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1、详细剖析视频显示系统作为消费者，我们对于各种形式的视频系统都已经非常熟悉了。但是从嵌 入式开发人员的角度来看,视频就好像是一张纷繁复杂的网络，里面充满了各 种不同的分辨率、格式、标准与显示等。视频显小:模拟视频显示视频编码器视频编码器可以将数字视频流转换为模拟视频信号。这些视频编码器的输 入一般为ITU-RBT. 656或BT. 601格式的YcbCr或RGB视频流，然后在将输入信 号根据各种不同的输出标准（如NTSC、PAL、SECAM）进行转换。一个主控处理 器可以通过串行接口 （如SPI或喧）来对编码器进行控制，例如可以设置像 素时序、输入/输出格式以及亮度/色度滤波等参数。如下图，常见
2、的编码器结 构框图。视频编码器通常采用以下的一种或几种模拟输出格式。Vaa?RESETCOLORDATAADV7174/ADV7179Teletext 插入块2源管理控制（休眠模式）CGMS 与 WSS插入块YCrCb至YUV转换阵矩ADDSyncADD内插涔8速波器视频时序发生器12c MPU 端 口Burs!苗,实时控制电路U_UXUCLOCKSCLOCK SDAIA ALSB SCRESET/RTCYUV ii RGB 转换101(U”编程色度 滤波器内插器匕叫里沙iE弦/余: DDS娱-O-GND视频编码器框图举例CVBS这个缩写代表 Composite Video Baseband
3、Signal （或 CompositeVideo Blanking and Syncs）,即符合视频基带信号（或复合视频消隐与同 步）。复合视频通过下图（a）中所示的随处可见的黄色RCA插孔来连接。他将 亮度、色度、同步和色彩脉冲信息全都整合到一根电缆内。常见模拟视频连接器S Video使用上图中（b）所示的接头进行连接，可以分别传送亮度和 色度信息化。将亮度信息与色差信号分离开来，可以大幅度改善图像质量，这 也正是S Video连接在当今的家庭影院系统中流行的原因。Componentvideo分量视频，也称为YPbPr,这是YcbCr数字视频的模拟 版本。这种视频格式中，亮度和每个色度通道都
4、是单独传输的，每一个通道都 有自己的时序。这样可以保证模拟传输图像达到最佳的质量。在高端家庭影院 系统中，例如DVD播放器和A/V接收机，这样的分量连接是非常普遍的如上图 （C）O模拟RGB格式中，红、绿、蓝信号具有各自分离的通道。这可以提供与分 量视频相近的图像质量，但它通常用于计算机图形邻域如上图（d）,而分量视 频则主要应用于消费类电工邻域。阴极射线管（CRT）在显示邻域，RGB是计算机显示器和LCD显示器最常用的接口。最古老的计 算机显示器通过3个独立的引脚接来自PC显卡的模拟视频信号，并相应的调节 3个独立的电子枪来产生图像。根据哪个电子束激活了屏幕上的点，该点就会 呈现出红色、绿色
5、、蓝色，或者是这些颜色不同的组合。这一点与模拟电视是 不同的，模拟电视中用的是一个复合信号，所有的颜色信息都叠加到了同一个 输入中，只调节一个电子束。更新一点的计算机显示器使用地（Digital Visual Interface,数字视频接口）,可以接受数字和模拟两种格式的RGB信 号。CRT的显示器的主要优点是成本非常低廉，而且可以比同等尺寸的LCD显示 器产生更多的颜色。另外，与LCD显示器不同的是，CRT显示器可以从任意角 度来看。不过，CRT显示器也有缺点，比如体积庞大、比较笨重、电磁辐射比 较大，而且由于屏幕的闪烁还会引起眼睛疲劳。数字视频显示液晶显示面板（LCD）LCD技术主要有两
6、大类：无源阵列（passive matrix）和有源阵列（active matrix）。无源阵列（常见的类型包括STN,全称为Super Twisted Nematic,即超级扭曲向列，及其衍生类别），是在玻璃衬底上印刷出列引线结构，在另 一块玻璃衬底上印刷出列引线结构，然后组成一种液晶三明治”的结构。这 些行列交叉点就是像素点。因此，为了激活某个像素，时序电路需要为该像素 所在的列供电,同时将该像素所在的行接地。这样，在该像素处的电压差会使 得对应位置的液晶发生变化，于是该点将变为不透明，阻止光线通过。无源阵列技术虽然比较简单，但有一些不足的地方。例如，屏幕刷新时间 相对比较长（这可能会造成
7、快速移动图像出现“拖影”现象）。另外，行列交 叉点处的电压也有可能泄露到临近的像素点，这会在一点程度上造成附近的像 素区域的液晶变得不透明，阻碍光线通过。对于观看者来说，会看到图像迷糊 不清，对比度有所降低。此外，可视角度也相对较小。相比于无源阵列而言，有源阵列LCD技术在这些方面有了大幅度的进步。 在有源阵列LCD技术中，每一个像素点由一个电容和一个晶体管开关构成。这 种结构使之获得了一个更加流行的名称，即“薄膜晶体管液晶显示器” （TFT- LCD） o为了对某个像素进行定位。首先要使能该像素所在的行，然后在所在的 列施加一个电压。这样就会产生一个仅仅隔离感兴趣像素点的效果，而周围的 其他
8、像素不会受到影响。另外，由于控制一个特定像素所需的电速降低了，因 而该像素开关的速度也会更快，从而使得TFT-LCD的刷新速率比无源阵列更 高。更重要的是，通过调节施加在像素上的电压水平可以产生许多离散的亮度 等级。现在，相应于8位的强度信息，可以达到256个亮度等级。要连接到TFT-LCD面板可不简单，因为涉及多种不同的组件。首先，是 LCD面板本身，它里面包含了一个像素阵列，可以用行和列来选通，参考像素 的时钟频率。TFT-LCD的背光常常是CCFL （即冷阴极荧光灯），它激发气体发出亮光， 而产生的热量却非常少。CCFL的优点有：经久耐用，寿命超长以及驱动要求非 常简单直接。必也是一种流
9、行的产生背光的方法，主要用于中小尺寸的液晶 面板，其优点包括成本低廉，工作电压低，寿命长，良好的亮度控制特性。但 是，对于更大的面板尺寸，LED背光的功耗要比CCFL更大。LCD控制器中包含了将输入视频信号转为LCD显示所需格式的绝大多数电 路。通常，这部分电路中包含一个时序发生器，用来控制液晶面板上各个独立 像素的同步信号和时钟信号时序。但是，为了满足LCD面板尺寸和成本方面的 要求，有时候这些时序产生电路需要有外部提供。除了标准的同步和数据线之 外，为了驱动LCD面板各个独立的行和列，也需要一些时序信号。有时候，媒 体处理器中的通用PWM定时器也可以代替这些独立的芯片,以降低系统成本。LC
10、D控制芯片还有一些其他的特性,例如。名（on-screen display）支 持，图像重叠混合、颜色查找表、混色以及图模诡转等。一些比较复杂的LCD 控制芯片，其价格也会非常昂贵，往往超过了和他们相连接的处理器价格。为了给LCD面板提供合适的电压，需要用到一个LCD驱动芯片。这个驱动 芯片在LCD控制器输出和LCD面板之间扮演着“转换器”的角色。行和列一般是独立驱动的，时序信号由时序发生器来控制。液晶必须用周期性的极性翻转 信号来驱动，因为主流电流会给晶体结构带来压力，并最终使晶体退化。所 以，施加在每个像素上的电压极性必须在每一帧、每一行或者每一个像素上发 生变化，具体变化周期因实现的方式
11、而有所不同。媒体设备正朝着更小型、更便宜的方向发展，这一趋势促使人们将上述LCD 系统组件集成到了一起。现在，包含时序发生器和驱动电路的集成TFT-LCD模 块已经出现，仅仅徐亚一条数据总线、时钟/同步信号线和电遮供应即可。另 外，还有些液晶面板没有采用并行数字输入，而是用了复合模拟视频输入方 式。OLED（有机发光二极管）显示 有机发光二极管中的“有机”是针对夹在两 个电极之间的材料而言的。当电荷穿过这一有机材料时，该有机材料就会发 光。这种显示技术目前还是很新的，它有望改善LCD显示存在的一些问题。例 如，它是一种自发光技术，不需要背光。这就是说，这种技术可以大大降低显 示面板的功耗、成本以及重量一OLED面板可以做的非常轻薄。此外，OLED显示 比LCD显示支持更多的颜色，其运动图像显示效果也要优于LCD。更重要的 是，OLED支持很宽的视角，具有很高的对比度。OLED的电子信号和数据接口与 TFT-LCD 类似。尽管有上述诸多优点，但是到目前为止，OLED最大的问题是使用寿命较短 OLED中的有机材料再使用几千小时之后就会损坏，虽说在某些显示器中这个数 字现在已经提高到了超过10000小时一一非常适合于许多便携式多媒体应用。 在有些方面，OLED具有美好的市场前景，例如手机、数码相机以及类似的产 品。不过也非常有可能看到基于OLED技术的电视或者计算机显示器。