【正文】 高 。面 積 灰 度 調(diào) 制 法 使 用 一 定 數(shù) 目 的 點 作 為 一 個 單 元 ， 控 制 各 單 元 處 于 點 亮 狀 態(tài) 的 點數(shù) ， 來 控 制 灰 度 的 差 異 ， 該 方 法 驅(qū) 動 電 路 簡 單 ， 但 是 使 用 多 像 素 點 區(qū) 分 灰 度 級 ， 單 個像 素 點 占 用 顯 示 面 積 增 大 ， 使 得 顯 示 分 辨 率 降 低 。PWM 通 過 控 制 脈 沖 的 占 空 比 來 實 現(xiàn) 灰 度 級 別 的 控 制 ， 按 照 每 個 脈 沖 的 高 低 電 平 的通 斷 時 間 來 導(dǎo) 通 或 斷 開 電 壓 ， 這 樣 導(dǎo) 通 和 斷 開 的 時 間 占 脈 沖 的 時 間 不 等 ， 可 以 區(qū) 分 很多 的 灰 度 級 ， 這 種 方 法 灰 度 級 的 區(qū) 分 度 很 高 ， 但 是 隨 著 灰 度 級 的 增 加 ， 每 個 脈 沖 所 占用 的 時 間 片 就 很 短 ， LCD 本 身 不 能 快 速 響 應(yīng) 這 些 短 時 間 片 的 驅(qū) 動 信 號 ， 因 而 也 限 制 了待 顯 示 灰 度 電 平 的 數(shù) 目 。FRC 是 將 每 一 個 時 間 片 分 成 了 多 個 子 幀 ， 在 每 一 個 子 幀 中 像 素 點 的 亮 、 熄 有 固 定的 時 間 ， 根 據(jù) 像 素 數(shù) 據(jù) 改 變 子 幀 中 該 像 素 點 的 亮 、 熄 來 區(qū) 分 灰 度 級 別 ， PWM 和 FRC這 兩 種 方 法 都 是 從 時 間 的 角 度 出 發(fā) ， 考 慮 人 眼 的 視 覺 特 性 ， 通 過 改 變 光 脈 沖 的 時 間 長度 ， 次 數(shù) 來 實 現(xiàn) 不 同 級 別 的 灰 度 ， 這 兩 種 方 法 都 須 使 用 高 時 鐘 頻 率 的 控 制 器 才 可 以 實現(xiàn) 高 灰 度 級 顯 示 。傳 統(tǒng) 灰 度 調(diào) 制 法 相 關(guān) 控 制 方 法 綜 合 分 析 如 下 表 32 所 示 。計 算 機(jī) 信 息 工 程 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書11表 32 常用灰度控制方法綜合分析方法 原理 特點 適用范圍幅值法 器件發(fā)光強度與驅(qū)動電流或電壓幅值成線性關(guān)系容易實現(xiàn)，精度低 LED,OLED電壓組合法 驅(qū)動電壓幅值按一定步長劃分成多個子電壓來組合灰度精度低 LED,OLED面積灰度調(diào)制 每一定數(shù)目的像素點作為一個單元，控制各個單元處于點亮狀態(tài)的點數(shù)電路簡單，驅(qū)動及控制電路增加，分辨率低LED,OLED,LCD脈沖寬度調(diào)制（PWM）輸出驅(qū)動脈沖的占空比與數(shù)據(jù)大小成正比時間復(fù)雜，要求顯示屏有較高響應(yīng)速度FED,OLED,LED幀速率控制法（FRC）一定數(shù)量的幀作為一個時間單元，控制該單元內(nèi)處于點亮狀態(tài)的幀數(shù)掃描頻率不能過高，難以實現(xiàn)高灰度級LED 混合灰度調(diào)制針 對 傳 統(tǒng) 灰 度 調(diào) 制 的 不 足 ， 對 于 實 現(xiàn) 更 高 等 級 的 灰 度 ， 采 用 混 合 灰 度 調(diào) 制 。 考 慮到 本 系 統(tǒng) 所 使 用 的 高 灰 度 級 TFTLCD 顯 示 屏 采 用 6 位 屏 作 為 顯 示 輸 出 屏 ， 即 顯 示 屏只 能 接 受 6bit 的 R、 G、 B 信 號 。 本 系 統(tǒng) 將 采 用 6bitPWM+2bitFRC+2bit 面 積 灰 度 調(diào) 制（ 抖 動 處 理 ） 的 混 合 灰 度 調(diào) 制 方 法 ， 利 用 像 素 間 灰 度 相 互 影 響 的 關(guān) 系 ， 從 時 間 和 空 間角 度 上 尋 求 對 像 素 的 亮 、 暗 進(jìn) 行 控 制 ， 實 現(xiàn) 不 同 灰 度 級 的 調(diào) 制 。 混合灰度調(diào)制原理 具 體 實 現(xiàn) 如 下 ： 對 于 高 灰 度 級 R,G,B像 素 數(shù) 據(jù) ， VGA信 號 經(jīng) 過 AD轉(zhuǎn) 換 模 塊 數(shù) 字 化 ，分 別 產(chǎn) 生 10bit的 R、 G、 B信 號 。 將 10bit中 的 低 2bit分 割 出 來 用 于 空 間 面 積 灰 度 調(diào) 制（ 抖 動 處 理 ） ， 把 低 2bit的 像 素 數(shù) 據(jù) 所 包 含 的 信 息 ， 均 勻 地 從 空 間 上 分 配 給 相 鄰 的 各 像素 點 上 ， 多 像 素 分 擔(dān) 信 息 實 現(xiàn) 灰 度 級 提 高 ， 這 2bit數(shù) 據(jù) 可 以 區(qū) 分 4個 灰 度 等 級 ， 這 種方 法 稱 為 抖 動 處 理 。 從 圖 33 可 看 出 ,對 于 輸 入 的 10 bit 數(shù) 字 圖 像 信 號 , 先 將 10 bit 數(shù) 據(jù) 中 的 低 2 bit 數(shù) 據(jù) 分 割 出 來 用 于 抖 動 處 理 (空 間 算 法 ) , 把 低 2 bit 的 像 素 數(shù) 據(jù)所 包 含 的 信 息 分 配 到 相 鄰 空 間 的 像 素 點 上 。 例 如 : 采 用 2 * 2 的 抖 動 矩 陣 , 矩 陣 包 含4個 像 素 點 , 其 中 1個 像 素 點 亮 , 其 余 3個 像 素 點 暗 , 可 以 代 表 一 種 灰 度 ,同 樣 , 2個 像素 點 亮 , 2個 像 素 點 暗 代 表 第 二 種 灰 度 ,3個 像 素 點 亮 , 1個 像 素 點 暗 代 表 第 三 種 灰 度 ,4個 像 素 點 全 暗 代 表 第 四 種 灰 度 , 故 2bit 數(shù) 據(jù) 可 以 區(qū) 分 4個 灰 度 等 級 , 這 種 方 法 稱 為 抖動 處 理 。 經(jīng) 過 抖 動 處 理 后 的 數(shù) 字 圖 像 信 號 由 10 bit 變 為 8 bit, 將 這 8 bit 像 素 數(shù) 據(jù)計 算 機(jī) 信 息 工 程 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書12分 割 成 高 6 bit 和 低 2 bit, 其 中 高 6 bit 數(shù) 據(jù) 用 于 幅 值 調(diào) 制 , 低 2 bit 數(shù) 據(jù) 用 于 FRC, 這 2 bit 數(shù) 據(jù) 可 以 將 1 個 像 素 點 數(shù) 據(jù) 灰 度 顯 示 分 成 4個 子 幀 來 顯 示 , 從 而 實 現(xiàn) 4個 灰 度等 級 ( 見 圖 34) 。 因 此 , 將 這 3 種 灰 度 調(diào) 制 方 法 有 機(jī) 結(jié) 合 , 可 實 現(xiàn) 1024個 灰 度 等 級 。 混合灰度調(diào)制數(shù)據(jù)處理過程圖 33 混合灰度調(diào)制數(shù)據(jù)處理過程數(shù) 字 信 號 幀 10 01 11 00 1幀 4幀 3幀 2 灰 度 級圖 34 2bit FRC 灰度調(diào)制對 于 視 頻 數(shù) 據(jù) ， 使 用 抖 動 處 理 可 以 獲 得 良 好 的 灰 度 顯 示 效 果 ， 抖 動 處 理 的 具 體 實現(xiàn) 方 法 第 6 章 將 詳 細(xì) 介 紹 。 使 用 混 合 調(diào) 制 方 法 ， 在 不 需 要 增 加 幀 頻 的 情 況 下 ， 提 高 灰度 調(diào) 制 能 力 ， 提 高 灰 度 級 別 數(shù) ， 并 保 持 足 夠 的 響 應(yīng) 速 度 ， 消 除 圖 像 顯 示 中 的 閃 爍 ， 拖影 等 視 覺 現(xiàn) 象 ； 減 少 芯 片 的 使 用 面 積 ， 降 低 功 耗 和 制 造 成 本 。 小結(jié) 本 章 首 先 從 傳 統(tǒng) 灰 度 調(diào) 制 方 法 入 手 ， 詳 細(xì) 分 析 了 電 壓 幅 值 灰 度 調(diào) 制 、 面 積 灰 度 調(diào)制 、 PWM 調(diào) 制 、 FRC 灰 度 調(diào) 制 等 傳 統(tǒng) 灰 度 調(diào) 制 方 法 的 工 作 原 理 ， 并 且 對 各 種 灰 度 調(diào)制 方 法 的 優(yōu) 缺 點 進(jìn) 行 總 結(jié) 。其 次 ， 結(jié) 合 各 種 傳 統(tǒng) 灰 度 調(diào) 制 方 法 的 優(yōu) 點 ， 提 出 了 一 種 混 合 灰 度 調(diào) 制 方 法 架 構(gòu) ，計 算 機(jī) 信 息 工 程 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書13將 電 壓 幅 值 、 空 間 面 積 灰 度 調(diào) 制 、 PWM 調(diào) 制 、 FRC 灰 度 調(diào) 制 從 空 間 和 時 間 上 有 機(jī) 的結(jié) 合 在 一 起 。 簡 單 介 紹 了 這 種 混 合 灰 度 調(diào) 制 結(jié) 構(gòu) 的 數(shù) 據(jù) 處 理 過 程 。第四章 TFTLCD 圖像顯示系統(tǒng)硬件設(shè)計 總體設(shè)計方案高 灰 度 級 TFTLCD 圖 像 顯 示 系 統(tǒng) 包 括 VGA 圖 像 信 號 采 集 ， AD 轉(zhuǎn) 換 模 塊 ， FIFO 控制 模 塊 ， 灰 度 調(diào) 制 和 數(shù) 字 圖 像 預(yù) 處 理 模 塊 ， LVDS（ 低 壓 差 分 信 號 ） 轉(zhuǎn) 換 模 塊 。 其 硬 件設(shè) 計 的 總 體 方 案 如 圖 41 所 示 。 其 中 紅 線 框 內(nèi) 為 FPGA 芯 片 。 圖 41 高灰度級 TFTLCD 顯示系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu) VGA 信號采集及 D/A 轉(zhuǎn)換模塊 系 統(tǒng) 使 用 VGA數(shù) 據(jù) 線 采 集 到 VGA信 號 為 輸 入 信 號 ,VGA(Video Graphics Array) 信 號 即 繪 圖 陣 列 是 一 種 模 擬 信 號 , 系 統(tǒng) 為 了 方 便 FPGA芯 片 對 信 號 進(jìn) 行 數(shù) 字 處 理 和 對 信號 的 緩 存 , 需 將 VGA模 擬 信 號 通 過 AD轉(zhuǎn) 換 模 塊 轉(zhuǎn) 換 成 30 bit RGB 信 號 和 4 bit 時 序 控制 信 號 , 并 輸 入 到 FPGA 中 的 對 應(yīng) 模 塊 進(jìn) 行 后 續(xù) 數(shù) 據(jù) 處 理 和 對 LCD 顯 示 時 序 的 控 制 。 AD9984A的 器 件 特 性 與 結(jié) 構(gòu)本 系 統(tǒng) 中 采 用 AD9984A芯 片 作 為 將 VGA模 擬 信 號 轉(zhuǎn) 換 成 數(shù) 字 信 號 的 D/A轉(zhuǎn) 換 模 塊 。以 下 簡 單 介 紹 AD9984A芯 片 。AD9984A 是 一 款 完 整 的 10 位 、 170 MSPS、 單 芯 片 模 擬 接 口 ， 針 對 捕 獲 YPbPr 視 頻和 RGB 圖 形 信 號 進(jìn) 行 了 優(yōu) 化 。 它 的 編 碼 速 率 達(dá) 170 MSPS， 具 有 300 MHz 全 功 率 模 擬 帶寬 ， 支 持 最 高 達(dá) 1080p 的 所 有 高 清 電 視 視 頻 模 式 ， 以 及 最 高 達(dá) UXGA（ 1600 計 算 機(jī) 信 息 工 程 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書141200， 60 Hz） 的 圖 形 分 辨 率 。 AD9984A 內(nèi) 置 一 個 170 MHz 三 通 道 ADC， 其 中 具 有 內(nèi) 部基 準(zhǔn) 電 壓 源 、 鎖 相 環(huán) (PLL)以 及 可 編 程 增 益 、 失 調(diào) 和 箝 位 控 制 功 能 。 用 戶 僅 需 提 供 V 電 源 和 模 擬 輸 入 。 三 態(tài) CMOS 輸 出 可 以 采 用 V 至 V 電 源 供 電 。 AD9984A 片 內(nèi)PLL 從 三 級 同 步 信 號 （ 用 于 YPbPr 視 頻 ） 或 水 平 同 步 信 號 （ 用 于 RGB 圖 形 ） 產(chǎn) 生 采 樣時 鐘 。 采 樣 時 鐘 輸 出 頻 率 范 圍 為 10 MHz 至 170 MHz。 內(nèi) 部 產(chǎn) 生 Coast 信 號 時 ， PLL 可以 在 無 同 步 輸 入 的 情 況 下 維 持 其 輸 出 頻 率 。 利 用 32 級 采 樣 時 鐘 相 位 調(diào) 整 功 能 可 以 維 持輸 出 數(shù) 據(jù) 、 同 步 和 時 鐘 相 位 之 間 的 關(guān) 系 。 通 過 自 動 失 調(diào) 特 性 ， 可 以 自 動 恢 復(fù) 信 號 基 準(zhǔn)電 平 ， 并 校 準(zhǔn) 消 除 三 個 通 道 之 間 的 失 調(diào) 偏 差 。 利 用 通 道 間 增 益 自 動 匹 配 特 性 ， 可 以 使三 個 通 道 之 間 的 增 益 不 匹 配 最 小 。 AD9984A 還 能 針 對 復(fù) 合 同 步 和 綠 同 步 (SOG)應(yīng) 用 提 供完 全 同 步 處 理 。 箝 位 信 號 既 可 以 在 內(nèi) 部 產(chǎn) 生 ， 也 可 以 由 用 戶 通 過 CLAMP 輸 入 引 腳 提 供 。AD9984A 采 用 先 進(jìn) 的 CMOS 工 藝 制 造 ， 提 供 80 引 腳 、 無 鉛 、 薄 型 四 方 扁 平 封 裝 (LQFP)或 64 引 腳 架 構(gòu) 芯 片 級 封 裝 (LFCSP)， 節(jié) 省 空 間 ； 額 定 溫 度 范 圍 為 0176。C 至 70176。C。 AD9984A的 寄 存 器 配 置AD9984A內(nèi) 部 集 成 了 多 個 寄 存 器 ， 其 中 設(shè) 置 這 些 不 同 的 寄 存 器 的 值 可 以 實 現(xiàn)AD9984A不 同 的 工 作 模 式 ， AD9984A工 作 模 式 寄 存 器 的 設(shè) 置 決 定 了 該 芯 片 的 電 氣 特 性 和實 際 功 能 。 關(guān) 于 AD9984A的 寄 存 器 設(shè) 置 如 表 41所 示 。表 41 AD9984寄存器配置表地址 寄存器名 有效的 bits 默認(rèn)值 描述0x00 芯片版本 70 00100000 版本信息0x01 PLL 分頻器高位70 01101001 PLL 分頻器高 8 位0x02 PLL 分頻器低位74 1101**** PLL 分頻器低 4 位76 01** **** 設(shè)置 VOC 頻率范圍53 **00 1*** 設(shè)置泵電流0x03 PLL 的 VOC 設(shè)置2 **** *0** 外部時鐘使能0x04 ADC 相位調(diào)節(jié) 73 10000*** ADC 時鐘相位調(diào)整，值越大延遲越高0x05 紅色通道增益控制高位（對比度 9位）60 *1000000 控制 ADC 調(diào)整增益，值越大對比度越低（高 7BIT）0x0