数字视频后处理芯片设计与实现

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1、4．2．1OSD系统SRAM控制⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯374．2．2OSD系统字符属性控制⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．4l4．2．3OSD图像放大⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．444．2．4视频图像AlphaBlending⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯454．3FPGA平台验证⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．464．4本章小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．47第五章总结与展望⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．485．1

2、论文总结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．485．2展望⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯48参考文献⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯49攻读硕士学位期间发表的论文⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯52插图目录图2．1视频后处理芯片的结构⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．5图2．2亮度、对比度、饱和度和色调的控制⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．6图2—3彩色与亮度瞬时改善⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯7图2．4gamma校

3、准⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯8图2—5将16：9的图像缩放75％后以适应4：3的显示器⋯⋯⋯⋯⋯⋯l0图2-6AAR过程的基本原理图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．11图2—760Hz场率转换为50Hz场率⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．11图2—8无运动补偿时，使用时域插值将帧率由50Hz转换为60Hz⋯⋯．．12图2-9使用垂直和时域插值实现的50Hz到60Hz转换的帧率转换器⋯．13图2—10R／G／B分别采用单一通道的AlphaBlending⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．

4、14图3—1输入输出像素关系⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯16图3—2像素阵列⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．19图3．3放大两倍自适应插值系统结构⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯20图3—4l—D向后变形示例⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯20图3—5扫描模式空心圆表示原始像素实心圆表示扩展像素⋯⋯⋯⋯⋯．2l图3-6任意尺度扩展自适应滤波器计算模型⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯22图3．7u和V信号计算数据流程图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯23图3．8自适应计算数据流程图

5、⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．24图3-9减少存储器带宽的改进数据流程图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯25图3—10使用进位保留法的Sobel算子计算方式⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯26表3一l方向值是X．1，Y-l，Yl，Y3和y5符号的函数⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．28图3—11使用类CORDIC法的角度计算⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯29图3—12一般直方图计算⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．30图3—13压缩结构的直方图计算⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯30图3—14折叠滤波器结构⋯⋯⋯⋯

6、⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯31图3—15U和V信号的双线性插值⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯32图3一l6水平和垂直方向放大4倍结构⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．33图4—1OSD系统架构图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯37图4—2OSD图像中字符坐标与显示属性SRAM内容对应关系图⋯⋯⋯⋯38图4—3格式为10×12字符D点阵示意图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯38图4—4字符点阵在SRAM中的存储结构示意图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯39图4—5OSD显示内容与SRAM内容关系举例⋯⋯⋯⋯⋯

7、⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯41图表图4—8颜色查找表原理图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯44图4-9字符A在X和Y方向分别放大1．33倍和1．5倍示意图⋯⋯⋯⋯45图4一10OSD图像的AlphaBlending结构图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．45图4一l1OSD系统在FPGA上验证效果图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．46乾铊钙钙；；

8、j～意～示增～

9、

10、程倍～

11、!流度图～制宽形式控和波方性度能示属高使显符符烁影字字闪阴第一章绪论随着全球数字化的发展，数字电视技术已成为当前消费类电子领域的一

12、大热点，目前全球市场规模增长很快，数字电视技术在一定程度上体现着一个国家IT产业的综合实力。我国是世界最大的电视机生产基地，出口大国和消费国，然而令人遗憾的是我国只是一个电视大国，而不是一个电视强国，在数字电视技术方面，我们与欧美，日本，韩国等发达国家之间还有很大的差距。我国电视产业长期处于国际产业链的最低端，深受核心技术缺乏的制约，没有自己的核心视频信号处理芯片是其中一个重要原因，只有拥有了具体有自主知识产权的核心技术，我们才能变成真正的电视强国。1．