一種基于FPGA的立體視頻轉(zhuǎn)換系統(tǒng)研究設(shè)計

　　自由立體顯示器是一種無需佩戴輔助裝置就能觀看三維立體效果的顯示器。由于立體顯示器能夠真實還原三維信息，因此在軍事、商業(yè)、醫(yī)療等領(lǐng)域有著廣闊的發(fā)展前景[1]。

　　隨著立體顯示器研究的不斷發(fā)展，自由立體顯示技術(shù)日趨成熟，不斷涌現(xiàn)出各種新型的立體顯示技術(shù)[1，2]。其中基于視差的立體圖像顯示技術(shù)以實現(xiàn)方便和技術(shù)成熟的優(yōu)點被廣泛應(yīng)用[2]。傳統(tǒng)的立體圖像源通常不能直接用于新型立體顯示器顯示，為立體顯示器提供合適的圖像源成為立體顯示研究的一個重要環(huán)節(jié)。本文介紹一種基于視差原理的立體顯示器的視頻轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，它能夠?qū)⒁延械牧Ⅲw視頻格式轉(zhuǎn)換成所需的視頻格式。

　　基于視差的立體顯示器需要在屏幕上同時顯示一對立體圖像，因此顯示器所需的圖像格式也不同于平面顯示器。本文將以輸入左右格式（Side-by-Side）的視頻信號為例，詳細描述該信號格式轉(zhuǎn)換為一種液晶立體顯示器格式的設(shè)計與實現(xiàn)。該系統(tǒng)以FPGA為核心，采用全數(shù)字的數(shù)字視頻口DVI（Digital Visual Interface）作為液晶顯示器的視頻接口，并且使用一片DDR SDRAM構(gòu)建了高速的幀緩存系統(tǒng)，保證了數(shù)據(jù)的實時處理。系統(tǒng)可以工作在2D和3D模式下，實現(xiàn)顯示器的平面/立體兼容，在1 280×1024@60 Hz的19寸立體顯示器上工作穩(wěn)定，滿足系統(tǒng)要求，通用性很好。

　　1 系統(tǒng)設(shè)計

　　1.1 目標(biāo)視頻格式

　　目前存在大量左右格式的立體圖像和視頻。所謂的左右格式，就是在一幅完整的圖像上，將一對立體圖像平行放置在圖像的左半邊和右半邊，如圖1(a)所示。觀看者左眼只看到左邊的圖像，右眼只看到右邊的圖像時就能看到立體圖像。一種基于液晶和視差原理的自由立體顯示器，將左右圖像分別放在亞像素列的偶數(shù)列和奇數(shù)列。以屏幕分辨率為1280×1024為例，原圖第0~639列為左圖，640~1279為右圖，則第0列和第640列像素組成變換后圖像的第0列和第1列；第1列和第641列組合為第2第3列……依次類推。組合的方式為交換對應(yīng)像素的綠色分量。合成后的效果如圖1（b）所示，左右圖像的亞像素在水平方向間隔排列。