基于IEC視頻測(cè)試的信號(hào)源開發(fā)

楊靜遠(yuǎn) 陳陽陽 徐雨婷 韓冬傲

【摘要】 本論文設(shè)計(jì)開發(fā)了一款基于IEC視頻測(cè)試的信號(hào)源。該信號(hào)源主要是為了滿足IEC動(dòng)態(tài)視頻測(cè)試的需求，并且與現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)平臺(tái)完美兼容。提供LVDS、VGA、HDMI和DVI等主流視頻接口，可顯示640×480到1920×1080區(qū)間范圍內(nèi)的14種主流顯示分辨率，具備豐富的二次開發(fā)能力。

【關(guān)鍵詞】 數(shù)字電視 信號(hào)源 IEC動(dòng)態(tài)視頻 低壓差分信號(hào)

數(shù)字電視的播放清晰度很高，并且能與用戶進(jìn)行交互式的多媒體操作，給用戶帶來超越畫面的體驗(yàn)，已經(jīng)逐漸取代傳統(tǒng)的模擬電視[1]。數(shù)字電視的發(fā)展離不開高質(zhì)量的高清數(shù)字視頻信號(hào)，人們對(duì)高清數(shù)字視頻信號(hào)的需求越來越大，要求越來越高，對(duì)高清數(shù)字視頻信號(hào)源的研究正逐漸滲透到我們的生活和研究中。本文設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一款基于IEC視頻測(cè)試的信號(hào)源，對(duì)信號(hào)源的各項(xiàng)指標(biāo)、硬件組成、軟件環(huán)境進(jìn)行了詳細(xì)的描述，并對(duì)實(shí)驗(yàn)效果進(jìn)行了展示。

一、信號(hào)源開發(fā)設(shè)計(jì)

現(xiàn)在實(shí)驗(yàn)室普遍使用的信號(hào)源為VG871信號(hào)源，其最大的短板是不能播放視頻文件。在IEC的電視能效評(píng)價(jià)體系中，動(dòng)態(tài)視頻測(cè)試是一個(gè)關(guān)鍵測(cè)試項(xiàng)目。這組信號(hào)是IEC通過測(cè)試5個(gè)國(guó)家的 40h黃金時(shí)段的電視節(jié)目后經(jīng)過統(tǒng)計(jì)得出的。IEC視頻具有典型的代表性，已經(jīng)是相關(guān)技術(shù)所通用的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試視頻[2]。

現(xiàn)在市面上已經(jīng)有很多高清播放器，就用戶體驗(yàn)來說，VG871完全不如市面上的主流高清播放器，尤其是不能播放視頻文件，但它的最大優(yōu)勢(shì)是可以提供LVDS視頻接口。LVDS （ Low Voltage Differential Signaling ） 是一種低壓差分信號(hào)技術(shù)，它的視頻信號(hào)是在一對(duì)信號(hào)線上差分傳輸?shù)模俣饶苓_(dá)到幾百M(fèi)bps，其驅(qū)動(dòng)電壓和驅(qū)動(dòng)電流都比較低，具有良好的低噪聲和低功耗性能[3]。對(duì)于FPGA軟件編程而言，LVDS使用方便、簡(jiǎn)單。在Xilinx的基本元件庫(kù)中，已為L(zhǎng)VDS接口集成許多不同類型的元件，在應(yīng)用中只要選擇恰當(dāng)?shù)脑纯伞?shí)驗(yàn)室進(jìn)行數(shù)字顯示驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的研究，純凈的視頻源信號(hào)必不可少。通過信號(hào)轉(zhuǎn)換板傳輸進(jìn)來的信號(hào)都是經(jīng)過處理的，由于這些技術(shù)有專利保護(hù)，我們無法得知視頻信號(hào)經(jīng)過哪些處理，而LVDS的傳輸協(xié)議技術(shù)參數(shù)是完全公開的。因此，開發(fā)一款不僅具有市面上主流高清信號(hào)源的功能而且能提供LVDS接口的信號(hào)源已經(jīng)迫在眉睫。本文開發(fā)的信號(hào)源應(yīng)該滿足如下技術(shù)要求：實(shí)現(xiàn)640×480——1920×1080區(qū)間范圍內(nèi)的各種主流顯示分辨率，包括LVDS、VGA、HDMI和DVI等主流視頻接口，全平臺(tái)多媒體顯示，并且具有良好的經(jīng)濟(jì)性、擴(kuò)展性和舒適性。

二、 信號(hào)源硬件選型及組裝

硬件選型決定了信號(hào)源的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)和基本功能，硬件的性能好壞直接決定了信號(hào)源的性能好壞。由于本信號(hào)源必須滿足當(dāng)前主流的1920×1080的全高清分辨率，其LVDS輸出端口為雙路48位，因此硬件選型的關(guān)鍵是找到一款支持48位LVDS輸出端口的主板。通過對(duì)市面上眾多主板的調(diào)研，本文最終選取英特爾公司的Intel GM45 Socket P Core 2 Duo Mobile CPU Mini ITX型號(hào)主板作為信號(hào)源主板。選用這款主板再搭配CPU、內(nèi)存、硬盤、機(jī)箱和電源等配件就可以完成IX45GM信號(hào)源的硬件組裝。

三、內(nèi)置分辨率修改

通過合適的硬件搭配，IX45GM信號(hào)源已經(jīng)在各項(xiàng)參數(shù)上基本滿足了設(shè)計(jì)要求，但一個(gè)致命的問題是該顯卡并不支持1920×1080、1366×768和852×480這三個(gè)主流寬屏高清電視顯示分辨率。本文通過對(duì)主板VBIOS信息的修改，成功將三種分辨率信息添加進(jìn)去。具體操作步驟如下所述。

3.1 VBIOS數(shù)據(jù)文件刷新

Inter BMP軟件是英特爾公司專門開發(fā)的一款對(duì)BIOS信息進(jìn)行可視化修改的軟件。使用BMP軟件打開相應(yīng)的dat數(shù)據(jù)文件以及bsf腳本文件后，對(duì)相應(yīng)的總體信息和時(shí)序信息進(jìn)行修改就能添加任意格式的分辨率進(jìn)去。通過實(shí)驗(yàn)得到的三種分辨率時(shí)序信息如表 1所示。

3.2生成rom文件

mmtool軟件是一款刷寫B(tài)IOS信息的軟件。我們打開mmtool軟件，先將原有的rom文件Load進(jìn)來，用修改后的dat文件替換邏輯地址為000C0864和0005290C的兩項(xiàng)。然后導(dǎo)出生成新的VBIOS的rom文件。

3.3改寫B(tài)IOS選項(xiàng)

由于在VBIOS信息的刷寫中造成了BIOS菜單中分辨率顯示選項(xiàng)和實(shí)際的顯示分辨率不相符。經(jīng)過大量的實(shí)驗(yàn)，我們找到了兩者之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。并用AMIBCP軟件修改BIOS的顯示選項(xiàng)。

3.4刷寫VBIOS

由于該款主板采用的是AMI公司的BIOS，所以選擇AFUDOS工具來刷寫VBIOS。

經(jīng)過分辨率修改后的IX45GM信號(hào)源在BIOS選項(xiàng)菜單中可以實(shí)現(xiàn)640×480——1920×1080區(qū)間范圍內(nèi)的各種主流顯示分辨率，在各種分辨率下播放視頻完全正常。

四、總結(jié)及展望

本文設(shè)計(jì)完成的信號(hào)源滿足計(jì)算機(jī)、高清電視和投影等多平臺(tái)的顯示需求，提供LVDS、VGA、HDMI和DVI等主流視頻接口，可顯示640×480到1920×1080區(qū)間范圍內(nèi)的14種主流顯示分辨率，具備豐富的二次開發(fā)能力。

本文設(shè)計(jì)開發(fā)的基于IEC視頻測(cè)試的信號(hào)源接口種類很全面但是同類接口數(shù)量有限，因此不能滿足多屏同時(shí)比對(duì)實(shí)驗(yàn)的需求。可以研究和開發(fā)信號(hào)分接板，實(shí)現(xiàn)同一類型輸出信號(hào)的多路輸出。

參 考 文 獻(xiàn)

[1] Salmon R. The Changing World of TV Display - CRTs Challenged by Flat-panel Displays[R]. EBU Technical Review. 2004： 1-9.

[2] 丁沭沂，李馳.平板顯示技術(shù)的現(xiàn)狀與展望[J].電腦知識(shí)與技術(shù).2010，34：9854-9856.

[3]黃錫珉.平板顯示技術(shù)的發(fā)展[J].液晶與顯示，2002，17（5）：317-322.