傳統(tǒng)的平視顯示器需要一個(gè)平坦的透明表面,圖像投射到該表面上。如此平坦的表面只需要簡單的梯形失真校正即可顯示干凈的圖像。在較新的架構(gòu)中,擋風(fēng)玻璃本身將用作投影目標(biāo)。
如果不進(jìn)行校正,擋風(fēng)玻璃上可能如下所示的干凈投影圖像:
對于擋風(fēng)玻璃的三維表面,除了梯形失真或針墊校正之外,還需要更復(fù)雜的任意預(yù)變形??紤]到擋風(fēng)玻璃的物理形狀、投影儀的位置以及駕駛員可能的頭部位置,這是必需的。
這種預(yù)失真需要對圖像進(jìn)行轉(zhuǎn)換或扭曲,其中每個(gè)像素都被視為其所需位置。
Microchip與TES Electronic Solutions GmbH(TES)合作實(shí)施這種翹曲引擎。變形引擎基于以下簡單概念:
對于每個(gè)輸出像素,從查找表(LUT)讀取所需源像素的亞像素精確位置,從源圖像中讀取該位置周圍的所需源像素,并通過雙線性濾波根據(jù)子像素位置對這些源像素進(jìn)行加權(quán)來計(jì)算輸出像素。
LUT由TES專有的自適應(yīng)增量編碼算法高度壓縮,允許壓縮系數(shù)從40到60倍,具體取決于子像素坐標(biāo)的可配置最大誤差值。
基于這種方法,可以實(shí)現(xiàn)任意形狀的翹曲。翹曲引擎創(chuàng)建需要投影的三維圖像的反曲率。
變形 IP 的通用設(shè)置如下:
顯示數(shù)據(jù)進(jìn)入 PolarFire? FPGA,由翹曲引擎處理,然后傳輸?shù)酵队皟x圖像。局部調(diào)光可以作為翹曲過程的一部分進(jìn)行;但是,這需要標(biāo)準(zhǔn)翹曲引擎的附加功能。
默認(rèn)情況下,變形過程基于在 DDR 內(nèi)存中臨時(shí)存儲傳入的視頻幀,并增加四個(gè)圖像幀的延遲:
這種方法允許完全靈活地扭曲和旋轉(zhuǎn)圖像以及處理圖像大小。
在外部 DDR 內(nèi)存不可用或應(yīng)避免的情況下,變形過程也可以適應(yīng)在沒有外部 DDR 內(nèi)存的情況下工作,而只能在部分輸入幀和流輸出接口上工作:
壓縮的變形LUT存儲在FPGA內(nèi)部,輸入的視頻數(shù)據(jù)的幾行緩沖在FPGA中。內(nèi)部RAM要求取決于傳入數(shù)據(jù)幀的寬度和需要存儲的行數(shù),后者取決于最大圖像失真。
當(dāng)內(nèi)存中有足夠的輸入行時(shí),可以開始處理輸出像素。輸出像素是根據(jù)存儲的輸入圖像行中的可用數(shù)據(jù)創(chuàng)建的。
此方法在不使用外部 DDR 內(nèi)存時(shí)優(yōu)化最低延遲;但是,它降低了翹曲能力的靈活性。對于只需要少量翹曲的相對平坦的表面,可以通過減少內(nèi)存需求來節(jié)省大量成本。一個(gè)積極的副作用是減少延遲。如果需要更大的圖像失真,例如魚眼鏡頭校正,該方法仍然適用,但節(jié)省的內(nèi)存更少,延遲增加。
另一個(gè)好處是,移除DDR內(nèi)存還可以消除內(nèi)存引起的凍結(jié)幀的風(fēng)險(xiǎn),這可能是系統(tǒng)中的安全問題。
局部調(diào)光是投影應(yīng)用中經(jīng)常需要的功能。局部調(diào)光抵消了由用于背光的LED矩陣的照明熱圖引起的圖像梯度:
圖像的像素在顏色和亮度上單獨(dú)調(diào)整,以便背光矩陣的照明熱圖產(chǎn)生具有預(yù)期顏色和亮度的圖像。
由于輸出圖像的每個(gè)像素都被扭曲引擎觸摸,因此可以同時(shí)應(yīng)用局部調(diào)光,而不會增加任何額外的延遲。局部調(diào)光到單個(gè)像素的粒度取決于可用于存儲調(diào)光表的內(nèi)存。
在只需要局部調(diào)光而不翹曲的情況下,也可以獨(dú)立模式下使用按像素方法。對于此設(shè)置,只需要包含調(diào)光區(qū)域信息的熱圖表的內(nèi)存。調(diào)光在流模式下實(shí)現(xiàn),不存儲完整的圖像幀。在這種方法中,調(diào)光的延遲僅保持在兩條圖像線,并消除了外部存儲器中圖像凍結(jié)的風(fēng)險(xiǎn)。
基于FPGA的靈活性,可以支持不同的通信接口。這允許在客戶可能擁有的多個(gè)平臺上重復(fù)使用設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)中使用FPGA時(shí),中等復(fù)雜的FPGA足以運(yùn)行翹曲引擎,因此可以使用非常節(jié)省空間的小型封裝在PCB上進(jìn)行簡單且經(jīng)濟(jì)高效的布線。此外,在具有挑戰(zhàn)性的熱環(huán)境中使用FPGA可以毫不費(fèi)力,因?yàn)镸icrochip的PolarFire FPGA是業(yè)界中檔密度下功耗最低的器件。
審核編輯:郭婷
-
FPGA
+關(guān)注
關(guān)注
1624文章
21538瀏覽量
600459 -
顯示器
+關(guān)注
關(guān)注
21文章
4890瀏覽量
139641 -
PCB
+關(guān)注
關(guān)注
1文章
1756瀏覽量
13204
發(fā)布評論請先 登錄
相關(guān)推薦
評論