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1、第33卷第2期电子工程师Vol.33No.22007年2月ELECTRONICENGINEERFeb.2007基于FPGA的单色点阵液晶显示器灰度算法曹志香(东南大学电工电子实验中心,江苏省南京市210096)摘要:LCD(液晶显示器)作为一种显示器件,希望电路结构尽可能简单,功耗小并能实现集成化;作为图形显示,希望其有足够多的灰度级且稳定无闪烁现象,灰度级越多,图像层次越分明,图像越柔和,所以灰度的表达对于显示器来说是极其重要的。文中基于FPGA(现场可编程门阵列)的单色点阵LCD分析了目前国内外所采用的灰度算法及其控制电
2、路,特别是对相位分布规律进行了研究,并在此基础上提出了一种新型的公式算法,该算法利用对像素数据的实时处理,解决了存储器法中面积大、功耗高的缺点,同时对该算法进行了详细的分析。关键词:单色点阵;液晶显示器;FPGA;灰度中图分类号:TN873来复杂而昂贵。0引言文献[3]提出了一种实时处理的灰度实现结构,人们对外界信息的获得有60%来自于视觉。可优点是实现了像素数据的实时处理,从而不需要额外见,最大量、最丰富的信息是由眼睛获得的,其中,图像的存储器电路,这样可以大大减少整个模块电路面积;显示是信息显示中最重要的方式。图像一般都
3、是有层缺点是每个相位都是由矩阵乘法后生成的,从而保证次的,如人脸的显示要求层次多,即要求有较多的灰度同一帧内相邻像素相位不同,并且保证在一定的帧数级。灰度级越多,图像层次越分明,图像越柔和。自从范围内同一个像素的相位也不同,这大大增加了运算LCD(液晶显示器)开始发展以来,已吸引了大量科学量,从而增加了芯片的功耗。家与工程技术人员去研究它,其中包括对灰度算法和文献[4]提出了一种公式算法,将原始图像数据灰度控制电路的研究,希望既能实现足够多的灰度级与帧数相比较,若图像数据值大于等于帧数值,则该点且稳定无闪烁现象,又能使电路结
4、构尽可能简单、功耗的灰度数据为1,反之,则为0,这种方法的特点是易于小并能实现集成化。编程、易于实现、结构简单,但随着灰度级数的增加,明本文基于FPGA(现场可编程门阵列)的单色点阵暗变化频率降低,容易产生闪烁,克服这种闪烁的一种LCD,分析了目前国内外所采用的灰度算法及其控制方法是提高LCD屏更新速度,即缩短在LCD屏上显电路,重点研究了其相位分布规律,并在此基础上提出示一帧的时间T,以提高频率,但这种方法必将导致成了一种新型的灰度算法。由其实现的灰度控制电路及本的大幅度提高。其FPGA验证结果已在文献[1]中详细描述,这
5、里不文献[5]提出了另一种算法,把一幅原始灰度图再赘述。像分解成多页单色预处理图像,并依次定为第1帧,第2帧,⋯,然后把这些预处理图像存储在预处理图像存1目前国内外灰度算法储器中,最后由显示电路从预处理图像存储器中选择目前,国内外比较多的是通过改善传统的画面比某页预处理图像进行多级灰度显示。在把原始灰度图率调制方法来实现稳定无闪烁的灰度调制。像分解成多页预处理图像的方法上,该文提出了3个文献[2]中以D帧为一灰度调制单位,由此生成通用算法。根据该算法,如果是实现4级灰度,由于黑白点交叉产生半色调灰度效果,再加上人眼的低通滤与
6、每一亮度相对应的D×D元素的相位分布图(矩波特征,使得该多级灰度显示方法显示的图像明暗变阵),这样,预先决定的相位分布图使得空间上相邻像化频率比文献[3]提高了。但是,如果是实现16级灰素的激发随时间扩散,同一时刻激发的像素在空间扩度,其明暗变化率仍然很低,需要通过提高帧频才能实散,尽量减少了视觉干扰。但是,所有相位分布图存储现稳定显示,而由于液晶响应速度慢,不可能用增加帧在一个波形存储器中,存储量会很大,硬件支持实现起频来解决,所以对于显示级数较大的灰度图像时仍然收稿日期:2006208207;修回日期:200621020
7、8。容易产生闪烁。·41··信号处理与显示技术·电子工程师2007年2月因此,本文在上述基础上提出一种基于面积-帧灰度调制的公式算法,达到减小芯片面积、降低功耗、降低成本、提高灰度级别、消除图像闪烁的目的。2基于面积2帧灰度调制的公式算法由上可知,文献[225]中都是从相位的概念出发的,这里的相位是指灰度级数据在若干帧内的波形输出,即像素数据在若干帧内为1或0的顺序或输出次序。在本文中,默认为:1表示黑,0表示白。对某个像素点来说,单位时间内出现的1越多则越亮。对于任何一个相位来说,如果1和0分布得越均匀,像素的明暗变化率就
8、越高,也就越容易实现稳定显示。如果这里不用相位,而是将各亮度中的某一相位的1和0脉冲输出次序用0,1,2,⋯的顺序标注,如图1所示,各亮度的相位可以转换成表1所示的值,脉冲序列值用0,1,2,⋯表示,不同的亮度,其序列值则代表不同的1或0脉冲。[1]图118级灰度的相位表118级灰度脉冲序
