基于FPGA的高光效LCD投影機設計

① 通過(guò)模塊調用將FPGA的片內RAM分為“RAM_A”和“RAM_B”；

② 在第一個(gè)行周期，將輸入的第一行數據流緩存到“RAM_A”：因為一行視頻信號有3K字節，為了實(shí)現在LCD屏上三基色的分離，在對數據進(jìn)行存儲時(shí)，不能按照數據進(jìn)入FPGA的順序來(lái)存儲，而應將紅色數據依次存放在第1至第1024個(gè)存儲單元，綠色數據存放在第1025至第2048個(gè)存儲單元，藍色數據則放在第2049至第3072個(gè)存儲單元，即將原來(lái)的象素“打亂”存放；

③ 在第二個(gè)行周期，按照步驟②中所描述的方法將第二行的視頻信號存入“RAM_B”，同時(shí)將“RAM_A”中所存的第一行視頻信號依次從I／O口讀出，再經(jīng)DVI編碼芯片編碼后送至LCD屏，即在讀出數據時(shí)“按序”讀??；

④ 重復步驟②、③，使讀、寫(xiě)操作交替在“RAM_A”和“RAM_B”間循環(huán)進(jìn)行，直至一幀數據傳輸完畢。

此時(shí)，LCD屏上顯示數據的具體算法如圖5所示，即R1，2占據G1，1的位置(即第2個(gè)單元)，R1，3占據B1，1的位置(即第3個(gè)單元)，R1，4占據第4個(gè)單元，以此類(lèi)推，直至1024個(gè)紅色數據在LCD屏上排列完畢，再開(kāi)始綠色數據，繼而是藍色數據。這樣便可達到圖2中在一塊LCD屏上分別顯示R、G、B圖像的目的。

本設計中所采用的FPGA是Altera公司CvclONe系列中的EP1C6Q240C8。該FPGA的片內存儲器容量為90kbits，完全能夠勝任對分辨率為XGA顯示模式的視頻信號進(jìn)行行處理。如果要支持更高分辨率的投影模式或對圖像進(jìn)行整幀的處理，只需更換具有更大片內RAM資源的FPGA或是在FPGA的I／O口外接片外存儲器。DVI解碼和編碼芯片分別選用Sil161和Sil164。

這種基于FPGA的控制器除可用投影機的視頻信號處理外，還可應用于平板顯示中有關(guān)圖像的翻轉、截取以及象素的抽取等。其操作的關(guān)鍵是對數據讀、寫(xiě)地址的控制。

3 液晶屏的處理和光學(xué)調整

現在市面上的TFT液晶板都是有濾色膜的。本設計如果直接使用這種液晶板，那么當R、G、B三單色光分別照射到R、G、B圖像區域的時(shí)候，濾色膜會(huì )吸收掉很大一部分光能，從而從投影亮度過(guò)低，無(wú)法達到應用要求。因此，本設計中所采用的液晶板需去掉濾色膜或者沒(méi)有濾色膜的產(chǎn)品，以提高光源利用率和投影亮度。

由于視頻信號在LCD屏上分為R、G、B三個(gè)部分，因此，三基色圖像通過(guò)液晶板匯聚以后，會(huì )形成一幅高度和原圖像相等。寬度壓縮為原圖像三分之一的彩色圖像。這時(shí)，只需要一枚寬銀幕鏡頭即可將該壓縮圖像拉寬，從而使其恢復到正常圖像。

4 結束語(yǔ)

隨著(zhù)家庭影院概念的普及，約來(lái)越多的消費者希望在家中享受大制作影片所帶來(lái)的強烈震撼。然而，昂貴的投影機卻讓很多家庭望而卻步。本文從實(shí)際應用出發(fā)，設計了一種基于FPGA的高光效單片彩色LCD投影方式。不難看出，該投影系統將具有如下優(yōu)勢：

(1) 一旦產(chǎn)業(yè)化，這種新型投影機的成本比其它的LCD投影機要低很多，因而易于進(jìn)入普通家庭；

(2) 集成度高，體積小，信息容量大，速度快；

(3) 光利用率顯著(zhù)提高，從而提高了顯示質(zhì)量。