CN101692331B

CN101692331B - 数字图像信号分解与重生装置及控制方法

Info

Publication number: CN101692331B
Application number: CN2009101877452A
Authority: CN
Inventors: 谭志盛; 朱林; 刘海泉; 徐斌; 刘巍; 李兴凯; 韩光东; 何小龙
Original assignee: SHENZHEN JUCHAO TECHNOLOGY Co Ltd; SHENYANG TORCH-BIGTIDE DIGITAL TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: Shenyang Torch-Bigtide Digital Technology Co., Ltd.
Priority date: 2009-09-29
Filing date: 2009-09-29
Publication date: 2012-01-11
Anticipated expiration: 2029-09-29
Also published as: CN101692331A

Abstract

本发明涉及一种数字图像信号分解与重生装置及控制方法，属于显示器技术领域。该装置包括数字图像信号接受芯片、现场可编程门阵列、数字图像信号发送芯片、液晶显示屏驱动芯片和液晶显示屏。该装置的控制方法，包括如下步骤：1、采集数字图像信号接受芯片数据；2、将数据信号分别存入四个先进先出数据缓存区；3、发送数字图像信号；4、液晶显示屏驱动芯片处理数字图像信号进行；5、发送到液晶显示屏。本发明的优点是：该装置能处理高达36bit的色彩信号，保证图像的真实还原，通过调整先进先出数据缓存区和其他设计参数，可以实现更高分辨率的图像分解，四分屏适合于各种图像重生的需求。

Description

数字图像信号分解与重生装置及控制方法

技术领域

本发明属于显示器技术领域，特别涉及一种数字图像信号分解与重生装置及控制方法。

背景技术

目前高分辨率LCD屏图像驱动通常采用左右半屏传输如图1所示，但普通显卡输出的图像信也是分两个通道传输，通道0传送奇像素图像信号，通道1传送偶像素图像信号，(如图2所示)，而液晶屏驱动ASIC不具有将数字图像信号分为左右半屏信号传输的功能。现有方案是采用高端专业级显卡，(具有将图像分左右半屏后再发送的功能，通道0传送左半屏图像信号，通道1传送右半屏图像信号)和两片普通LCD屏驱动ASIC(两片ASIC分别驱动左右半屏)，其不足之处是结构复杂而这类显卡会使整个设备的成本大大提高。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明提供一种数字图像信号分解与重生装置及控制方法，利用将数字图像信号分解为奇数像素和偶数像素之后重生为右半屏和左半屏图像信号输出，以实现高分辨率的图像分解和各种图像重生需求的目的。

本发明的技术方案是这样实现的：该装置包括数字图像信号接收芯片、现场可编程门阵列、数字图像信号发送芯片、液晶显示屏驱动芯片和液晶显示屏。

该装置的连接是：数字图像信号接收芯片输出数据口连接现场可编程门阵列输入数据口，现场可编程门阵列输出数据口连接数字图像信号发送芯片输入数据口，数字图像信号发送芯片输出数据口连接显示屏驱动芯片输入数据口，液晶显示屏驱动芯片输出数据口连接液晶显示屏输入端。

该装置的控制方法，包括如下步骤：

1、数字图像信号接收芯片将显卡发送来的最小化传输差分信号数据图像信号转换为LVTTL低电平的数字图像信号；

2、现场可编程门阵列根据第二、第四先进先出缓存区的满标志信号和第一、第三先进先出缓存区的空标志信号，将数据信号分别存入四个先进先出数据缓存区；

①复位清零；

②判断场同步信号是否为1，如1转步骤③同时将四个先进先出缓存区清空，否重复步骤②；

③判断数据有效信号是否有效，如有效转步骤④，否重复步骤③；

④将第一、第三先进先出数据缓存区写使能标志位置为‘1’，将奇偶前半行像素分别存入第一、第三先进先出数据缓存区；

⑤判断第一、第三先进先出数据缓存区满标志位是否为‘1’，如否重复步骤④，如是奇偶后半行像素存入第二、第四先进先出数据缓存区；

⑥判断第二、第四先进先出数据缓存区是否非空，如否重复步骤⑥，如是将四个先进先出数据缓存区读使能信号置为‘1’，将读时钟设为写时钟的2分频；

⑦将第一、第三先进先出数据缓存区读出数据，按交叉顺序合并为左半屏数据，将第二、第四先进先出数据缓存区读出数据，按交叉顺序合并为右半屏数据；

⑧判断第二、第四先进先出数据缓存区是否为空，如是四个先进先出数据缓存区读使能信号置为‘0’重复步骤③；如否重复步骤⑦。这样重复运行就能完成图像分屏。

3、将分屏后的数字图像信号发送给数字图像信号发送芯片；

4、数字图像信号发送芯片发送信号到液晶显示屏驱动芯片，对分屏后的数字图像信号进行处理，转换成驱动液晶屏的信号，并调节视频参数；

5、液晶显示屏驱动芯片将处理过的图像信号发送到液晶显示屏。

本发明的优点是：该装置能处理高达36bit的色彩信号，保证图像的真实还原，通过调整先进先出数据缓存区和其他设计参数，可以实现更高分辨率的图像分解，另外还可以设计成四分屏等等，适合于各种图像重生的需求。

附图说明

图1高分辨率LCD屏的信号接收方式；

图2普通显卡图像信号发送方式；

图3本发明一种数字图像信号分解与重生装置及控制方法的结构框图；

图4本发明数字图像信号接收芯片；

图5(a)本发明偶像素接收芯片；

图5(b)本发明奇像素接收芯片；

图5(c)本发明右半屏信号输出芯片；

图5(d)本发明左半屏信号输出芯片；

图6本发明左半屏数字图像信号发送芯片；

图7本发明右半屏数字图像信号发送芯片；

图8本发明右半屏液晶屏显示驱动；

图9本发明左半屏液晶屏显示驱动；

图10本发明控制方法流程图；

图11本发明步骤二数据信号分别存入四个先进先出数据缓存区流程图；

图12本发明TMDS图像信号；

图13(a)本发明行同步信号、场同步信号和显示时序；

图13(b)图像信号、行同步信号和像素时钟；

图14(a)本发明图像信号分屏原理框图；

图14(b)本发明左半屏奇偶图像信号合并时序图；

图14(c)本发明图像信号分屏流程图；

图14(d)本发明数据有效信号恢复流程图；

图14(e)本发明行同步信号恢复流程图；

图14(f)本发明场同步信号恢复流程图。

具体实施方式

本发明数字图像信号分解与重生装置及控制方法的详细结构和控制方法结合实施例加以说明。

该装置电路连接如图3所示，包括数字图像信号接收芯片、现场可编程门阵列、数字图像信号发送芯片、液晶显示屏驱动芯片和液晶显示屏，其中数字图像信号接收芯片采用型号为sil781，现场可编程门阵列采用4片型号为LFXP2-8E-FT256/FTN256芯片分别命名为右半屏信号输出芯片U3-2、左半屏信号输出芯片U3-3、偶像素接收芯片U3-4、奇像素接收芯片U3-5，数字图像信号发送芯片采用两片型号CAT6613芯片，分别为左半屏图像信号发送芯片CAT6613-L和右半屏图像信号发送芯片CAT6613-R，液晶显示屏驱动芯片采用两片型号为STD6038芯片，分别为左半屏图像信号发送芯片STD6038-L和右半屏图像信号发送芯片STD6038-R。

该装置的连接是：如图4、图5(a)、图5(b)、图5(c)、图5(d)、图6、图7、图8和图9所示，数字图像信号接收芯片sil7181输出数据口BO15、BO14、BO13、BO12、BO11、BO10、BO9、BO8、BO7、BO6、BO5、BO4、GO15、GO14、GO13、GO12、GO11、GO10、GO9、GO8、GO7、GO6、GO5、GO4、RO15、RO14、RO13、RO12、RO11、RO10、RO9、RO8、RO7、RO6、RO5、RO4、VS_O、HS_O、DE_O、OCLK_O和BE15、BE14、BE 13、BE 12、BE 11、BE 10、BE 9、BE 8、BE 7、BE 6、BE 5、BE4、GE15、GE14、GE13、GE12、GE11、GE10、、GE9、GE8、GE7、GE6、GE5、GE4、RE15、RE14、RE13、RE12、RE11、RE10、RE9、RE8、RE7、RE6、RE5、RE4、VS_E、HS_E、DE_E、ODCLK_E依次连接现场可编程门阵列中奇像素接收芯片U3-5上的输入数据口PL7A、PL6B、PL6A、PL7B、PL8A、PL2A、PL8B、PL9B、PL9A、PL12A、PL14A、PL10A、PL12B、PL11B、PL13A、PL13B、PL16A、PL15A、PL18B、PL18A、PL19A、PL20A、PL21B、PL19B、PL20B、PL22A、PL22B、PL23B、PL23A、PL24A、PL24B、PL27B、PL31A、PL28B、PL27A、PL29B、PL32B、 PL30A、PL32A、PL29A和偶像素接收芯片U3-4上的输入数据口PB14B、PB13A、PB13B、PB16A、PB16B、PB17B、PB19B、PB18B、PB3B、PB12B、PB11A、PB14A、PB23B、PB23A、PB20B、PB20A、PB27A、PB27B、PB24B、PB22B、PB15B、PB17A、PB18A、PB19A、PB22A、PB24A、PB32A、PB26B、PB26A、PB31B、PB28B、PB28A、PB29B、PB29A、PB30B、PB30A、PB3A、PB2A、PB12A、PB11B、现场可编程门阵列中右半屏信号输出芯片U3-2上的输出数据口PT30B、PT32B、PT32A、PT23A、PT2A、PT10B、PT2B、PT12B、PT12A、PT10A、PT4B、PT14B、PT9B、PT9A、PT11A、PT16B、PT16A、PT14A、PT15A、PT13A、PT13B、PT18B、PT18A、PT15B、PT17A、PT17B、PT20B、PT20A、PT22A、PT21B、PT21A、PT25A、PT24B、PT24A、PT27A、PT25B、PT26A、PT26B、PT30A、PT27B和左半屏信号输出芯片U3-3上的输出数据口PR30B、PR29B、PR29A、PR20B、PR3B、PR2B、PR7A、PR7B、PR2A、PR6A、PR9A、PR9B、PR11A、PR6B、PR10A、PR10B、PR11B、PR12A、PR16A、PR14A、PR12B、PR13A、PR13B、PR16B、PR15A、PR15B、PR18A、PR18B、PR21A、PR19A、PR20A、PR24B、PR24A、PR23A、PR23B、PR27A、PR25B、PR25A、PR28A、PR28B、依次连接右半屏数字图像信号发送芯片CAT6613-R输入数据口的DE、VSYNC、HSYNC、PCLK、D35-D0和左半屏数字图像信号发送芯片CAT6613-L输入数据口DE、VSYNC、HSYNC、PCLK、D35-D0，左半屏数字图像信号发送芯片输出数据口PTX0+、PTX0-、PTX1+、PTX1-、PTX2+、PTX2-、PTXC+、PTXC-、右半屏数字图像信号发送芯片输出数据口STX0+、STX0-、STX1+、STX1-、STX2+、STX2-、STXC+、STXC-，依次连接显示屏左半屏驱动芯片STD6038-L输入数据口HDMI_RXOP、HDMI_RXON、HDMI_RX1P、HDMI_RX1N、HDMI_RX2P、HDMI_RX2N、HDMI_RXCP、HDMI_RXCN，右半屏驱动芯片STD6038-R输入数据口HDMI_RXOP、HDMI_RXON、HDMI_RX1P、HDMI_RX1N、HDMI_RX2P、HDMI_RX2N、HDMI_RXCP、HDMI_RXCN。液晶显示屏左半屏驱动芯片输出数据口O_CHON_LV/TTL_D29/GPIO_67、O_CHOP_LV/TTL_D28/GPIO_66、O_CH1N_LV/TTL_D27/GPIO_65、O_CH1P_LV/TTL_D26/GPIO_64、O_CH2N_LV/TTL_D25/GPIO_63、O_CH2P_LV/TTL_D24/GPIO_62、O_CHKN_LV/TTL_D23/GPIO_61、O_CHKP_LV/TTL_D22/GPIO_60、O_CH3N_LV/TTL_D21/GPIO_59、O_CH3P_LV/TTL_D20/GPIO_58、E_CHON_LV/TTL_D19/GPIO_57、E_CHOP_LV/TTL_D18/GPIO_56、E_CH1N_LV/TTL_D17/GPIO_55、E_CH1P_LV/TTL_D16/GPIO_54、E_CH2N_LV/TTL_D15/GPIO_53、E_CH2P_LV/TTL_D14/GPIO_52、E_CHKN_LV/TTL_D13/GPIO_51、E_CHKP_LV/TTL_D12/GPIO_50、E_CH3N_LV/TTL_D11/GPIO_49、E_CH3P_LV/TTL_D10/GPIO_48，液晶显示屏右半屏驱动芯片输出数据口O_CHON_LV/TTL_D29/GPIO_67、O_CHOP_LV/TTL_D28/GPIO_66、O_CH1N_LV/TTL_D27/GPIO_65、O_CH1P_LV/TTL_D26/GPIO_64、O_CH2N_LV/TTL_D25/GPIO_63、O_CH2P_LV/TTL_D24/GPIO_62、O_CHKN_LV/TTL_D23/GPIO_61、O_CHKP_LV/TTL_D22/GPIO_60、O_CH3N_LV/TTL_D21/GPIO_59、O_CH3P_LV/TTL_D20/GPIO_58、E_CHON_LV/TTL_D19/GPIO_57、E_CHOP_LV/TTL_D18/GPIO_56、 E_CH1N_LV/TTL_D17/GPIO_55、E_CH1P_LV/TTL_D16/GPIO_54、E_CH2N_LV/TTL_D15/GPIO_53、E_CH2P_LV/TTL_D14/GPIO_52、E_CHKN_LV/TTL_D13/GPIO_51、E_CHKP_LV/TTL_D12/GPIO_50、E_CH3N_LV/TTL_D11/GPIO_49、E_CH3P_LV/TTL_D10/GPIO_48依次连接液晶显示屏输入端。

该装置的控制方法，如图10所示，包括如下步骤：

2、现场可编程门阵列根据第二、第四先进先出缓存区的满标志信号和第一、第三先进先出缓存区的空标志信号，将数据信号分别存入四个先进先出数据缓存区，每个缓存区深度为四分之一行，以及可以存储512个像素的内容；

3、将分屏后的数字图像信号发送给数字图像信号发送芯片；

其中步骤二、现场可编程门阵列根据第二、第四先进先出缓存区的满标志信号和第一、第三先进先出缓存区的空标志信号，将数据信号分别存入四个先进先出数据缓存区，如图11所示，包括如下步骤：

①复位清零；

⑧判断第二、第四先进先出数据缓存区是否为空，如是四个先进先出数据缓存区读使能信号置为‘0’重复步骤③；如否重复步骤⑦。这样重复运行就能完成图像分屏。。

该装置的控制过程：数字图像信号接收芯片将显卡发送来的TMDS数据图像信号转换为LVTTL低电平的数字图像信号，其中TMDS图像信号如图12所示，其中CTL0～CTL3是保留字无实际作用，TMDS为最小化传输差分信号，LVTTL低电平图像信号如图13(a)和13(b)所示，现场可编程门阵列通过使用硬件描述语言对其编程来实现数字图像信号分屏所需的数字电路，主要包括四部分：四个先进先出数据缓存区，四个控制器，两个计数器和一个锁相环，这四部分完成四项功能：图像信号分屏，数据有效信号恢复，行同步信号恢复，场同步信号恢复；其原理框图，控制流程图如图10所示。图像信号分屏原理如图14(a)所示，前512个奇像素存入第二先进先出数据缓存区，后512个奇像素存入第一先进先出数据缓存区；前512个偶像素存入第四先进先出数据缓存区，后512个偶像素存入第三先进先出数据缓存区；然后从第二先进先出数据缓存区和第四先进先出数据缓存区读出数据合并成一路就形成了左半屏图像信号，其合并过程如图14(b)所示，由现场可编程门阵列内部的锁相环将图像信号的点时钟或像素时钟生产两路时钟信号clk0和clk1，其中clk0与显示器每秒钟刷新的点数Dotclock同频相差180度，clk1是Dot clock的二分频相位相同；clk1是四个先进先出数据缓存区的读时钟，在clk1的上升读出，在本周期内先进先出数据缓存区输出端的数据不会变化，由clk0上升沿在clk1为高电平时输出偶像素，在clk1为低电平时输出奇像素，这样就得到了完整的左半屏图像信号。同理可得右半屏图像信号。图像信号分屏流程如14(c)，其中Vsync_in：输入的场同步信号；DE：输入数据有效信号；DCFIFO：先进先出数据缓存区；FIFO：先进先出；RDEN：DCFIFO读使能信号。数据有效信号恢复流程如图14(d)所示，当FIFO的读使能信号RDEN为‘1’(有效)时，则FIFO中的数据被读出，同时将数据有效信号置‘1’；否则将数据有效信号置‘0’这样就恢复了数据有效信号。行同步信号恢复流程如图14(e)所示，其中Hsync_in：输入的行同步信号；Hsync_count：行同步恢复计数器；Hsync_count_en：行同步恢复计数器使能信号；Hsync_out：恢复的行同步信号。当行同步信号Hsync_in为‘1’(有效)时，行同步恢复计数器Hsync_count清零并且行同步恢复计数器计数使能信号Hsync_count_en置‘1’(有效)，行同步恢复计数器开始对数据时钟计数，由于输入输出FIFO的有效数据之间有半行时间差(512个时钟)，当计数值为512至520时恢复的行同步信号Hsync_out置‘1’，否则置‘0’，这样就恢复了行同步信号。场同步信号恢复流程如图14(f)所示，其中Vsync_in：输入的场同步信号；Hsycn_in：输入的行同步信号；Vsync_count：场同步恢复计数器；Vsync_count_en：场同步恢复计数器使能信号。场同步信号的恢复原理与行同步恢复原理相同这样不再重复。数字图像信号发送专用芯片将分屏后的数字图像信号以TMDS方式发出。液晶显示屏驱动专用芯片对TMDS信号进行处理转换成驱动液晶屏的LVDS低压差分信号，并对视频参数(如亮度、对比度、白平衡等)由按键进行调节。两芯片之间用I²C总线进行通信实现左右半屏视频参数一致。液晶显示屏为成像终端，在其他电路的支持下显示出视频画面。

Claims

1.一种数字图像信号分解与重生装置，其特征在于该装置包括数字图像信号接收芯片、现场可编程门阵列、数字图像信号发送芯片、液晶显示屏驱动芯片和液晶显示屏；该装置的连接是：数字图像信号接受芯片输出数据口连接现场可编程门阵列输入数据口，现场可编程门阵列输出数据口连接数字图像信号发送芯片输入数据口，数字图像信号发送芯片输出数据口连接显示屏驱动芯片输入数据口，液晶显示屏驱动芯片输出数据口连接液晶显示屏输入端；

采用所述的数字图像信号分解与重生装置的控制方法，包括步骤如下：

(1)、数字图像信号接收芯片将显卡发送来的最小化差分信号数据图像信号转换为LVTTL低电平的图像信号；

(2)、现场可编程门阵列根据第二、第四先进先出缓存区的满标志信号和第一、第三先进先出缓存区的空标志信号，将数据信号分别存入四个先进先出数据缓存区；

(3)、将分屏后的数字图像信号发送给数字图像信号发送芯片；

(4)、数字图像信号发送芯片发送信号到液晶显示屏驱动芯片，对分屏后的数字图像信号进行处理，转换成驱动液晶屏的信号，并调节视频参数；

(5)、液晶显示屏驱动芯片将处理过的图像信号发送到液晶显示屏；

所述的步骤二包括步骤如下：

①复位清零；

⑧判断第二、第四先进先出数据缓存区是否为空，如是四个先进先出数据缓存区读使能信号置为‘0’重复步骤③；如否重复步骤⑦，这样重复运行就能完成图像分屏。