基于linux的全彩LED顯示屏脫機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　建立在底層顯示層之上，軟件實(shí)現(xiàn)了與屏幕絕對(duì)坐標(biāo)無(wú)關(guān)的基于區(qū)域內(nèi)部坐標(biāo)的2D加速顯示接口。區(qū)域內(nèi)部坐標(biāo)與區(qū)域本身在屏幕上的絕對(duì)坐標(biāo)相加即可得出要顯示的絕對(duì)坐標(biāo)。另外每個(gè)顯示區(qū)域都有對(duì)齊、縮放方式的選項(xiàng)。縮放方式可以有不縮放，線(xiàn)性縮放，非線(xiàn)性縮放三種，對(duì)齊在X，Y方向上分別有三種對(duì)齊方式。因?yàn)閷?shí)際顯示的內(nèi)容大小與顯示區(qū)域大小往往不是相同的，因此這兩種選項(xiàng)對(duì)實(shí)際顯示效果影響極大。如區(qū)域?qū)捀弑扰c顯示內(nèi)容寬高比相差較大時(shí)，非線(xiàn)性縮放將導(dǎo)致顯示內(nèi)容嚴(yán)重畸變，而線(xiàn)性縮放將顯示內(nèi)容保持為原來(lái)的寬高比。顯示層次如圖4.

　　圖3 顯示層次

　　4.2.3脫機(jī)系統(tǒng)的視頻播放器設(shè)計(jì)

　　這部分主要介紹針對(duì)SM501顯卡的解碼過(guò)程優(yōu)化設(shè)計(jì)，并給出優(yōu)化后的性能測(cè)試數(shù)據(jù)。LED脫機(jī)播放系統(tǒng)目前支持MPEG-4視頻格式的AVI文件播放。

　　MPEG-4是MPEG（運(yùn)動(dòng)圖像專(zhuān)家組）制定的視頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)，是目前用得最廣泛的一種視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)。MPEG組織于1999年1月正式公布了MPEG-4 V1.0版本。MPEG-4除采用第一代視頻編碼（MPEG-1，MPEG-2，H.263等）的核心技術(shù)，如變換編碼、運(yùn)動(dòng)估計(jì)與運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償、量化、熵編碼外，還提出了一些新的有創(chuàng)見(jiàn)性的關(guān)鍵技術(shù)，包括視頻對(duì)象提取技術(shù)、VOP視頻編碼技術(shù)、視頻編碼可分級(jí)性技術(shù)、運(yùn)動(dòng)估計(jì)與運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償技術(shù)等。

　　Xvid是開(kāi)源的MEPG-4碼器，遵守GPL通用公共許可證，也是目前國(guó)際上公認(rèn)的性能最佳的 MPEG-4編解器之一，支持MPEG-4 SP框架。本文移植了Xvidcore-1.1.3到arm-Linux環(huán)境，并且基于Xvid設(shè)計(jì)了自己的LED脫機(jī)系統(tǒng)視頻播放器。

　　AVI文件格式是Windows系統(tǒng)下最常用的一種視頻文件格式。AVI文件并不局限任何視頻編碼格式。AVI文件格式是基于RIFF（Resource Interchange File Format）文件格式的。RIFF基于“塊”為信息單位，每個(gè)塊由一個(gè)4字符組成的FOURCC字標(biāo)識(shí)。整個(gè)文件由一個(gè)RIFF塊構(gòu)成，RIFF塊和 LIST（列表）塊可以包含子塊。包含子塊的塊結(jié)構(gòu)為：FOURCC+塊長(zhǎng)度+塊類(lèi)型+塊數(shù)據(jù)。不包含子塊的塊結(jié)構(gòu)為：FOURCC+塊長(zhǎng)度+數(shù)據(jù)。 AVI文件在RIFF的基礎(chǔ)上定義了自己的塊類(lèi)型和數(shù)據(jù)。一個(gè)AVI RIFF文件由3大部分組成：RIFF文件頭，hdrl列表，movi列表，除此外還有一個(gè)可選的索引idxl塊。其中hdrl列表包含 avih 子塊和 strl 子列表，文件中有多少個(gè)流，hdrl 列表中就有多少個(gè)strl 子列表，strl子列表在 hdrl 中的次序就是流的序號(hào)。Movi列表中是實(shí)際的MPEG-4編碼流，avih子塊包含了AVI視頻文件的頭信息，比較重要的是幀頻。一般的AVI視頻文件只有一個(gè)視頻流。戶(hù)外LED屏幕對(duì)于音頻播放需求少，因此本文并不涉及音頻解碼。

　　Xvid解碼過(guò)程中要不斷輸入MPEG-4視頻編碼比特流，視頻流從AVI文件中的movi列表子塊中提取。AVI文件存儲(chǔ)在USB可移動(dòng)存儲(chǔ)盤(pán)上，文件IO時(shí)間延遲會(huì)導(dǎo)致解碼過(guò)程產(chǎn)生間隙性的視頻播放停頓，因此有必要采用單獨(dú)的IO線(xiàn)程從AVI文件中不斷提取視頻流。IO線(xiàn)程與解碼線(xiàn)程構(gòu)成一種生產(chǎn)者-消費(fèi)者類(lèi)型的線(xiàn)程同步關(guān)系，需要引入同步互斥量來(lái)保證其同步工作。

　　由于MPEG-4視頻編解碼的原始顏色空間是YUV420，如果直接輸出YUV420平面格式 Xvid不需要進(jìn)行顏色空間轉(zhuǎn)換，其余輸出格式則需要經(jīng)過(guò)色空間轉(zhuǎn)換算法得到。Xvidcore-1.1.3解碼器輸出不同的顏色空間格式對(duì)整個(gè)解碼時(shí)間的影響非常顯著。表1是在S3C2440平臺(tái)下使用Xvidcore-1.1.3解碼同一MPEG-4視頻文件（分辨率320x176） 使用不同輸出格式的幀頻比較。

　　表1 Xvid不同輸出格式解碼速率比較表

　　本文使Xvid解碼直接輸出YUV420平面格式，避免了Xvid使用軟件算法進(jìn)行色空間

　　轉(zhuǎn)換，然后使用SM501提供的YUV420轉(zhuǎn)RGBx888硬件色空間轉(zhuǎn)換命令完成視頻幀的顯示。這種方式下SM501與Xvid解碼器并行工作，發(fā)揮了最佳的效果。同時(shí)為了避免了對(duì)數(shù)據(jù)的二次復(fù)制，本文直接在SM501本地顯存中申請(qǐng)了空間作為解碼幀輸出地址，這些優(yōu)化使得整個(gè)解