LCD图像缩放引擎的设计与研究

摘要

液晶显示器(LCD)以其体积小，重量轻，功耗低的优点正逐步取代CRT 显示器，成为显示系统的主流，并带动了相关产业的发展。国内对于液晶显示器这一新型显示技术的研究起步较晚，所以对于液晶显示及其相关技术的研究具有诸多现实意义。
　　 液晶显示器支持的显示分辨率是固定的，但不同视频信号源发送的图像分辨率不尽相同。LCD图像缩放引擎的应用解决了输入输出图像分辨率不匹配的问题，保证LCD显示系统的正确显示。
　　 文章在分析LCD图像缩放引擎体系结构的基础上，采用由上至下的设计方法，完成了LCD图像缩放引擎前端设计和FPGA验证。LCD图像缩放引擎的核心部分是图像缩放，文章研究了几种图像插值算法，最终确定选择双三次样条插值算法(BicubicAlgorithm Convolution Interpolation)实现图像缩放功能，以满足高质量的图像缩放需求。
　　 电路设计中，采用基于查找表的水平方向和垂直方向分开缩放的结构，降低硬件电路设计的复杂度和数据处理速度。加入图像增强模块，补偿由于图像插值算法的不足所带来的图像质量的下降。在屏显示功能(On Screen Display)是人机交互的友好界面，文中详细阐述了在屏显示功能的硬件实现过程。通用串行I 2C总线接口的设计，减少了系统的总线占用率。
　　 本文用Verilog HDL语言实现图像缩放引擎的前端设计，给出寄存器传输级(RTL)描述，使用EDA工具进行逻辑仿真，最终采用Xilinx公司xc2v1000-fg256-4的FPGA搭建验证平台，进行方案验证。FPGA平台的验证结果显示，该图像缩放引擎芯片前端设计满足预期的性能要求。