一種基于FPGA的立體視頻轉(zhuǎn)換系統(tǒng)研究設(shè)計(jì)

　　自由立體顯示器是一種無(wú)需佩戴輔助裝置就能觀看三維立體效果的顯示器。由于立體顯示器能夠真實(shí)還原三維信息，因此在軍事、商業(yè)、醫(yī)療等領(lǐng)域有著廣闊的發(fā)展前景[1]。

　　隨著立體顯示器研究的不斷發(fā)展，自由立體顯示技術(shù)日趨成熟，不斷涌現(xiàn)出各種新型的立體顯示技術(shù)[1，2]。其中基于視差的立體圖像顯示技術(shù)以實(shí)現(xiàn)方便和技術(shù)成熟的優(yōu)點(diǎn)被廣泛應(yīng)用[2]。傳統(tǒng)的立體圖像源通常不能直接用于新型立體顯示器顯示，為立體顯示器提供合適的圖像源成為立體顯示研究的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。本文介紹一種基于視差原理的立體顯示器的視頻轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，它能夠?qū)⒁延械牧Ⅲw視頻格式轉(zhuǎn)換成所需的視頻格式。

　　基于視差的立體顯示器需要在屏幕上同時(shí)顯示一對(duì)立體圖像，因此顯示器所需的圖像格式也不同于平面顯示器。本文將以輸入左右格式（Side-by-Side）的視頻信號(hào)為例，詳細(xì)描述該信號(hào)格式轉(zhuǎn)換為一種液晶立體顯示器格式的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。該系統(tǒng)以FPGA為核心，采用全數(shù)字的數(shù)字視頻口DVI（Digital Visual Interface）作為液晶顯示器的視頻接口，并且使用一片DDR SDRAM構(gòu)建了高速的幀緩存系統(tǒng)，保證了數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)處理。系統(tǒng)可以工作在2D和3D模式下，實(shí)現(xiàn)顯示器的平面/立體兼容，在1 280×1024@60 Hz的19寸立體顯示器上工作穩(wěn)定，滿(mǎn)足系統(tǒng)要求，通用性很好。

　　1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　1.1 目標(biāo)視頻格式

　　目前存在大量左右格式的立體圖像和視頻。所謂的左右格式，就是在一幅完整的圖像上，將一對(duì)立體圖像平行放置在圖像的左半邊和右半邊，如圖1(a)所示。觀看者左眼只看到左邊的圖像，右眼只看到右邊的圖像時(shí)就能看到立體圖像。一種基于液晶和視差原理的自由立體顯示器，將左右圖像分別放在亞像素列的偶數(shù)列和奇數(shù)列。以屏幕分辨率為1280×1024為例，原圖第0~639列為左圖，640~1279為右圖，則第0列和第640列像素組成變換后圖像的第0列和第1列；第1列和第641列組合為第2第3列……依次類(lèi)推。組合的方式為交換對(duì)應(yīng)像素的綠色分量。合成后的效果如圖1（b）所示，左右圖像的亞像素在水平方向間隔排列。