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基于FPGA的激光平板电视色彩管理芯片设计

作　者: 窦和新
导　师: 王洪君
学　校: 山东大学
专　业: 信号与信息处理
关键词: FPGA 激光平板电视 色彩管理 芯片设计
分类号: TN791
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 32次
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内容摘要


近年来,激光电视快速发展。激光电视是以三基色激光为光源,使用电视信号控制激光,将图像投射到屏幕上。由于激光具有色纯度和光谱亮度高等特点,激光电视可以展现色域更广的图像,具有极佳的色彩还原能力。但无论是扫描式激光电视还是投影式激光电视,都很难走入家庭,究其原因,体积太大,成本太高,不利于产业化。因此,对激光平板电视的呼声越来越高。激光平板电视集中了激光电视和LCD、LED液晶电视的优点,不仅色域宽广,画面绚丽,而且体积小,功耗低,成为激光电视未来的发展方向。在激光电视的带动下,色彩管理算法也有了很大的发展。由于现有的显示设备比激光电视的色域要小,所以需要将电视信号进行色域转换,同时,色域转换后的信号如果要在设备上颜色复现,还需要进行色域扩展。在液晶时代,核心技术如驱动芯片、液晶面板等被外资控制,我们的发展受制于人,但是在激光电视时代,我们应在核心领域掌握自主知识产权。本论文的研究目的在于将色彩管理算法嵌入到ASIC芯片中,设计出适合于激光显示的专用芯片,为激光平板电视的发展奠定基础。本论文中,首先简单介绍了激光电视的国内外发展情况和色彩管理芯片的现状,然后对激光平板电视的工作原理和优势,色彩管理的基本原理以及优化的实时色域转换算法进行了详细的阐述。在对算法进行分析论证之后,介绍了芯片设计的一般流程和课题开展的思路。采用流水线的方法,利用Verilog HDL硬件描述语言,对色域转换过程中各个模块进行了硬件实现,并通过仿真平台给出各个模块的仿真波形,利用硬件平台进行了FPGA实现。在此基础上,积极研究芯片的后端设计过程,进一步设计出适合于激光显示的专用芯片。通过对本课题的研究,为以后针对激光平板电视设计结构更复杂、功能更强大的专用芯片做出了积极的探索,并对集图像处理和色彩管理于一体的芯片设计提供了借鉴。

全文目录


摘要  8-9
ABSTRACT  9-10
第一章 绪论  10-16
  1.1 研究背景和意义  10-11
  1.2 激光电视的国内外研究现状  11-13
  1.3 色彩管理芯片的现状  13-15
  1.4 论文的主要内容和章节安排  15-16
第二章 激光平板电视的关键技术  16-33
  2.1 激光平板电视的工作原理  16-17
  2.2 激光平板电视的优势  17-18
  2.3 色彩管理的基本原理  18-25
    2.3.1 常用的颜色空间  18-22
    2.3.2 色域转换  22-24
    2.3.3 色彩虚拟扩展  24-25
  2.4 改进的实时色域转换算法  25-33
第三章 芯片的系统设计  33-46
  3.1 芯片设计的一般流程  33-35
  3.2 设计思想和系统架构  35-36
    3.2.1 设计思想  35
    3.2.2 系统架构  35-36
  3.3 具体设计与实现  36-46
    3.3.1 查找表存储模块  37-39
    3.3.2 RAM初始化模块  39-41
    3.3.3 取值译码模块  41-42
    3.3.4 查表模块  42-43
    3.3.5 插值模块  43-44
    3.3.6 行场同步处理模块  44-45
    3.3.7 输出缓冲模块  45-46
第四章 仿真与验证  46-55
  4.1 仿真  46-53
    4.1.1 Testbench仿真  46
    4.1.2 各阶段的仿真波形  46-53
  4.2 验证  53-55
    4.2.1 基于FPGA的验证平台  53-54
    4.2.2 验证过程及结果分析  54-55
第五章 物理实现  55-73
  5.1 环境搭建和工具简介  55-57
    5.1.1 环境搭建  55
    5.1.2 工具简介  55-57
  5.2 逻辑综合  57-64
    5.2.1 逻辑综合简介  57
    5.2.2 逻辑综合流程  57-63
    5.2.3 逻辑综合结果分析  63-64
  5.3 版图设计  64-73
    5.3.1 数据准备  64-65
    5.3.2 布局规划  65-68
    5.3.3 布局  68-70
    5.3.4 时钟树综合  70
    5.3.5 布线  70-71
    5.3.6 物理验证  71-73
第六章 总结与展望  73-74
参考文献  74-77
致谢  77-78
攻读硕士学位期间科研成果及参与项目  78-79
学位论文评阅及答辩情况表  79

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 基本电子电路 > 数字电路 > 逻辑电路
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