區域像素演算法液晶顯示器視訊格式轉換晶片之製作

Implementation of Video Format Transfer Chip with Area-based Algorithm for LCD Scaler

李宗祐(Tsung-You Li)

指導教授 ： 宋國明

國立臺北科技大學/電資學院/電機工程系所/碩士(2009年)

摘要

即時數位動態影像縮放，應用在解析度的轉換，因為影像顯示直接關係到人類視覺的感受，所以在處理縮放的時間上，必須要有嚴格的規範，而不同的影像解析度規格，控制影像輸出的垂直與水平同步訊號也都有固定的頻率，因此在選用硬體電路設計演算法時，處理時間必須要符合硬體解析度的規格為最重要的準則，才不會導致輸出資料與時脈不同步，而發生錯誤。良好的演算法，必需從電路的低複雜度、低記憶體存取與高水準畫面輸出品質中，取得一定平衡點，在可允許的規格內，表現出高標準的影像縮放輸出。
在本篇論文中，採用區域像素演算法，針對影像縮放後產生的毛邊（burring）、格子（blocking）、混疊（aliasing）等情況，做視覺最佳化處理，也成功的應用並完整的實現，低複雜度電路與輸出品質良好的即時數位影像縮放硬體架構。硬體實現採用Verilog硬體描述語言來撰寫，再透過可規劃邏輯陣列（FPGA）來驗證結果。

關鍵字

視訊格式轉換 ； 內插法 ； Verilog硬體描述語言 ； 區域像素演算法 ； 液晶顯示器

並列摘要

Real time dynamic image interpolation has been applied in resolution transition. Because of the human vision, the time of image scale process has the strict definition. According to resolution requirement, the horizontal and vertical synchronous signalsoperate with different frequence standards within the LCD driving system. After thescaled algorithm has been selected for hardware design, the most important thing isto set the calculational time which is decided with the monitor resolution. If thecaculational time is out of monitor scan time, the displayed image will be wrong.The suitable algorithm is selected with respect of the low complexity, the small memory and the high quality.
In this thesis, we propose a real time image scaler circuit that has high performance. Furthermore, the Verilog codes must be verified with FPGA hardware.After both RTL simulation and the Gate-level simulation have been completed, thedesigned source code can be implemented as an ASIC.

並列關鍵字

Scaler ； Interpolation ； Verilog ； Cell-based Design ； Area-based pixel ； TFT-LCD

參考文獻

[1]. 林建瑋，使用適應性內插設計視訊格式轉換器，碩士論文，私立大同大學電機工程研究所，台北市，2004。

[2]. 黃炳源，使用區域二維雙線性內插法設計視訊格式轉換器，碩士論文，私立大同大學電機工程研究所，台北市，2005。

[3]. K.T. Gribbon and D.G. Bailey, “A Novel Approach to Real-time Bilinear Interpolation,” Proceedings of the Second IEEE International Workshop on Electronic Design, Massey University, Palmerston North, New Zealand, Jan. 2004.

[4]. R. G. Keys, “Cubic Convolution Interpolation for Digital Image Processing,” IEEE Transaction on Acoustics, Speech, Signal Process, vol. 29, no. 6, pp. 1153-1160, Dec. 1981.

[6]. J. Lee, Y. Chung, C.-G. Oh, J.-G. Kim and C.-W. Hong, “Design of a scan format converter using the bisigmoidal interpolation,” IEEE. Transactions on Consumer Electronics, vol. 44, no. 3, pp. 1115- 1121, Aug. 1998.