超高清HDMI接口音频测试信号源系统实现

随着大尺寸屏显示技术的发展,超高清的图像显示技术逐渐走向成熟。在大规模自动化生产过程中,为了对超高清音、视频处理主板进行测试,需要一种能同时输出音视频信号的测试源。通过对高清多媒体接口(High Definition Multimedia Interface,HDMI)信号传输机制研究,在一个现场可编程逻辑门阵列(Field Programmable Gate Array,FPGA)芯片上,将低码率的音频信号插入到超高清视频数据码流中,设计并实现了超高清HDMI接口的音频测试信号源系统。首先,根据超高清HDMI接口信号的视、音频信号采样频率的比例关系,应用直接频率合成(Direct Digital Synthesizer,DDS)技术,产生对应不同采样频率的并行音频信号;其次将音频信号串行化,整合到视频信号中,送到接口信号转换芯片,输出超高清HDMI接口的音频测试信号。串行音频信号与超高清视频信号相匹配,实现了音、视频的同步传输。仿真与实验结果表明,系统实现了32 kHz、44.1 kHz、48 kHz、96 kHz等采样频率下的0.5~4 kHz的并行音频信号。同时,音频串行码流大于1.024 MHz。该信号源集成在一个FPGA芯片上,节省了专用的音频信号产生及处理芯片,提高了系统集成度。信号源系统已经在相关车间测试,参数满足实际生产要求。

一种组合GAUSS-filter、SOBEL、NMS、OTSU 4种算法的图像边缘检测的FPGA实现

边缘检测是分离图像目标主体和背景的主要依据。通过检测图像上灰度显著变化的像素点集合来确定图像的边缘。目前边缘检测的方法大多综合应用两个算法来提高边缘检测质量。本文在FPGA上综合应用GAUSS-filter、SOBEL、NMS、OTSU等多种算法进行图像边缘检测。将原始采集到的彩色图像转换成灰度图像,先对图像进行高斯平滑处理,消除干扰性噪声;应用SOBEL算法计算图像梯度值,再应用NMS算法处理灰度,挑出轮廓边缘梯度值最大的灰度像素集合;最后应用OTSU算法自适应地确定图像门限阈值进行边缘检测。该方法不仅能刻画出图像的边缘,而且还能对边缘进行细化,实验结果显示对不同的图像都有很好的检测效果。本文所提出的在FPGA上实现的图像边缘检测方法具有准确、实时、高速等特点,能够应用到许多领域中。

高集成度多种格式并行输出的视频测试信号源研制

在大规模自动化生产过程中,为了对不同型号的电视机主板进行测试,需要一种能同时输出不同格式、多种接口、多种分辨率的视频测试信号源。通过对多媒体视频传输原理及不同格式视频接口信号的研究,在一片先进的Artix-7系大规模可编程XC7A100T芯片上,实现了超高清、高清的数字视频HDMI接口信号和模拟标清视频VGA、CVBS、YPRPB格式的信号同时输出。首先,根据视频显示的基本原理,产生对应不同分辨率、不同场频的并行数字视频基带信号。然后,将并行的超高清、高清分辨率的数字视频信号进行并串转化,成为串行的TMDS信号,送到HDMI接口显示;将并行标清分辨率的信号送入调制模块及数模转换转器成为CVBS、VGA、YPRPB格式的模拟视频信号。在一片XC7A100T芯片内将并行的超高清、高清数字信号转换成串行差分TMDS信号,节省了视频信号的并串转换处理芯片,节约了成本。整个系统提高了产生视频测试信号的集成度,减小了测试装备的体积,方便生产视频设备的厂家进行测试。