超高清屏幕的顯示控制方法和裝置的製作方法
2023-06-03 16:28:21
專利名稱：超高清屏幕的顯示控制方法和裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種屏幕的顯示控制方法和裝置，特別涉及超高 清屏幕的顯示控制方法和裝置。
背景技術：
隨著屏幕顯示技術的飛速發展，對於屏幕顯示效果的要求也 越來越高。傳統的監控顯示器由於解析度比較低，在運用上並沒 有考慮 一 些特殊要求的情況，因此根本無法滿足特別細微的顯示 要求，這樣就需要釆用多臺顯示器來構成顯示牆，才能達到此目 的。而且，在一些特定的應用場合，如飛機場大廳、火車站臺、 電信網管、軍事作戰指揮、交通監控等場合對高解析度顯示屏幕
的需求也越來越大。因此，使用更高分辦率的顯示屏幕便成為一 個熱門話題，而高解析度顯示設備也因此應運而生。
目前比較新穎的高解析度顯示設備如超高清屏幕，可以實現 極致細膩的超高清圖像顯示效果和一些細微的圖像變化。超高清
屏幕是指解析度達到3840 x 2160及以上的屏幕，而對如此高分辨 率的超高清屏幕的顯示驅動方案研究也是一個極其重要的領域。 目前部分PC顯卡廠商已經推出了可以直接驅動此類屏幕的PC顯 卡驅動的解決方案，而對於直接的嵌入式超高清屏幕顯示驅動方 案的研究目前仍處於空白狀態
發明內容
因此，本發明的目的在於提供一種超高清屏幕的顯示控制方 法，以實現對超高清屏幕的驅動。並根據該顯示控制方法，實現 了 一個嵌入式超高清屏幕驅動裝置，通過本裝置可以實現對超高 清屏幕如超高清液晶顯示屏幕、超高清等離子顯示屏幕等的直接 驅動顯示，實現圖像的超高清顯示。該發明填補了在嵌入式超高 清屏幕顯示驅動方案研究上的空白。
由於這種超高清屏幕的特殊性，必須對需要顯示的任意分辨 率的圖像數據進行分割、放大等處理後，才能輸出到超高清屏幕 上顯示。本發明涉及這些處理方法和具體的實現裝置。
為了解決上述問題，本發明提供一種超高清屏幕的顯示控制
裝置，其特徵在於，包括輸入接口，接收由前端裝置生成的表 示圖像的數位訊號；處理模塊，把接收到的圖像進行分割處理、 將分割後的圖像分別放大後存儲在存儲器中；輸出接口，從存儲 器中讀出圖像數據，通過輸出接口輸出到超高清屏幕上顯示。
又，所述的處理模塊包括:先進先出緩衝器FIFO，用於不同時 鍾域之間的數據傳遞;DDRII存儲器，用於存放圖像數據信息；圖像 分割模塊,對輸入的圖像數據分割成代表圖像多個區域部分的圖像 數據；圖像放大模塊，對輸入的代表圖像多個區域部分的圖像數據 分別進4於》文大處理。
又，所述的輸出接口具有與所述多個區域部分相對應的多個 接口，分別輸出代表圖像多個區域部分的圖像數據。
而且，本發明提供一種超高清屏幕的顯示控制方法，其特徵 在於，包括接收由前端裝置生成的表示圖像的數位訊號的步驟； 把接收到的圖像進行分割處理、將分割後的圖像分別放大後存儲 在存儲器中的步驟；從存儲器中讀出圖像數據，通過輸出接口輸 出到超高清屏幕上顯示的步驟。又，所述分割處理為把輸入進來的圖像數據的每一行有效顯 示數據都分成多段數據，每段數據分別為圖像中每塊子區域上每 一行數據。
又，釆用非線性插值算法進行圖像放大，首先在水平方向上 把前後幾個點的值作為參考點，來計算中間的插值，這些計算的 結果又被用來作為在垂直方向上的參考點，利用上下幾行來計算 最終的插值像素。
圖1為本發明超高清屏幕顯示驅動方案整體框圖； 圖2為超高清屏幕顯示驅動方案內放大模塊的具體實現框圖； 圖3為圖像放大計算插值點示意圖4為超高清屏幕的顯示控制裝置與其它設備的組裝方案。
具體實施例方式
本發明的目的是在超高清顯示屏幕上顯示超高清圖像，圖1 描述了這種顯示方法的具體實現裝置，包括輸入接口 10、處理單 元20和輸出接口 30,其具體的實現過程可以分為以下三個步驟
步驟一前端裝置產生數字圖像信號，該數字圖像解析度可 以為任意解析度，通過輸入接口 10輸入到處理單元20中。
步驟二由於處理模塊中涉及到三個3個時鐘區域之間的數 據傳遞問題，該3個時鐘區域包括elk—wr 、 elk—ddr 、 clk_rd三部 分。其中elk—rd， clk—ddr的時鐘頻率是固定的,clk一rd是148.5MHz, 與最後從系統中輸出的頻率一致，elk—ddr是操作DDRII存儲器的 頻率，是100 MHz。而clk_wr是輸入圖像的頻率，根據輸入格式的不同而不同，比如輸入圖像格式是全高清圖像(1920x1080), elk—wr是 148.5MHz; 比如輸入圖像格式是ccir電視信號 (720x576/720x480), elk—wr是27MHz。
解決不同時鐘區域之間的數據傳遞問題，採用先進先出緩衝 器FIFO來作為握手設備，本設計中採用2個FIFO來完成3個時 鍾區域之間數據傳遞，其中每個FIFO的寬度是128比特，深度是 128個。數據傳遞是單向的， 一個是從elk—wr時鐘域到elk—ddr 時鐘域，另 一個是從elk—ddr時鐘域到elk—rd時鐘域。具體的傳遞 數據過程是由輸入接口接收到的外部任意解析度的圖像像素數 據，該圖像數據是與elk—wr時鐘域同步；通過FIFO握手傳遞到 DDRII控制器，DDRII控制器與clk_ddr時鐘域同步，在clk_ddr 時鐘域內將輸入的圖像像素數據寫入到DDRII存儲器內，同時在 elk—ddr時鐘域內從DDRII存儲器中讀取數據，寫入和讀取的地址 是不同的。從DDRII讀出的數據通過另 一 個FIFO傳遞到放大輸 出部分，FIFO的數據輸出與clk一rd時鐘域同步。數字畫面信號的 格式是用3組數據來表示畫面上每個像素的R/G/B(紅/綠/藍)亮度， 每個R/G/B(紅/綠/藍)亮度的數據位數可以是6位、8位或10位 (bit),因此每個圖像像素是可以由18位、24或30比特位數據來 表示，為此需要等待7個、5個或4個像素，經過串並轉換，形成 共128比特的數據，再通過DDRII存儲器通道，從DDRII存儲器 通道輸出來的數據也是128比特，需要經過並串轉換，形成18位、 24位或30位比特的數據，用於放大和輸出。
由於超高清屏幕內部是由多塊子區域構成的，與每塊子區域 部分相連接的多個接口分別接收數據，並且同時顯示圖像。由於 這種結構的特殊性，所以必須對存儲在DDRII內的圖像分割成多 個部分，具體的圖像分割方法是把輸入進來的圖像數據的每一行有效顯示數據分成多段數據，每段分別代表畫面中每一個子區域 上的每一行數據，形成多個通道輸入到放大模塊處，再對圖像分 割後的多個部分數據進行放大處理。
對由圖像分割後產生多個通道R/G/B數據進行放大處理，圖 2所示為每一個通道採用的放大模塊結構示意圖，首先對R/G/B 數據緩衝存儲5行數據，再在垂直方向上進行插值運算實現垂直 放大，最後在水平方向上進行插值運算實現水平放大。目前主要 的放大算法包括最鄰近插值、雙線性插值和非線性插值等。本 發明對於每一個通道中的圖像放大算法是採用非線性插值算法進 行的，具體的計算插值點示意圖如圖3所示，首先在水平方向上把 第一行的前後四個坐標為(i- 1、 j - l),(i- 1、 j),(i- 1、 j + l)，(i- 1、 j + 2)點的象素值作為參考點，來計算第一行中間的插值點，把第 二行的前後四個坐標為(i、 j - l),(i、 j)，(i、 j+ l),(i、 j + 2)點的象素 值作為參考點，來計算第二行中間的插值點，把第三行的前後四 個坐標為(1+ 1、 j - l),(i+ 1、 j),(i十1、 j+ 1、 j + 2)點的象素
值作為參考點，來計算第三行中間的插值點，把第四行的前後四 個坐標為(i + 2、 j- l),(i+2、 j)，(i+2、 j+ l),(i + 2、 j + 2)點的象素 值作為參考點，來計算第四行中間的插值點，最後再把這些四個 行的中間插值點用來作為在垂直方向上的參考點，利用上下四行 中間插值點來計算最終的插值像素值。而目前能夠完成如圖3所 示的插值運算，可以採用多種內插函數來完成非線性插值，內插 函數屬於3次樣條函數，本發明採用稱為catmull-rom的函數，由 於計算量不大，放大效果比較好，所以這種函數已經成為了事實 上的業界標準。下面以計算水平第二行的插值點為例，說明其算 法formula see original document page 9
其中
formula see original document page 9
其中參數U是在區間[0，1)內的實數，在具體的實現過程中， 可以將[0,1)區間16等分，得到u值後就可以預先計算好16組B 函數，這樣基本上就可以滿足任意比例的放大。對於輸入到每一 個通道內的圖像數據先進行垂直方向上放大，再進行水平方向上 的放大，採用的放大算法就是前面所述的非線性插值算法。
步驟三由處理單元輸出的經過放大後的多個通道的圖像數 據通過相對應的多個輸出接口輸出到超高清屏幕上進行顯示。
下面結合圖4來說明本發明的超高清屏幕的顯示控制裝置與 其它設備的組裝方案。由於本發明本質上是針對超高清顯示屏幕 設備而提出的一種驅動方案，因此通常應用於超高清顯示屏幕上， 如圖4所示，將此發明裝置安裝在超高清顯示屏幕和輸入信號源 之間，輸入信號源可以是HDMI信號源、DVD機輸出的信號源、 監視攝像機輸出的信號源、廣告機輸出的信號源等，將由前端裝 置產生的圖像信號源經過輸入接口輸入到本發明的超高清屏幕顯 示控制裝置內，經過圖像數據的分割、放大處理後形成多路分別 代表圖像中多塊子區域部分的畫面，經過對應的多個輸出接口輸 出，由輸出接口輸出的多個通道直接可以連接到超高清顯示屏幕 內的多塊子區域上，超高清顯示屏幕同時可以顯示多個子區域上 的畫面，也即是顯示完整圖像的超高清畫面。
權利要求
1.一種超高清屏幕的顯示控制裝置，其特徵在於，包括輸入接口，接收由前端裝置生成的表示圖像的數位訊號；處理模塊，把接收到的圖像進行分割處理、將分割後的圖像分別放大後存儲在存儲器中；輸出接口，從存儲器中讀出圖像數據，通過輸出接口輸出到超高清屏幕上顯示。
2. 根據權利要求1所述的超高清屏幕的顯示控制裝置，其特徵 在於，所述的處理模塊包括先進先出緩衝器FIFO,用於不同時鐘 域之間的數據傳遞；DDRII存儲器，用於存放圖像數據信息；圖像分割模塊,對輸入的圖像數據分割成代表圖像多個區域部分的圖像數 據；圖像放大模塊，對輸入的代表圖像多個區域部分的圖像數據分 別進行放大處理。
3. 根據權利要求2所述的超高清屏幕的顯示控制裝置，其特徵 在於，所述的輸出接口具有與所述多個區域部分相對應的多個接 口，分別輸出代表圖像多個區域部分的圖像數據。
4. 一種超高清屏幕的顯示控制方法，其特徵在於，包括接收 由前端裝置生成的表示圖像的數位訊號的步驟；把接收到的圖像 進行分割處理、將分割後的圖像分別放大後存儲在存儲器中的步 驟；從存儲器中讀出圖像數據，通過輸出接口輸出到超高清屏幕 上顯示的步驟。
5. 根據權利要求4所述的超高清屏幕的顯示控制方法，其特徵 在於，所述分割處理為把輸入進來的圖像數據的每一行有效顯示 數據都分成多段數據，每段數據分別為圖像中每塊子區域上每一 行數據。
6. 根據權利要求4所述的超高清屏幕的顯示控制方法，其特徵在於，採用非線性插值算法進行圖像放大，首先在水平方向上把 前後幾個點的值作為參考點，來計算中間的插值，這些計算的結 果又被用來作為在垂直方向上的參考點，利用上下幾行來計算最 終的插值像素。
全文摘要
本發明涉及一種超高清屏幕的顯示控制方法和裝置，用於在超高清屏幕上顯示圖像。該超高清屏幕的顯示控制裝置包括輸入接口，接收由前端裝置生成的表示圖像的數位訊號；處理模塊，把接收到的圖像進行分割處理、將分割後的圖像分別放大後存儲在存儲器中；輸出接口，從存儲器中讀出圖像數據，通過輸出接口輸出到超高清屏幕上顯示。通過本裝置可以實現對超高清屏幕如超高清液晶顯示屏幕、超高清等離子顯示屏幕等的直接驅動顯示，實現圖像的超高清顯示。該發明填補了在嵌入式超高清屏幕顯示驅動方案研究上的空白。
文檔編號G09G3/20GK101673504SQ20081021208
公開日2010年3月17日 申請日期2008年9月12日 優先權日2008年9月12日
發明者平 陳 申請人:泰德富華科技(深圳)有限公司