針對車載娛樂應(yīng)用的圖像處理器

近來，移動視頻已經(jīng)發(fā)展成為可行甚至是必要的車載娛樂系統(tǒng)的一個配件。幾款新型的休閑車和小型商務(wù)車的賣點就是把移動視頻作為選配件，越來越多的人已經(jīng)考慮在他們的車上加裝視頻娛樂系統(tǒng)。 

移動視頻的興起有多方面原因：
*娛樂應(yīng)用—汽車是一個可以玩視頻游戲、看電影、卡通、地區(qū)電視甚至衛(wèi)星電視的娛樂環(huán)境。因為移動視頻技術(shù)的進步，所有這些現(xiàn)在都可以在轎車、卡車、商務(wù)車、及休閑車上得以實現(xiàn)。
 
*安全—當(dāng)導(dǎo)航系統(tǒng)連接上視頻后，它可以發(fā)出圖像和聲音指令能增加行程效率和準(zhǔn)確。

從發(fā)展趨勢來看，車載娛樂已從傳統(tǒng)的純音頻方式，例如MP3演變到集成了用戶手冊和導(dǎo)航功能的顯示綜合系統(tǒng)。車載娛樂系統(tǒng)現(xiàn)在也提供了全方位娛樂功能，顯示器的尺寸涵蓋了3英寸的中等尺寸到高端的7英寸模式。顯示內(nèi)容通常包含模擬信息（例如，DVD播放器輸出或者數(shù)碼廣播電視）和數(shù)字信息（例如，多媒體接口或趣味墻紙）組成。晶門科技有限公司的圖像處理芯片SSD1921就具備這些能滿足這種新的市場需求的特點。

 
圖1——使用3英寸和7英寸顯示器的汽車影音系統(tǒng)示例

 
圖2——SSD1921針對汽車影音應(yīng)用的解決方案

 

圖3——SSD1921結(jié)構(gòu)框圖


SSD1921圖像處理器概述

晶門科技SSD1921是一顆具備圖像捕獲和處理功能的圖像處理芯片。圖像內(nèi)容可以被SSD1921處理并顯示到各種型號的LCD面板上，例如：STN、CSTN、低成本Delta面板、以及高清晰條形的TFT。

圖2展示了針對汽車影音的應(yīng)用解決方案。視頻解碼首先把CVBS（復(fù)合視頻信號）或S-video信號轉(zhuǎn)換成YcrCb（BT656/BT601數(shù)字格式），輸送到圖像處理芯片SSD1921的視頻輸入口。如果視頻信號源已符合BT656/BT601標(biāo)準(zhǔn)，就可以簡化設(shè)計，即不用連接視頻解碼器。在大多數(shù)情況下，視頻輸入可能不總是以1：1的比率對應(yīng)到顯示面板上，而SSD1921具備“尺寸調(diào)整”的功能，即是在圖像數(shù)據(jù)被寫入內(nèi)嵌的SRAM之前可以被裁剪及縮放。因此，對于各種分辨率的NTSC/PAL視頻源，都可以通過這種內(nèi)建的縮放引擎進行調(diào)整，以適合在各種不同分辨率的LCD面板上顯示。

當(dāng)配置好256KB內(nèi)建的存儲器中的幀緩沖器，DVD圖像就會顯示在LCD屏上。這款圖像處理器最大可支持640X480 delta排列（200KB）和480xRGBx272 stripe pixel的排列（255KB）。顏色深度可以支持到1，2，4，5，16和32位。

內(nèi)建的2D圖像處理引擎提供了靈活的屏幕顯示效果，包括：屏幕顯示，半透明、多語言字體加速、動態(tài)jpeg動畫、圖像縮放、虛擬顯示、肖像顯示模式、覆蓋功能、硬件光標(biāo)功能、線繪制、光柵操作位塊傳輸、顏色填充和擴展。內(nèi)部的JPEG引擎可以提供高度定制的用戶接口，例如：用戶可以捕捉他/她喜愛感興趣的DVD圖像作為屏保，或以個人的相片作為墻紙。要達到這個功能，用戶需要預(yù)先把JPEG圖像存儲到SD/MMC卡上，而SSD1921可以從SD/MMC上取得預(yù)先存儲的圖像，然后解碼并顯示到LCD上。

簡化應(yīng)用系統(tǒng)的單芯片集成解決方案

晶門科技SSD1921圖像處理芯片針對車載影音應(yīng)用集成了這些主要特性：視頻輸入接口、JPEG編解碼、2D圖像引擎、SD卡接口、MCU接口及顯示接口。該單芯片解決方案在這個應(yīng)用系統(tǒng)中扮演了減少成本及簡化系統(tǒng)的重要角色。

芯片上的視頻輸入口可以接受通用的8bit數(shù)字視頻信號格式Y(jié)UV422 CCIR601 或 CCIR656。由于CMOS和CCD傳感器也使用這兩個接口標(biāo)準(zhǔn)，因此，設(shè)計者可直接連接傳感器的圖像源到SSD1921的視頻輸入口。此外，視頻圖像還可以最大15幀/秒的幀率傳送到圖像處理器的視頻輸入口。在當(dāng)今的車載影音產(chǎn)品中，除了具備DVD錄放的功能外，靜態(tài)圖片顯示（例如：操作菜單顯示及相片顯示等）也是十分重要的特性。SSD1921最大可以支持1280x1024分辨率（等效于1.3M像素）的CMOS圖像捕獲。如果視頻源太大以至不能顯示，那幺芯片內(nèi)置的抽取和剪切引擎可以用固定尺寸（1、2、4、8、16）的縮放或修剪輸入視頻來匹配顯示輸出。上至QVGA（320x240）16bpp色彩深度的圖像也可以采用剪切和抽取引擎實現(xiàn)預(yù)覽。除此以外，該芯片還可實現(xiàn)色彩轉(zhuǎn)換，即從固定的YUV格式到RGB格式的色彩變化，包括從YUV422到RGB565和YUV422到RGB888格式（具備8bit混色的32bit色深）。用戶可以針對亮度和對比度的要求來調(diào)整Y、U、V分量。

JPEG編解碼是純硬件編解碼，在進行JPEG編碼和解碼的時候可以完全脫離MCU（微控制器單元）的運算來進行。JPEG編碼器壓縮視頻源到JPEG格式并存儲到內(nèi)嵌的存儲器中，并支持最高達1280X1024的各種尺寸JPEG編碼。然而，當(dāng)JPEG解碼器從MCU或MMC/SD卡接收JPEG圖像并解碼顯示時，這個解碼圖像的大小受到顯示尺寸或者內(nèi)嵌存儲器的大小的限制。抽取和剪切是減小圖像大小和降低對存儲器要求的兩種算法。總線寬度和功耗也可相應(yīng)節(jié)省的。剪切解壓縮全幅圖片的選定區(qū)域，非整數(shù)的抽取可以使用2D圖像處理引擎中的StretchBLT功能實現(xiàn)。因為視頻輸入口的最大分辨率是1280x1024，而芯片上的內(nèi)嵌存儲器僅256KB，所以在完整的幀捕獲以后不可能啟動JPEG壓縮。唯一的方法就是在圖像被捕獲的同時開始啟動壓縮。

該圖像處理器內(nèi)建了一個2D圖像處理引擎，它的設(shè)計是基于Microsoft Windows的GDI（圖形設(shè)備接口），它支持以下7個主要功能：

1)    屏幕平移和滾動；
2)    圖像旋轉(zhuǎn)，包括：0，90，180，270度旋轉(zhuǎn)；
3)    帶三種色彩和透明度可選的光標(biāo)，光標(biāo)可以閃爍；
4)    線繪制；
5)    矩形繪制；
6)    橢圓繪制；
7)    位塊傳送（BitBLT）─　位塊傳送引擎的目的是實現(xiàn)在CPU和顯存之間傳送像素數(shù)據(jù)的時候可以脫離MCU的控制。它也可用作在顯存中把像素數(shù)據(jù)從一個指定位置移動到另一個指定位置，因此用戶可以很容易的在顯存中移動一塊像素圖案。對于較大圖像的處理可以通過重復(fù)幾次圖案填充位塊傳送來實現(xiàn)。此外，位塊傳送引擎的色彩擴展功能具有按位（bit）存儲的優(yōu)勢，所以可以節(jié)省存儲器。允許用戶對源和目的數(shù)據(jù)應(yīng)用布爾邏輯功能，體現(xiàn)了數(shù)據(jù)管理方面的高度靈活性。

跟晶門科技的其他控制器芯片類似，SSD1921也集成了MCU接口和顯示接口，這些接口的大范圍兼容性減少了設(shè)計的復(fù)雜度。顯示接口支持大多數(shù)的面板類型，包括：單色和彩色STN（4/8/12/16bit接口），TFT（9/12/18bit接口），HR-TFT（18bit接口）和8bit串行TFT接口。對于STN和CSTN面板，空間和動態(tài)的抖動能增加顏色深度。此外，SSD1921提供了各種MCU的直接接口，包括低端的8bit和高端的32bit MCU。這些MCU有Freescale的68k、Dragonball系列，Renesas的SH3和SH4系列，以及Intel的StrongARM/XScale系列。

結(jié)論

車載影音系統(tǒng)已經(jīng)開始盛行，有非常大的潛在市場。車載娛樂最終會成為將來每一輛汽車上的重要部分。像SSD1921這樣的單片集成圖像處理器是非常適合于各種車載影音應(yīng)用，它的顯著特性和簡單的系統(tǒng)設(shè)計有助于制造商加快推出產(chǎn)品。