車載通訊影音系統(tǒng)的圖像處理器

移動(dòng)視頻應(yīng)用

近來,移動(dòng)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(gè)配件。幾款新型的休閑車和小型商務(wù)車的賣點(diǎn)就是把移動(dòng)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)。

圖1 使用LCD顯示器的汽車影音系統(tǒng)

移動(dòng)視頻的興起有多方面原因：

娛樂應(yīng)用—汽車是一個(gè)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?yàn)橐苿?dòng)視頻技術(shù)的進(jìn)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(shí)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)確度。

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(cè)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)。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(diǎn)。

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(hào)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(duì)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(hào))或S-video信號(hào)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(hào)源已符合BT656/BT601標(biāo)準(zhǔn),就可以簡化設(shè)計(jì),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(duì)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(duì)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(jìn)行調(diào)整,以適合在各種不同分辨率的LCD面板上顯示。

圖2 針對(duì)汽車影音應(yīng)用的SSD1921解決方案

當(dāng)配置好256KB內(nèi)建的存儲(chǔ)器中的幀緩沖器,DVD圖像就會(huì)顯示在LCD屏上。這款圖像處理器最大可支持640X480三角形排列(200KB)和480xRGBx272條紋的排列(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(dòng)態(tài)JPEG動(dòng)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(kuò)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(gè)人的相片作為墻紙。要達(dá)到這個(gè)功能,用戶需要預(yù)先把JPEG圖像存儲(chǔ)到SD/MMC卡上,而SSD1921可以從SD/MMC上取得預(yù)先存儲(chǔ)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(duì)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(gè)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。

圖3 SSD1921結(jié)構(gòu)框圖

芯片上的視頻輸入口可以接受通用的8bit數(shù)字視頻信號(hào)格式Y(jié)UV422 CCIR601 或 CCIR656。由于CMOS和CCD傳感器也使用這兩個(gè)接口標(biāo)準(zhǔn),因此,設(shè)計(jì)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,那么芯片內(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(shí)現(xiàn)預(yù)覽。除此以外,該芯片還可實(shí)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(duì)亮度和對(duì)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(jìn)行JPEG編碼和解碼的時(shí)候可以完全脫離MCU(微控制器單元)的運(yùn)算來進(jìn)行。JPEG編碼器壓縮視頻源到JPEG格式并存儲(chǔ)到內(nèi)嵌的存儲(chǔ)器中,并支持最高達(dá)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J(rèn)PEG圖像并解碼顯示時(shí),這個(gè)解碼圖像的大小受到顯示尺寸或者內(nèi)嵌存儲(chǔ)器的大小的限制。抽取和剪切是減小圖像大小和降低對(duì)存儲(chǔ)器要求的兩種算法?？偩€寬度和功耗也可相應(yīng)節(jié)省。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(shí)現(xiàn)。因?yàn)橐曨l輸入口的最大分辨率是1280x1024,而芯片上的內(nèi)嵌存儲(chǔ)器僅256KB,所以在完整的幀捕獲以后不可能啟動(dòng)JPEG壓縮。唯一的方法就是在圖像被捕獲的同時(shí)開始啟動(dòng)壓縮。

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

屏幕平移和滾動(dòng);

圖像旋轉(zhuǎn),包括：0,90,180,270度旋轉(zhuǎn);

帶三種色彩和透明度可選的光標(biāo),光標(biāo)可以閃爍;

線繪制;

矩形繪制;

橢圓繪制;

位塊傳送(BitBLT)─位塊傳送引擎的目的是實(shí)現(xiàn)在CPU和顯存之間傳送像素?cái)?shù)據(jù)的時(shí)候可以脫離MCU的控制。它也可用作在顯存中把像素?cái)?shù)據(jù)從一個(gè)指定位置移動(dòng)到另一個(gè)指定位置,因此用戶可以很容易的在顯存中移動(dòng)一塊像素圖案。對(duì)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(shí)現(xiàn)。此外,位塊傳送引擎的色彩擴(kuò)展功能具有按位(bit)存儲(chǔ)的優(yōu)勢,所以可以節(jié)省存儲(chǔ)器。允許用戶對(duì)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(jì)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(duì)于STN和CSTN面板,空間和動(dòng)態(tài)的抖動(dòng)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)語

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(huì)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(jì)有助于制造商加快推出產(chǎn)品。