比特。因此,跟随着高清显示时代到来的脚步,10比特甚至12比特的处理技术在视频处理器中的应用已是大势所趋。 二、 分辨率规格转换:一般来说,图像信号源(例如蓝光DVD、电脑、高清播放盒等)提供的信号分辨率都有固定的规格(参考VESA、ITU、SMPTE等标准),而LED显示屏的模块化拼接显示,使得其分辨率几乎可以是任意数值。视频处理器将各种各样的信号分辨率转换为LED显示屏的实际物理显示分辨率。 三、 缩放:分辨率规格转换过程中,需要对图像进行缩放,无论是分辨率增大或者减小,都可以让屏幕上显示完整的图像。 四、 彩色空间转换:LED显示器的色域很广,而多数图像信号的彩色空间都比较小(比如NTSC)。为了让LED显示屏拥有优良的图像显示效果,必须进行彩色空间转换。 五、 图像处理和增强技术:数字图像处理技术从20世纪20年代发展到现在,出现了一大批专利技术。比如DCDi、ACC2、ACM3D等获得艾美奖的Faroudja实验室的一系列专利技术。这些技术无疑使得图像的视觉效果有了很大的提升。现在的LED灯或许会有一些问题,但是我们相信随着科学技术的快速发展,在我们科研人员的努力下,这些问题终将呗解决,未来的LED一定是高效率,高质量的。

    时间:2020-03-15 关键词: LED 显示屏 视频处理器

  • LED视频处理器特性

    LED视频处理器特性

    繁华的城市离不开LED灯的装饰,相信大家都见过LED,它的身影已经出现在了我们的生活的各个地方,也照亮着我们的生活。小间距简而言之就是“高密度”,现在LED显示屏都是往小间距方向发展,以小间距LED构建高分辨率的显示屏幕,小间距显示屏要求输入是更高清晰度的图像和视频,这对处理器的带载能力是一个挑战。 一款性能不错的中高 档视频处理器不仅要求处理器有更高分辨率的图像输出能力、更高分辨率和更多路数的视频图像输入能力,还要有更多路数的实时视频窗口画面的显示能力,除此之外在实时显示、监测、管理等方面都有讲究,具体我们可以看以下的几个方面: 处理器“芯”很重要 选用低端芯片的厂商可以节省10%以上的制造成本,兼容性和长久稳定性根本没有保证:死机、丢程序、没显示、速度衰减、数据残缺不全、无法恢复等问题必将接踵而来。中高端视频处理系统不仅需要有异于寻常的外观结构设计,更需要全新的强大处理内核,并严格使用高端芯片。 另外,由于使用环境亮度的不同,一般室内屏要求LED屏幕的亮度不能像室外那么高。这就要求视频处理器要有更优异的画质提升能力,特别需要更先进的图像缩放处理算法,以此保证高清晰视频图像经缩放处理后能大程度的保持图像的细节清晰度和灰度层次。其次要有丰富的图像调节选项和调节效果,特别是图像亮度、对比度的调节和低灰的处理,由此保证屏幕室内光线环境下输出柔和、清晰和层次分明的画面。 4K信号处理能力 不具备点对点显示能力的LED显示系统已经无力成为当下主流产品。目前,像素超过1920*1080的屏非常多,4k规格产品在专业试听的应用已经进入了一个高速发展的阶段。输入信号分辨率不足会严重降低屏幕显示清晰度,为了实现大型LED显示屏的超高清显示,4K输入方案必不可少,它有效解决放大拼接造成的屏幕画面模糊问题。 信号实时回显管理能力 随着多画面应用的增加,用户需要在信号调取和切换上有更便捷和准确的操控。想要一键切换、防止误操作,“信号回显”功能为你轻松解决!用户可以应用此功能直接选择和调整窗口,即时查看输入信号内容并联动切换。此外,还可以搭配千兆网卡实现移动可视化操控,通过局域网,在任意计算机进行可视化操控。 输入输出同屏监测 多输入多输出的场景越来越多,一路信号对应一个监视器的情况简直让人抓狂。想要对输入输出一目了然不再纠结于信号源的查找你的处理器需要有“同屏监测”功能。用户可以在不进行软件连接的情况下完成多窗口的可视化操作,大大降低了使用成本和操作复杂性。 无缝场景切换 随着显示技术的发展,人们对显示的效果越来越高,小间距时代,如果你仅满足于简单信号的无缝切换,已经远远落后了。用户更需要的是整个场景模版的切换过程可以完成无缝的过渡,并且在切换过程中不会出现黑屏、闪烁、延迟等现象。无缝模版切换才是中高端LED视频处理系统用具备的优秀特质。 多通道独立调节图像处理能力 当LCD、LED和投影等混合使用、或者信号数量很多时,都可能导致各图像之间显示效果有很大的差异,你无法单独调节个别有差异的图像。多通道独立调节功能可以轻松解决这个难题。它能有针对性的进行图像处理,使整体画面更加和谐统一。 输入信号热备份 现场演出是LED目前应用增长较快的一个市场,LED视频处理设备在现场活动中的应用越来越多,如果当你正在声色俱全的讲述一个项目时,突然发生某个故障使主播信号消失,那么现场肯定将陷入尴尬的局面。拥有智能热备份功能的处理器可以给主播信号指定多路备播信号,当主播信号发生意外时丢失时,备播信号可以立即传送到LED显示屏上,保证画面正常显示,也有效保障现场的可靠性。输入信号热备份是目前中高端LED视频处理器的重要素质之一。 此外,全局图文叠加功能、支持设备加密、透明度设置和边缘羽化等功能都是中高端视频处理系统应具有的良好品质。相信在未来的科学技术更加发达的时候,LED会以更加多种类的方式为我们的生活带来更大的方便,这就需要我们的科研人员更加努力学习知识,这样才能为科技的发展贡献自己的力量。

    时间:2019-12-09 关键词: LED 电源技术解析 特性 视频处理器

  • LED显示屏与视频处理器

    LED显示屏与视频处理器

    随着科学技术的发展,LED技术也在不断发展,为我们的生活带来各种便利,为我们提供各种各样生活信息,造福着我们人类。视频处理器的功能简单来说,就是将来自外部(例如蓝光DVD、电脑、高清播放盒等)的图像信号转化为 LED显示屏所能接受的信号。在这个过程中,LED视频处理器一般需要完成以下处理过程: 一、 位深度提升 当前LED显示屏的灰度等级已提升到了16比特、17比特,然而输入信号源多数仅为8比特。因此,跟随着高清显示时代到来的脚步,10比特甚至12比特的处理技术在视频处理器中的应用已是大势所趋。 二、 分辨率规格转换 一般来说,图像信号源(例如蓝光DVD、电脑、高清播放盒等)提供的信号分辨率都有固定的规格(参考VESA、ITU、SMPTE等标准),而LED显示屏的模块化拼接显示,使得其分辨率几乎可以是任意数值。视频处理器将各种各样的信号分辨率转换为LED显示屏的实际物理显示分辨率。 三、 缩放 分辨率规格转换过程中,需要对图像进行缩放,无论是分辨率增大或者减小,都可以让屏幕上显示完整的图像。 四、 彩色空间转换 LED显示器的色域很广,而多数图像信号的彩色空间都比较小(比如NTSC)。为了让LED显示屏拥有优良的图像显示效果,必须进行彩色空间转换。 五、 图像处理和增强技术 数字图像处理技术从20世纪20年代发展到现在,出现了一大批专利技术。比如DCDi、ACC2、ACM3D等获得艾美奖的Faroudja实验室的一系列专利技术。这些技术无疑使得图像的视觉效果有了很大的提升。虽然LED在生活中处处可见,但是LED也还有一些不足需要我们的设计人员拥有更加专业的知识储备,这样才能设计出更加符合生活所需的产品。

    时间:2019-12-09 关键词: LED 显示屏 电源资讯 视频处理器

  • LED显示屏的视频处理器

    LED显示屏的视频处理器

    繁华的城市离不开LED灯的装饰,相信大家都见过LED,它的身影已经出现在了我们的生活的各个地方,也照亮着我们的生活。视频处理器的功能简单来说,就是将来自外部(例如蓝光DVD、电脑、高清播放盒等)的图像信号转化为LED显示屏所能接受的信号。在这个过程中,LED视频处理器一般需要完成以下处理过程: 一、 位深度提升:当前LED显示屏的灰度等级已提升到了16比特、17比特,然而输入信号源多数仅为8比特。因此,跟随着高清显示时代到来的脚步,10比特甚至12比特的处理技术在视频处理器中的应用已是大势所趋。 二、 分辨率规格转换:一般来说,图像信号源(例如蓝光DVD、电脑、高清播放盒等)提供的信号分辨率都有固定的规格(参考VESA、ITU、SMPTE等标准),而LED显示屏的模块化拼接显示,使得其分辨率几乎可以是任意数值。视频处理器将各种各样的信号分辨率转换为LED显示屏的实际物理显示分辨率。 三、 缩放:分辨率规格转换过程中,需要对图像进行缩放,无论是分辨率增大或者减小,都可以让屏幕上显示完整的图像。 四、 彩色空间转换:LED显示器的色域很广,而多数图像信号的彩色空间都比较小(比如NTSC)。为了让LED显示屏拥有优良的图像显示效果,必须进行彩色空间转换。 五、 图像处理和增强技术:数字图像处理技术从20世纪20年代发展到现在,出现了一大批专利技术。比如DCDi、ACC2、ACM3D等获得艾美奖的Faroudja实验室的一系列专利技术。这些技术无疑使得图像的视觉效果有了很大的提升。虽然LED在生活中处处可见,但是LED也还有一些不足需要我们的设计人员拥有更加专业的知识储备,这样才能设计出更加符合生活所需的产品。

    时间:2019-12-03 关键词: LED 显示屏 电源资讯 视频处理器

  • Mali-D51和Mali-V52:有效实现高品质的视觉体验

    Mali-D51和Mali-V52:有效实现高品质的视觉体验

    尖端技术领域永远不存在一成不变的情况。复杂的视觉内容、不断叠加的UI层次以及4K HDR视频等新兴需求层出不穷,无一不在推动着我们不断突破主流移动设备的技术瓶颈,实现更高远的目标。正因如此,针对数字电视(DTV)和主流移动市场,Arm推出了包含两款图像处理器在内的全新Mali多媒体套件,其中一款为显示处理器,另一款为视频处理器。 图形复杂性主要是GPU处理的领域,而在应对上述新兴技术的挑战时,则是视频和显示处理器扮演着重要角色,它们为用户提供真正高品质的视觉体验。 对显示的要求越来越高 之前,我们在讨论GPU时对数字电视已有所谈及,但从显示的角度来看,如今的几代智能电视已远远超出预期。过去,当我们在观看节目时,弹出的纯文本菜单很可能覆盖整个画面,非常单一。而今天则大不相同。通过大量的预集成应用程序,数字电视能够提供不同类型、不同复杂程度和不同查看选项的内容,更不必说语音或手势识别用户界面。如此一来,对显示处理器的挑战变得非常巨大。加之用户对画中画的需求,甚至还有我们从中国市场上观察到的独特需求,比如用户希望能够在4x4的视频墙中同时看到多达16个视频流。这些需求推动Arm再一次迈上新的台阶。 Mali-D51是Arm针对主流市场发布的首款基于Komeda架构设计的Mali显示处理器,而Komeda架构则在去年随上一代高端显示处理器Mali-D71共同发布。与Mali-D71相比,Mali-D51尺寸缩小30%,专为在更小的硅片面积上提供高品质的视觉体验而设计。在主流移动设备中,用户不太可能需要播放大量4K内容(这依旧属于高端效能领域),但用户仍然需要设备拥有播放4K内容的能力。因此在主流市场中,我们所需要做的就是如何做出明智的选择,其中可能包括从4K缩小视频流大小,以满足用户显示对分辨率的要求。Mali-D51利用这一优势,以60fps显示高达2048x4096像素的分辨率并且支持Mali-D71的8层数据处理能力。 与上一代主流产品Mali-DP650执行双重显示相比,Mali-D51在相同面积内实现了两倍的场景复杂度。当驱动单个显示时,它利用辅助显示未充分利用的资源向场景添加第二组四个合成层。除此之外,这些合成层还可以进行旋转、阿尔法混合或缩放,从而实现了两倍于Mali-DP650的图层数据处理能力,这意味着我们可以在不需要GPU的情况下支持UI叠加、画中画等所需的所有附加数据。 访问内存是显示技术中的一项常规要求。因此,与上一代产品相比,Mali-D51在内存延迟性能方面提升了一倍。搭配CoreLink MMU-600,Mali-D51可在整个系统中实现更大的性能增益。为将像素持续驱动至显示面板,处理器需要定期访问系统总线,而将处理器的内存延迟性能提升一倍意味着它只需在总线上花费一半的时间就可以将图像驱动至面板。此举加速了整个显示线程,并大大提高了系统的鲁棒性,以防止欠载运行,从而提供无缝、实时性能,避免因任何可见故障或人为因素影响用户的视觉体验。 增值视频体验 Arm全新推出的视频处理器Mali-V52同样是为满足主流市场不断增长的需求而设计的。上一代Mali-V61旨在实现最大限度的可扩展性,满足从最小型、最低功耗的监控摄像头到最新款顶级智能手机的所有设备要求。相对于上一代支持大范围用例的特性,Mali-V52则更有针对性,专为主流市场的特定效率加成进行了投入。 Mali-V52的可扩展性为1-4核(Mali-V61为1-8核),这是特别针对在硅片面积有限的主流设备上播放4K内容流的情况而设计的,因此比同等性能所需的Mali-V61的尺寸缩小了近40%。显然,这样可以为厂商节省巨大的预算。需要强调的是,像Mali-D51一样,这款全新视频处理器通过一系列智能权衡实现了极大优化,为我们的所有合作伙伴提供了广阔的组合和选择。对于入门级设备而言,我们已经将每个内核的解码性能提高了一倍,这意味着在同等的硅片面积内,芯片可以执行4k60解码或4k30编码。使用Mali-V61的一个单核,系统可以解码1080p60;而Mali-V52的一个单核可支持4k30或1080p120解码,对于HEVC、H.264和VP9等主流的视频标准,该单核的解码设计性能为上一代的两倍。 Mali-V52的设计旨在确保整体系统的成本和功耗最优化。比如,它能够支持更长的系统总线响应时间而不降低任何性能。搭载Mali-V52,可保证在总线上固定延迟的400个周期内不丢帧,这一性能是Mali-V61的两倍。此外,我们投入了大量的精力来确保该芯片在最高可达5000个周期内的访存延迟具有恢复能力,从而使视频处理器能够在很多个时钟周期内脱机工作,让位给包含显示处理器在内的优先级更高的主设备。 Mali-V52还可以在保持与以往相同品质的前提下降低20%的比特率,这对节省存储空间作用显著,并能在相同带宽内实现最高品质。当我们为扩大设备存储空间支付更多费用时,这一性能提升对终端用户使用视频功能会产生重大影响。用户可以选择特定的品质水平,并根据存储和功耗的优先级进行权衡,这正解释了为什么在移动设备中搭载专用的视频处理器格外重要,而不是让已经超负荷运行的CPU完成所有任务。 如同许多新兴技术一样,一项在中国市场的推动下实现的用例:仅仅提供简单的画中画已无法满足用户的需求,他们希望能够预览将要观看的节目,而中国用户更是希望能够从多达16个不断更新的流媒体频道中选择想看的节目。这种希望呈现4x4视频墙的要求来自众多我们在中国的机顶盒和数字电视合作伙伴,并且已经明确成为未来的基本要求,而非锦上添花的功能,我们必须开发出系列IP来解决这一问题。 由此,单个处理器将退居二线,而全套Mali多媒体套件将开始登场。 协同让世界更美好 相比独立产品,组合两个及以上Mali多媒体套件处理器可显著提高工作效率。Arm支持完整的软件堆栈,以便在显示上启用硬件编写器功能,从而允许安卓系统查看系统的硬件功能,并推断它可以将内容发送至显示处理器而非GPU——该堆栈能够发现硬件并通过软件自动与其进行交互,工程师甚至都无需考虑硬件。 至于上述讨论的视频墙用例,Mali-V52可以同时对16个高清视频进行解码,同时将它们作为单帧写入显示处理器。凭借卓越的存储接口,Mali-D51能够将该单帧提取出来并直接发送到面板,而不会出现任何额外的瓶颈或卡顿。 对于整个系统,Mali多媒体套件处理器带来的实际增益在于大大节省了GPU的负荷。如果要在GPU上执行旋转、缩放以及伽玛校正等任务,系统功耗将增加30%以上,这是约束移动设备的一个重大问题。虽然这并不妨碍用户欣赏4K内容,但Mali多媒体IP套件的优越之处在于全新的视频处理器Mali-V52可以在发送到显示处理器之前直接将4K内容缩小。这意味着用户可以在所有消费电子设备上直接观看那些由Netflix、亚马逊等发行的全新超酷4K节目。不仅仅是4K,Mali-V52支持10bit HDR内容,并且通过与Mali-D51和Assertive Display 5完美配合,在任何类型的面板(无论是HDR还是SDR)上均可实现最佳的内容显示。 从数字电视到智能手机,无论用户预算多少,Mali多媒体图形、视频和显示套件都能够更好地协同工作,为用户提供最高品质的视觉体验。

    时间:2018-03-26 关键词: GPU 显示 新品发布 视频处理器

  • 东芝面向高分辨率汽车显示屏推出双画面视频处理器

    东芝面向高分辨率汽车显示屏推出双画面视频处理器

    东京—东芝公司(TOKYO:6502)旗下半导体与存储产品公司今日宣布,面向高分辨率汽车显示屏推出一款全新的双画面视频处理器“TC90195XBG”。批量生产计划于2016年6月启动。 与导航系统一样,驾驶员支持信息显示屏正越来越多地用于汽车,推动了市场对分辨率更高的较大型显示屏的需求。东芝全新的视频处理器支持XGA+(1920x720分辨率)宽显示屏,这是对公司支持VGA(800x480)宽显示屏的之前产品的改进。它还可以同时向XGA+宽显示屏和VGA宽显示屏输出两个数字视频信号;之前的产品只输出一个信号。 未来,东芝将继续扩大汽车视频处理 IC的产品阵容,以满足日益增长的需求。 主要特性 1.支持高清显示屏 与XGA+(1920x720)高分辨率宽显示屏互连。 2.双画面合成模式和画面分离模式,带内置帧存储器 输入级符合LVDS (OpenLDI)和LVTTL标准,每个图像由这两个信号构成并在XGA+宽显示屏上显示。 它可以分离这两个信号并将它们独立地输出至两个显示屏上,分辨率分别为1280x720(LVDS输出)和800x480(LVTTL输出)。 3.面向高清显示屏的内置图像改善电路 一种全新的图像改善电路,可以改善低分辨率图像,便于在高分辨率显示屏上显示。 主要规格 输入/输出信号与特性 信道 模拟输入:合成(10位模数转换器) 1 数字输入:LVDS(双路输入或单输入,双通道,最高达100MHz) 1 数字输入:RGB(最高达85MHz,8位x3) 1 数字输入:ITU-R BT.601:D1,D2或ITU-R BT.656:D1 1 数字输出:LVDS(双路输入或单输入,双通道,最高达100MHz) 1 数字输出:RGB(8位x3,最大54MHz) 1 数字输出:YCbCr:D2(8位 54MHz) 1 多色解码器(NTSC、PAL、SECAM) 1 图像改善电路 (动态YC Gamma、色彩管理、HVD Enhancer) 3 定时控制器 1 电源电压 1.2V/3.3V

    时间:2016-04-21 关键词: 双画面 视频处理器 汽车显示

  • Xilinx推出全可编程专业视频解决方案完整套件

    业界领先的4K/UHD8K/SHV解决方案包含‘任意 ( any to any)视频互连、视频处理器和开发板 21ic讯 赛灵思公司(Xilinx, Inc.)今天宣布推出业界最全面的可编程专业视频解决方案套件,支持任意媒体通过任意网络传输。新一代4K/UHD和8K/SHV解决方案包含‘任意’视频连接、视频处理和开发板,使设计人员能够针对广播与专业音视频市场快速构建出超高质量的视频系统。 浸没式视频系统 随着4K/UHD成为消费应用领域的分辨率标准,广播与专业音视频市场必须针对4K以及下一代8K/SHV打造更加身临其境的体验。此外,设备制造商必须不断超越现有分辨率极限,让HD和4K/UHD带来超逼真的视频,消除快速移动画面的模糊拖痕。市场希望通过更高的色深、更大的动态范围以及不断提高的帧率来实现更出色的像素质量。 为了支持上述要求,赛灵思推出了业界最全面的高级视频系统开发解决方案套件。该新一代解决方案包括任意视频互连、视频处理和开发板,能帮助设计人员快速开发并部署4K/UHD和8K/SHV系统,灵活支持任何媒体通过任何网络传输。 赛灵思公司广播与专业音视频业务总监Aaron Behman指出:“下一代视频系统开发要求系统具备更高的分辨率、更出色的质量、更多的连接,因此开发难度大幅提高。与此同时,随着专业视频领域竞争的加剧,设计周期不断缩短。赛灵思近期推出的视频系统解决方案,使其成为广播与专业音视频市场上的首选战略合作伙伴。” 业界最全面的可编程专业视频解决方案套件 · 支持“任意”视频互连的全新套件:HDMI 1.4/2.0、支持HDCP的DisplayPort 1.2以及新版6G/12G-SDI。这些赛灵思开发和支持的接口将帮助开发人员支持8K/SHV和4K/UHD等业界最新标准。 · 4K/UHD和8K/SHV高级视频处理:赛灵思通过赛灵思联盟计划认证成员Omnitek公司提供的可编程视频处理器支持4K/UHD和8K/SHV高级全可编程视频处理。为加速评估和开发进度,Omnitek可扩展视频处理套件内置在赛灵思免费参考设计——新版实时视频引擎中,使开发人员能够在数周时间内快速实现4K/UHD视频系统,而不像过去需要花费数月。该视频处理套件能执行逐行扫描、缩放、叠加等关键视频功能,同时支持高达60fps的刷新率,从而帮助设计人员添加自己的差异化视频算法。视频处理器的多个实例能实现在赛灵思的单一器件上,这样使开发人员能够打造出高密度多通道产品。 · 针对视频的综合开发平台:赛灵思联盟计划的高级设计服务成员Fidus Systems公司和美国inrevium公司联合推出全系列视频接口印刷电路板(即FPGA 夹层卡(FMC))。FMC可支持HDMI 2.0、支持HDCP的DisplayPort 1.2以及新版6G/12G-SDI。Fidus和inrevium公司还设计了基于赛灵思Kintex® UltraScale® FPGA的ACDC8K平台,用于8K/SHV系统开发。此外还设计了基于Artix®-7 FPGA的双FPGA夹层卡(FMC, VITA 57.1)板载平台,这也是业界成本最低的4K/UHD开发平台。 供货情况 赛灵思的Vivado® 设计套件2015.1版本将配套提供视频连接解决方案,并将支持Artix-7、Kintex-7、Virtex®-7、Virtex-7X、Kintex UltraScale FPGA和Zynq®-7000全可编程SoC。Omnitek公司现已开始提供视频处理套件,并针对Kintex-7和Kintex UltraScale FPGA以及Zynq-7000全可编程SoC。

    时间:2015-03-27 关键词: Xilinx 视频处理器 任意视频互连

  • 新一代HQV视频处理器促进领先的HQV技术

    当提及视频娱乐时,消费者有各种各样的选择。本地有线或卫星提供商为用户提供了数百个频道的节目选择。此外,电影和电视节目可以在DVD和蓝光光盘上播放,从本地视频商店或在线服务得到,如Netflix。 随着高速因特网接入的繁荣发展,大多数电视网络都可以在其网站上提供节目的完整情节。视频娱乐还通过如AppleTV、亚马逊视频点播或Hulu等形式进行在线广播,而YouTube等网站可从各种源访问视频。这些在线广播可为消费者提供更多的收看选择。此外,随着CE设备迅速变成因特网就绪,您可以轻易地在高清电视上显示这些内容。 这就是问题所在。消费者希望在他们新的大屏幕平板高清电视上看到清晰的画面,不管源是什么。如果源是蓝光光盘或高码率高清电视广播,那么在大屏幕、平板高清电视上的图像将非常清晰。然而,如果源来自标清或低码率广播,或者来自因特网的实时视频流,图像将会有许多失真,将很难达到用户的期望值。 在线视频广播受提供给最终消费者的带宽限制。由于大多数消费者的带宽限制远远低于全面质量视频的要求,在线提供商高度压缩视频文件,用来传送并最终进行广播。这些高度压缩的视频流将包括明显的马赛克和蚊噪失真。当图像在大屏幕上显示时,这将非常明显。 源自劣质线缆盒输出和因特网视频的噪声失真往往通过一系列代码转换、缩放和预处理呈现在图像中,使之很难发现和消除。此外,当试图清理这些图像时,传统的视频处理器往往会从源图像中删除大量细节。 IDTHQV视频处理产品线的最新产品就是专为解决这些问题而设计的。 IDTHQVVida处理器(VHD1900)采用强大的压缩降噪技术,从低质量源中剔除马赛克和蚊噪。此外,Vida芯片采用了HQV分辨率增强技术,结合了自适应细节增强引擎和高质量上转换,可以实现接近高清质量的标清视频,甚至进一步加强高清材料细节。为了保留所有细微差别,即初始源的细节和意图,Vida处理器是蓝光播放器、音频/视频接收机(AVR)、个人录像机(PVR)、数字电视、机顶盒和数字媒体适配器的理想选择。 新的Vida处理器包括HQVStreamClean?,集成了自适应蚊噪降低、马赛克降噪和时间降噪,可从低质量、预处理视频源中消除很难消除的图像失真。与传统的视频处理器不同,Vida处理器还具有自适应滤波功能,可基本上保存图像细节。 VHD1900芯片还采用了自动HQV?技术,可自动分析进来的视频以确定其质量,并为源材料选择合适的音频处理器设置。这将有利于使用Vida处理器的器件自动适应不断变化的源质量,在无需用户频繁调整任何设置的情况下提供最理想的显示效果。 IDT公司视频和显示业务部副总裁兼总经理JiPark表示:“消费类视频的模式正在改变。更多的内容可以在因特网上获得。如果你从YouTube下载视频,并在大屏幕显示器上观看,压缩失真将非常明显。重要的是,视频处理器能够清理这类及常规内容。HQV被认为是当今视频处理的权威标准。而且,利用Vida器件,IDTHQV将视频处理推向更卓越的处理水平。” 强大的Vida处理器还具有最新的IDTHQV视频处理特点,包括高质量分辨率增强、四场运动自适应去隔行、多场频支持和自适应对比增强,所有这些都是为了提高最终用户的视频体验,巩固IDTHQV作为业界标准的视频处理技术。IDTHQV的最新产品还具有14位内部处理和12位色深处理输出和xvYCC处理3D色域转换。这些功能为显示器的本地色域提供常规和宽色域内容的准确转换。此外,VHD1900还具有6轴色彩锐度,可独立调整任何颜色的色调、饱和度和亮度。 此外,Vida芯片在业界最小尺寸的视频处理器上实现了所有的功能,帮助设计人员节省电路板空间,增加功能和设计灵活性,最终加快上市时间。 总结:IDTHQV是公认的业界权威的视频处理解决方案,新的Vida处理器树立了一个更高标准。所有HQV算法都得到了加强,可满足各种内容需求,并提高到了12位,以获得最高质量的效果。xvYCC色彩处理增加了完整的6轴色彩控制引擎和分辨率增强引擎,将标清图像推向接近高清的质量,并改善了高清内容的细节。此外,新的HQVStreamClean技术采用强大的视频处理技术以随时清理高压缩的、低质量视频广播,自动HQV功能还提供免提调整,以优化不同质量的、来自不同源或内容的图像质量。

    时间:2012-06-15 关键词: hqv 视频处理器

  • 视频处理器在LED全彩显示屏中的应用

    视频处理器是LED全彩显示屏诞生、成长以及成熟的全程见证者和标志性设备,LED专用的视频处理设备在此过程中也逐渐走向成熟。视频处理器的优劣直接影响了LED显示屏的显示效果。 视频处理设备在LED全彩显示应用需要解决以下关键问题: 1)格式转换功能 消费领域的PC阵营(VESA组织)的信号格式与消费领域或者专业领域的视频阵营(ITU以及SMPTE组织)的信号格式跨越了模拟信号时代到数字信号时代乃至当前启蒙初期的高清显示,期间所诞生和遗留下来的诸多信号格式和信号标准仍然活跃或者工作在消费市场中,因此在多数工程投标中需要通过视频处理器解决信号接入、处理以及显示的问题。根本的解决之道在于视频处理设备能够完成众多信号格式之间的格式转换问题,即包括如下: VESA阵营的VGA~UXGA的信号格式转换,涉及到信号输入接口VGA(模拟)、DVI-D(数字)、HDMI(数字)以及Displayport的处理; ITU以及SMPTE阵营的480i~1080p60的信号格式转换,数字带宽从143Mbps跨越到3G的高度。涉及到信号输入接口复合视频(模拟)、S端子(模拟)、标清分量(YCbCr)、高清分量(YPbPr)、SD-SDI(数字)、HD-SDI(数字)的处理; VESA格式之间的互转称为上转(UpConvert,如VGA到XGA的转换)或下转(DownConvert,如UXGA到XGA的转换); ITU和SMPTE到VESA格式的转换称为交叉变换(CrossConvert,如复合视频到XGA的转换); 2)色空间转换功能 LED色空间比电视信号的NTSC色空间要大的多,因此,如果在显示屏中直接用NTSC的RGB色空间去控制LED三基色的发光,将产生色偏差,严重影响LED显示屏的显示效果。因此,需要视频处理器完成色空间的变换,即CCIR601和CCIR709向RGB色空间的转换。这也是LED专用视频处理器在完成格式转换功能时,要求实现VESA和ITU以及SMPTE信号格式向VESA标准信号格式的转换的根本原因。 3)图像处理和增强技术 LED全彩大屏幕显示作为平板显示媒介的一员,不仅仅涉及到一般图像显示处理中所涉及到的图像处理技术问题,如3:2和2:2下拉,因为自身像素间距远大于其他一些平板显示介质,如LCD和PDP等,因此,对于图像处理技术尤其是图像增强技术有着更加严格的要求,包括如下: 运动补偿(MotionAdaptive) 涉及到慢速图像和快速图像的运动补偿。好的运动补偿技术可以降低LED显示时运动图像边缘的锯齿现象; 去隔行扫描(De-interlace) 视频信号为了降低带宽,提高分辨率必须采用隔行扫描技术。 LED显示时需要对隔行扫描的信号进行预处理转逐行信号。优异的去隔行扫描技术能够消除现场转播和拍摄时所存在的扫描线效应; 缩放(Scale) LED显示采用的是模块化的设计和拼接显示,因此,是所有平板显示介质中最灵活的一种显示媒介。但是这种灵活性也带来了对于图像和视频显示的更高要求,尤其每个工程应用的显示分辨率几乎都无法在VESA的标准中找到。因此需要视频处理器提供缩放的功能。典型的缩放功能表现如下: 图像缩小: 一般显示屏工程应用的点阵分辨率都在VESA标准的XGA(1024*768)分辨率之下。需要视频处理器具备将接入的各个信号缩小到对应终端的分辨率上,最好要求视频处理设备具备逐点像素缩放的功能(逐点像素缩放可以在水平和垂直方向上同时进行)。 图像放大: 越来越多的工程应用,尤其是楼宇广告投放量等业务的突飞猛进,LED显示屏的分辨率已经不局限于常规的XGA分辨率以内,有些工程应用甚至达到了水平2048点(包括像素共享)的规模。在类似这些应用中,就需要视频处理器能够具备图像放大的增强处理技术,关键指标是视频处理器内部处理带宽可以达到或者超过非典型应用中的如2048x1536的点阵面积。配合此类应用,需要视频处理器具备堆栈的功能,通过多台的视频墙拼接完成最终的点阵显示。 视频缩放的技术与运动补偿以及去隔行扫描关键技术息息相关,缩放技术的优劣直接影响了LED大屏幕显示图像和视频的流畅性。 细节增强(DetailEnhancement) 此技术核心不仅仅体现在图像边缘的锐化上,同时包括了颜色还原以及图像缩放的处理。视频处理器该项指标的好坏直接反映LED大屏幕显示的图像清晰度。 噪声抑制(NoiseReduction) 由于LED显示的点阵特性,在其他平板显示媒介中微不足道的噪声,都将极大的挑战LED显示受众的心理忍受能力。噪声主要来自视频信号的压缩噪声(马赛克)和系统本身的随机噪声,优异的视频处理器可以通过噪声抑制,最大程度的降低噪声对画质本身的干扰。 灰度等级(GrayScale) 灰度等级一直是LED大屏幕显示供应商所追求的目标,但是一直以来,绝大多数的技术团队都在解决LED屏体本身扫描的灰度级问题,将灰度级处理提升到了当前的16bit,17bit。但是却忽视了输入信号源一直只有8bit的问题。信号源的8bit让多数人的灰度级提升工作显得多少有点空中楼阁的意味。解决视频处理器灰度级处理的问题是提升整个LED显示品质的最主要关键技术之一。结合当前高清显示时代的来临,10bit处理技术在视频处理器中的应用是大势所趋。 好的视频处理器同时还具备了图像剪裁(Crop)、亮键(LumaKey)和色键(ColorKey)的功能,在一定程度上可以降低系统本身需要依赖于非编系统的成本。

    时间:2012-05-07 关键词: LED 中的应用 全彩显示屏 视频处理器

  • 什么是视频处理器,它为什么重要

    高清视频是一件非常美妙的事情。谁不喜欢漂亮的图像和数字环绕声呢?谁不愿意换掉 27或32英寸的CRT显示器以追求新型高清电视呢?现在是和低分辨率和因低质量标清信号而导致图像散斑的电视机说拜拜的时候了。能够拥有高清图像和生活将是非常美妙的,不是吗?当然,你现在也可以观看高清信号,但感觉如何呢?图像中所有的噪声和无用信息都没消失,相反比之前更加严重。许多人发现在新高清电视上看到的节目图像比在旧电视机上的还糟糕,这让他们感到十分惊讶。不幸的是,很少有人知道今天的大部分电视节目还是标清隔行扫描视频。标清图像必须放大才能够在新的高清电视的大屏幕上显示,所有缺陷都被放大了。与传统的CRT电视不同,固定像素显示器主宰着今天的家庭影院市场,从单芯片和三面板前投影到大型、平板直视显示器。在这些竞争产品背后,有许多区分技术的缩略语,包括 LCD、DLP、LCoS(liquid crystal on silicon,硅基液晶)和PDP(plasma display panel,等离子显示面板)。所有这些技术都以不同方式创建电子图像,但是它们却有同一个特点:固定矩阵的成像像素。这个固定像素结构决定了显示器的物理分辨率。为了将所有输入的视频信号转换成具有固定像素显示器的物理分辨率,制造商必须在显示器中集成一个视频处理芯片。除了将图像缩放以适应物理分辨率外,这个视频处理器更主要的作用是增强图像和消除视频传输引起的伪影。去隔行大多数视频源,包括DVD、标清电视和1080i高清电视,都是隔行传输图像,即在任意给定时间内每帧只传输一半图像。现在,高清视频显示器采用了数字技术。这些技术不是在屏幕上画出图像信息的行,而是用一个像素阵列形成图像,每帧一次全部显示。换句话说,所有像素同时激活,以形成完整的图像,而不是像CRT扫描那样形成一行行的图像。即便如此,视频信号决定这些设备将显示的是隔行或逐行,也就是说,来自源的信息可一次半帧或一次整帧。事实上,数字显示器最终要求逐行信号以正常运行,如果接收到的是隔行信号,在显示之前必须转换成逐行信号。因此,所有数字显示器都要将来自DVD和1080i源的隔行视频信号转换成逐行格式。这是视频处理器的工作,其过程叫做去隔行。所有的数字显示器、许多DVD 播放机及其他源设备都采用了视频处理器。如果视频图像中的物体不动,就非常容易进行去隔行,两个场可以交织在一起,并合并形成一个整帧。但记录是以隔行方式进行的,构成整帧的两个源场不是同时记录的。每帧都可作为一个来自一个时间点的奇数场记录,然后在1s的1/50或1/60后作为偶数场记录。因此,如果视频中的物体在几分之一秒钟内移动了,只要合并导致图像错误的场,即所谓“梳理”或“羽化”就可以了。图1  羽化或梳理最简单的方法(非运动自适应)避免这些伪像的最简单方法是忽略那些偶数场。这叫做“非运动自适应方法”。采用该方法,当两个场达到处理器时,来自偶数场的数据可以完全忽略。视频处理电路通过再现或自上而下地平均因像素“插入”而丢失的行来还原图像。如果没有梳理伪像,图像质量就会受到损害,因为这些细节和分辨率的半数都被舍弃了。我们看时下的视频处理器,仅用来自1080i源的540行用来创建屏幕图像。  先进的方法(基于帧的运动自适应)更先进的去隔行技术包括基于帧的、运动自适应算法。利用简单的运动计算,视频处理器可确定何时整个图像没有运动。如果图像中任何地方没有动,处理器就会直接合并两个场。利用这种方法,静态图像可拥有全1080行的垂直分辨率,但是只要有任何运动,半数的数据就会被舍弃,分辨率就会降低到540行。因此,虽然整个静态测试模式看起来很锐利,但视频不是。基于帧的运动自适应技术现在标清处理器上非常普遍。但是,由于偶数帧级的高清运动检测计算的复杂性,它在高清视频处理器中还非常少。图2 非运动自适应方法HQV方法(基于像素的运动自适应)HQV处理代表了目前最先进的逐行扫描技术:真正的基于像素的运动自适应方法。利用 HQV处理技术,运动可在像素级而不是在帧级进行识别。虽然理论上无法避免去隔行过程中舍弃的运动像素,但HQV 处理技术非常小心地只舍弃了会导致伪像的像素。基于像素的运动自适应去隔行避免了移动物体的伪像,保存了屏幕上非移动部分的全分辨率,即使相邻的像素处于运动之中。为了恢复运动过程中场丢失的细节,HQV处理采用了一个多向角过滤器,在移动物体的边缘重建一些丢失的数据,可过滤掉所有锯齿。这项操作叫做“二级”角插值,因为它是在去隔行以后进行的,是处理的第一个阶段。HQV不是实现基于像素的运动自适应去隔行的唯一处理器,重要的是要认识到所有的去隔行技术都不相同。为了真正实现每个像素的运动自适应去隔行,视频处理器必须执行一个四场分析。除了在当前帧中进行两场分析外,也需要确定两个之前的场中哪些像素在移动。HQV处理采用四场分析,对每个像素级不断地分析,即使是高清。场格式转换和视频/帧检测电影每秒记录24帧。当电影在家中的DVD或电视上播放时,这24帧一定要转换成60个隔行扫描场。考虑一下电影的4帧:A、B、C和D。图3 基于帧的运动自适应方法图4 角插值第一步是将这4帧转换成8个场。这可将24f/s转换成48隔行扫描场/s。然后,考虑到NTSC标准的速率(大概是30f/s或60隔行扫描场/s),有必要重复某些场,可以通过每隔一帧增加一个额外的场来实现。也就是说,A帧的两个场都进行记录(A奇数,A偶数),而B帧的3个三场进行记录(B奇数、B偶数、B奇数)。该周期和C帧、D帧一起重复。这叫做2:3格式转换,因为一个帧的两个场都跟随下一帧的三个场显示。 当该顺序在逐行扫描显示器上回放时,就可以实现之前提到的去隔行技术(非运动自适应与运动自适应等)。尽管如此,有可能在不丢失任何数据的情况下完美地重建原始帧。与隔行扫描视频两个场在几分之一秒进行记录不同,这些场在同一时间和同一电影帧上记录,然后再分成场。因此,为了显示最初为24f/s电影的视频信号,所有视频处理器都需要分析场,并确定三个场跟随的两个场有一个定期交替模式。这个认识和重建叫做3:2下拉,它只存在于最糟糕的去隔行器中。混合视频和电影有时,电影经过进一步的编辑和后处理可转换成视频,包括标题、转场和其他效果。因此,只需重建梳理伪像导致的全帧,因为图像部分最好采用标准的去隔行方法处理,而其他部分通过格式转换和重建原始帧看起来效果更佳。像之前各种标准去隔行方法一样,有许多方法可以应付混合视频和电影。一些处理器可根据电影或视频内容来选择有最好效益的方法。其他处理器的设计理念是让这些伪像不被看见,并采用视频去隔行技术,代价只是视频分辨率的一半。从另一个角度来讲,HQV的所有处理采用的是每像素计算。这意味着可能用HQV处理器执行对代表电影内容的像素的格式转换检测策略,同时对已叠加的视频内容执行基于像素的运动自适应去隔行。降噪随机噪声是所有记录影像固有的问题,其结果往往是产生所谓的图像颗粒。不仅在后制作编辑或最后阶段的视频压缩会产生噪声,而且它还以胶片颗粒或成像传感器噪声源的形式出现。降噪最简单的方法是采用空间滤波器,过滤掉高频数据。采用这个方法,给定时间内只评估一个帧。这确实消除了噪声,但是却降低了图像质量,因为没有办法区分噪声和细节。这个方法还导致了伪像的产生,导致图像上的人皮肤好像是塑料制成的。时间滤波器则利用了噪声是随时间变化的图像随机因素的事实。其不是简单地评估个别帧,而是一次评估几帧。通过识别两帧之间的区别,从最终的影像中消除数据,可将噪声有效减少。如果没有物体运动,这几乎是完美的降噪技术,能尽可能多地保存细节。这个方法已经为很多高端产品所使用。尽管如此,如果图片中有移动物体,就会导致从两帧的不同,如果移动的物体没有从噪声中分离出来,将会出现重像和拖尾效应。HQV处理采用每个像素运动自适应和噪声自适应时间滤波器来避免伪像和与传统的噪声滤波器相关的伪像。为了保存最多的细节,移动像素不需要经历不必要的噪声处理。在静态区,降噪的强度由每个像素来决定,取决于周围像素的噪声水平以及之前的帧,有助于滤波器在任意给定时间内调整图像中的噪声数量。最后会产生最小的噪声和非常自然、保存精美细节的最大画面。编解码器降噪数字有线、卫星或因特网视频会产生第二类噪声,如 You-Tube 和其他流媒体内容,我们称之为蚊式噪声。普通的噪声是随机的,而蚊式噪声有特定的模式。它是物体边缘出现白色模糊的斑点失真。“块噪声”是第三种类型的失真,其中的伪像水平或垂直行产生了块状边缘的外观。这两种类型的噪声是由高水平的视频压缩造成的,因为广播公司要在特定带宽内放进更多电视频道,或者通过个人录像机增加最大录像能力,或者通过因特网内容供应商加快下载时间或实现实时流。在增加更多的数字通道后,这将成为一个较大的问题。HQV视频处理器能够独立确定这三种类型的失真,并将视频中的细节分离出来。细节增强细节增强,也叫锐化,对于所有数字图像,无论是高清和标清都是非常必要的组成部分。不幸的是,由于锐化算法一直以来被认为是糟糕的方案,该过程被认为有些声名狼藉,是需要避免的。由于人类的视觉系统是通过明显对比来感知锐度,夸大明暗之间的差异能产生似乎更清晰的图像。不幸的是,由于过去简陋的锐化方案,该过程一直伴随着所谓“振铃”或“光晕”的伪像,其中的物体被白色边缘环绕,产生的图像非常粗糙,不能反映原来要捕捉的东西。光晕有时比那些未修改的图像柔化效果更分散。出于这个原因,我们经常建议用户降低视频设备的锐化功能。HQV细节增强技术非常不同。利用较保守的算法并在处理之前选择性地确定模糊区域,HQV细节增强甚至可以在最高设置下避免光晕或振铃伪像。当然,如果源已经进行了锐化,也可以禁用 HQV 细节增强。HQV细节增强的关键优势是,当与高性能定标器一起使用时,可以实现接近高清质量的标清电视图像。

    时间:2009-10-20 关键词: 视频处理器

  • 基于SDRAM的视频处理器设计与实现

    基于SDRAM的视频处理器设计与实现

    引言        在信息处理中,特别是实时视频图像处理中,通常都要对实现视频图像进行处理,而这首先必须设计大容量的存储器,同步动态随机存储器SDRAM虽然有价格低廉、容量大等优点,但因SDRAM的控制结构复杂,常用的方法是设计SDRAM通用控制器,这使得很多人不得不放弃使用SDRAM而使用价格昂贵的SRAM。为此,笔者在研究有关文献的基础上,根据具体情况提出一种独特的方法,实现了对SDRAM的控制,并通过利用FPGA控制数据存取的顺序来实现对数字视频图像的旋转,截取、平移等实时处理。SDRAM的控制原理,如图1所示。 SDRAM基本操作原理        本文以三星公司的SDRAM器件K4S561632C[4]为例来是说明SDRAM的工作原理。 SDRAM的结构特点        存储器的最初结构为线性,它在任何时刻,地址线中都只能有一位有效。设容量为N×M的存储器有S0-Sn-1条地址线;当容量增大时,地址选择线的条数也要线性增多,利用地址译码虽然可有效地减少地址选择线的条数,但这种存储器的长宽比太大,显然,这在工业上是无法实现的。而且由于连线的延时与连线的长度成正比,这样的设计会使存储器的存取速度很慢。为了解决这个问题,现在常用的存储器都是将存储单元设计成阵列形状,使其长宽比接近1:1。这样,电路就必须增加一个列地址译码器,才能选出正确的存储单元。这样,整个存储器的地址线被分为行地址线和列地址线,行地址线要将要选择执行读或写操作的行,而列地址线则可从被选中的一行中再选出一个用于真正执行读或写操作的存储单元。        SDRAM的行地址线和列地址线是分时复用的,即地址线要分两次送出,先送行地址线,再送列地址线。这样可进一步减少地址线的数量、提高器件的性能,但寻址过程会由此变得复杂,新型的SDRAM的容量一般比较大,如果还采用简单的阵列结构,就会使存储器的字线和位线的长度、内部寄生电容及寄生电阻都变得很大,从而使整个存储器的存取速度严重下降,实际上,现在SDRAM一般都以Bank(存储体或存储块)为组织,来将SDRAM分为很多独立的小块,然而由Bank地址线BA控制Bank之间的选择;SDRAM的行、列地址线贯穿所有的Bank;每个Bank的数据位宽同整个存储器的相同。这样,Bank内的字线和位线的长度就可被限制合适的范围内,从而加快存储器单元的存取速度,另外,BA也可以使被选中的Bank处于正常工作模式,而使没有被选中的Bank工作在低功耗模式下,这样还可以降低SDRAM的功耗。       为了减少MOS管的数量、降低功耗、提高集成度和存储容量,SDRAM都是利用其内部电容存储信息,由于电容的放电作用,必须每隔一段时间给电容充电才能使存储在电容里的数据信息不丢失,这就是刷新过程,这种机制使SDRAM的控制过程变的更加复杂,从而给应用带来难度。        三星公司的SDRAM(K4S561632C)的外部同步时钟速率可在一定的频率范围内连续变化,最高频率可达到133MHz,每块SDRAM内含四个独立的Bank;它的基本存储单元都是按照阵列排列的,它的数据位宽和整个存储器的位宽相同,同时支持多种读写模式;所有的输入信号均以时钟的上升沿为基准,这使得地址、控制和数据输入到缓冲器的时间可保持一致且建立和保持的时间很小;该器件使用完全流水线型内部结构;另外,它还具有突发长度可编程、延迟可编程等优点。这些优点使得K4S561632C能广泛的应用于宽频带、高性能存储器应用系统。SDRAM的基本信号       SDRAM的基本信号可以分成以下几类:        (1)控制信号:包括片选(CS)、同步时钟(CLK)、时钟有效(CLKEN)、读写选择(WE)、数据有效(DQM)等; (2)地址选择信号:包括行地址选择(RAS)、列地址选择(CAS)、行/列地址线(SA0-SA12)分时复用、Bank块地址线(BA0-BA1);        (3)数据信号:包括双向数据端口(DQ0-DQ15)、接收数据有效信号(DQM)控制等。DQM为低时,写入/读出有效。 对SDRAM的基本命令        要正确的对SDRAM进行操作,就需要输入多种命令:包括模式寄存器设置、预充电、突发停止、空操作等命令。SDRAM内部的状态会根据表1的命令进行转移,其中,命令COM={CS#;RAS#;CAS#;WE#}。 模式寄存器的规定        利用模式寄存器(Mode Register)[5]可通过装载模式寄存器命令(LOADMODE REGISTER)进行编程,这组信息将会一直保存在模式寄存器中,直到它再次被编程或器件掉电为止;它规定了SDRAM的操作模式,包括突发长度、突发类型、CAS延迟时间、运行模式及写突发模式、具体格式如图2所示,模式寄存器M0-M2用于规定突发长度(Burst length)。M3用于规定突发类型BT(Burst Type),M3=0时,突发类型是连续的;M3=1时,突发类型是交错的,M4-M6用于规定CAS延迟的时钟周期数,M7-M8规定运行模式,M9规定写突发模式WB(Write Burst Mode),当M9=0时,按实际编程的突发长度存取,当M9=1时,则按单个存取单元写入,但可按实际编程的突发长度读出,M10和M11为保留位,可供未来使用。在模式寄存器装载期间,地址A12(M12)必须被驱动至低电平,本方案中,模式寄存器的值为ox220h。 初始化操作        SDRAM在上电以后必须先对其进行初始化操作,而后才能对其进行其他操作。出初始化操作具体步骤如下:        (1)SDRAM在上电以后需要等待100-200μs,在等待时间结束后还至少要执行一条空操作命令;        (2)SDRAM执行一条预充电命令后,要执行一条空操作命令,这两个操作会使所有的存储单元进行一次预充电,从而使所有阵列中的器件处于待机状态;        (3)SDRAM要执行两条自刷新命令,每一条刷新命令之后,都要执行一条空操作命令,这些操作可使SDRAM芯片内部的刷新及计数器进入正常运行状态,以便SDRAM为模式寄存器编程做好准备;        (4)执行加载模式寄存器(LOAD MODE REGISTER)命令,完成对SDRAM工作模式的设定。完成以上步骤后,SDRAM即可进入正常工作状态,以等待外部命令对其进行读、写、预充电和刷新等操作。 SDRAM的基本读写操作        SDRAM的基本读操作[3]需要控制线和地址线相配合并发出一系列命令来完成。SDRAM的读操作只有突发模式(Burst Mode);而写操作则可以有突发写和非突发写两种模式,具体如下:        (1)带有预充电的突发读写模式,该模式一次能够访问的列地址的最大数为1、2、4、8;        (2)不带有机充电的全页读写、此模式可任意控制一次能够访问的列地址的最大数。 根据实际情况,本设计只选取了与本方法相关的基本操作命令,并没有设计通用的控制器,图3是本方案的SDRAM内部状态转移图。 Bank乒乓操作        由于Bank内的行与行之间具有关联性,因此,当其中一个Bank的读或写操作结束后,必须执行一次 预充电命令以关闭正在操作的行、预充电命令执行后,会有一个tRP的延时,延时完成后才能向同一Bank行(或其他行)发出新的激活命令。由于Bank之间是相互独立的,因此,在一个Bank进行正常的读或写操作时,可以对另外几个Bank进行预充电或空操作;当一个Bank的进行预充电期间也可以直接调用另一个已经进行预充电的Bank,而并不需要等待,具体的Bank控制过程要参考特定的器件数据手册。三星公司的K4S561632内的Bank控制状态如图2所列。 常用的三种寻址方式        K4S561632C器件的常用寻址方法有以下三种:        (1)页命令中PH(Page Hit):若寻址的行与所在的Bank的空闲的,即该Bank内所有的行是关闭的,那么此时便可直接发送行有效命令,这种情况下,数据读取前的总耗时为tRCD+CL;(tRCD为RAS到CAS的延时;CL为CAS latency)。        (2)页快速命中PFH(Page Fast Hit)或页直接命中PDH(Page Direct Hit):如果要寻址的行正好是在正常读或写,即要寻址的行正处于被选通的有效状态,那么此时可直接发送列寻址命令,这种情况下,数据读取前的总耗时仅为CL,这就是所谓的背靠背(Back to Back)寻址;        (3)页错失PM(Bage Miss):若要寻址的行所在的Bank中已经有一个行处于激活状态(未关闭),这种现象而称为寻址冲突,这样,就必须要进行预充电来关闭正在工作的行、然后再对其他的行发送行有效命令,其总耗时为:tRP+tRCD+CL。(tRP为Row precharge time)。        在以上三种寻址方式中,PFH是最理想的寻址方式,PM则是最糟糕的寻址方式,实际应用中要尽量采用PFH寻址方式而应避免采用PM寻址方式。 减少延迟的方法        自动预充电技术是一种有效的减少延迟的方法,它通过自动在每次行操作之后进行预充电操作来减少对同一Bank内的不同行寻址时发生冲突的可能性,但是,如果要在正在读或写的行完成操作后马上打开同一Bank的另一行时,仍然存在tRP的延迟。 交错式控制是另一种更有效的减少延迟的方法,即在一个Bank工作时,对另一个Bank进行预充电或者寻址(此时要寻址的Bank是关闭的),预充电与数据的传输交错执行,当访问下一个Bank时,tRP已过,这样就可以直接进入行有效状态,如果配合得比较理想,那么就可以实现无间隔的Bank交错读或写,因此,Bank之间的切换可使存储效率成倍提高,并能够大大地提高多组SDRAM协同工作时的性能。 Bank乒乓操作写入        一个由行、场同步信号控制的计数器在预定的时刻会产生一个控制信号,先发出激活相应Bank的激活命令(ACTIVE),并锁存相应的Bank地址(由BA0、BA1给出)和行地址(由A0-A12给出)。一个周期后再给出列地址和写入命令;在CL个周期后,便可将所需写入的数据依次送到数据总线上,当计数器的计数周期到达时,系统会产生一个控制信号,并向SDRAM发送预充电(PRECHARGE)命令(如果使用了可编程长度,则在这前要使用突发终止命令),以关闭已经激活的页。在下一个视频行同步信号来临时,系统将重复以上操作,并如此循环下去,具体操作如图4所示,图中左边的一、二、三……为所对应的视频行同步信号,右边1至511……则代表对应的存储器中的列地址(即是屏幕上对应的像素的位置)。 Bank乒乓操作读出        由行、场同步信号控制的一个计数器可在预定的时刻产生一个控制信号,它首先发出相应的Bank激活命令(ACTIVE),并锁存相应的Bank地址(由BA0、BA1给出)和行地址(由A0-A12)给出,然后在一个周期后给出列地址和读命令,当计数器的计数周期到达时,系统会产生一个控制信号,并向SDRAM发出预充电(PRECHARGE)命令,以关闭已经激活的页(如果使用了可编程长度,则在这之前要使用突发终止命令)。之后,再在下一个视频行同步信号来临时重复以上操作,如此循环(具体操作如图5),图中左边的一、二、三……为所对应的视频行同步信号,右边1至511……代表对应的存储器中的列地址(即是屏幕上对应的像素的位置。 场乒乓操作        为了SDRAM能正确进行读和写两个操作,本方案选用两场乒乓操作[6]来实现数据存取,实际上,就是在不同的时间对两场轮换进行读或写,一场读而另一场写,其原理如图6所示。当开关K1在1位置,K2在4位置是时,A写B读;反之,当开关K1在3位置,K2在2位位置时,A读B写。如此循环往复。        若以场同步信号的二分频计数器F/2为读写控制信号,假设SDRAM A在F/2时为1写、2读,则SDRAM B在F/2时为2写、1读,两场即为一个场乒乓操作周期,读写信号均在场同步信号为高电平时有效,由于存在消隐期,消音所以,将会有一段时间读写都无效(读写信号都是低电平,此时SDRAM进入预充电状态),其总体时序如图7所示。 结束语        SDRAM的控制过程虽然很复杂,但如果根据实际情况进行取舍以满足实际系统要求,那么,SDRAM的控制过程还是比较简单的,在实验中,使用ALTERA公司的Cyclone FPGA器件进行设计时,程序设计可采用Verilog语句来实现对实时视频信号的采集,并通过改变计数器的周期及SDRAM的行、列地址线和时序就可以对任意位置的视频图像进行平移、旋转、截取等处理,此外,由于程序设计采用了化整为零和参数化设计思想,因而结构透明、简单;对于特定容量的SDRAM的特定工作模式而言,该方法只需根据器件重新设定参数而不要重新编写程序,因而具有较强的通用性。

    时间:2006-10-23 关键词: sdram 视频处理器

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