平板顯示器灰度控制的分形方法研究及IP核實現(xiàn).pdf

1、高清晰度大屏幕平板顯示產(chǎn)品是我國科學(xué)研究的優(yōu)先主題和國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重點(diǎn)領(lǐng)域，灰度是平板顯示器顯示效果的重要評定參數(shù)，而目前平板顯示器圖像的灰度控制多采用脈寬調(diào)制的方法，順序地掃描顯示像素的點(diǎn)、行和幀，在寫入顯示像素點(diǎn)的重復(fù)次數(shù)中獲得灰度調(diào)制，存在較多時間資源的浪費(fèi)，使存貯空間到顯示平面的傳遞速度成為多媒體數(shù)字存貯型平板顯示器在高清晰度發(fā)展方向上的瓶頸問題。 針對平板顯示器灰度控制中的時間冗余問題，本文利用分形理論對平板顯示器灰度

2、控制的中若干問題進(jìn)行了深入的研究，論述了平板顯示器的時空映射拓?fù)浼軜?gòu)的構(gòu)建、平板顯示器灰度成像最優(yōu)掃描結(jié)構(gòu)的導(dǎo)出及論證、分形掃描模型的創(chuàng)立及自相似分形維數(shù)的推導(dǎo)；最后詳細(xì)敘述了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的分形掃描IP(IntellectiveProperty)核以及應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)。主要工作和成果包括以下幾個方面： 1.從理論分析和實驗驗證的角度介紹了圖像存貯區(qū)、顯示介質(zhì)及視覺空間信息傳遞機(jī)理與時間冗余分布特征，指出了多媒體數(shù)字存貯型

3、平板顯示器在向高清晰度發(fā)展時的主要瓶頸及其原因所在；闡述了將空間的灰度存貯矩陣平面映射到灰度掃描時空平面，以構(gòu)建FPD灰度掃描的時空映射拓?fù)浼軜?gòu)的過程和原理；通過研究灰度掃描時空平面的時間冗余的分布特征，確定FPD時空映射拓?fù)浼軜?gòu)的子空間劃分策略，將全局平面分解為多個局部區(qū)域，從而突破通常逐行、逐點(diǎn)重復(fù)寫入形成灰度等級的成像方法，并提出子空間按位掃描方法，為消除冗余、提高掃描效率、降低刷新頻率提供一種新思路。 2.根據(jù)子空間按位

4、掃描方法消除時間冗余的思想構(gòu)造并論證了可獲得平板顯示器最高掃描效率的最優(yōu)掃描結(jié)構(gòu)；根據(jù)灰度掃描時空拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的分形特征和最優(yōu)掃描結(jié)構(gòu)的自相似迭代過程，創(chuàng)立分形掃描的數(shù)學(xué)模型；研究目前有關(guān)的各種分形維數(shù)定義、性質(zhì)及計算方法，推導(dǎo)FPD分形掃描中的Hausdorff分形維數(shù)及自相似分形維數(shù)。該理論模型及相應(yīng)的維數(shù)控制策略是解決存貯空間到顯示平面的傳遞速度瓶頸問題的關(guān)鍵所在，對平板顯示器實現(xiàn)灰度成像的高壓縮比(高速掃描)、實現(xiàn)最高掃描效率具有指

5、導(dǎo)性意義。 3.導(dǎo)出了理論模型到邏輯實現(xiàn)的通用算法，重點(diǎn)研究本文提出的分形模型在平板顯示灰度控制中的關(guān)鍵技術(shù)。具體包括：建立分形掃描核心模塊架構(gòu)；研究每個掃描時間對應(yīng)的子空間碼和位碼序列的生成及邏輯實現(xiàn)，其中采用格雷編碼定位器優(yōu)化策略生成子空間碼序列，可簡化硬件邏輯、提高系統(tǒng)的抗干擾能力；通過ROM表和純邏輯兩種方法完成硬件邏輯實現(xiàn)，并在此基礎(chǔ)上設(shè)計了適合各種灰度等級的、具有自主知識產(chǎn)權(quán)的分形掃描軟核；給出的仿真結(jié)果表明所設(shè)計的

6、IP核達(dá)到預(yù)期目標(biāo)；掃描性能的分析與比較表明與傳統(tǒng)掃描方法比較，隨著灰度級數(shù)的提高，分形掃描方法可顯著地提高掃描效率。 4.設(shè)計完成了基于分形IP核的FPD掃描控制系統(tǒng)，用LED平板顯示器構(gòu)建FPD樣本驗證平臺和測試平臺；整個系統(tǒng)包括多媒體視頻顯示卡的選用，網(wǎng)絡(luò)視頻傳送卡的設(shè)計，分形掃描控制器以及平板顯示行列驅(qū)動面板的設(shè)計、驗證與制作。使用高速以太網(wǎng)絡(luò)的物理層協(xié)議技術(shù)取代傳統(tǒng)的多芯差分長線數(shù)據(jù)傳送，提高了數(shù)據(jù)發(fā)送和接收的可靠性；

7、在LED掃描控制器中，實現(xiàn)了FPGA的硬件環(huán)境框架與Verilog描述的分形掃描IP核嵌入的控制方式，有效提高成像灰度等級和畫面質(zhì)量。在LED平板顯示行列驅(qū)動面板部分，采用并行譯碼的列驅(qū)動技術(shù)取代傳統(tǒng)的串行移位掃描模式，配合分形掃描技術(shù)，大幅提高了顯示系統(tǒng)的幀頻速度。通過系列應(yīng)用驗證，證明該系統(tǒng)不僅可以實現(xiàn)平板顯示器的高清晰度、高分辨率的視頻圖像顯示，更重要的是可以不采用高速IC器件，降低了平板顯示器的驅(qū)動代價，同時獲得了具有自主知識產(chǎn)