[發明專利]一種基于視頻幀的超高清視頻顯示系統及方法

在審

• 申請號: 201410236356.5
• 申請日: 2014-05-29
• 公開（公告）號: CN104038719A
• 公開（公告）日: 2014-09-10
• 發明（設計）人: 薛永林;邱衛華;孫樂民
• 申請（專利權）人: 清華大學;四川長虹電器股份有限公司
• 主分類號: H04N7/01
• 分類號: H04N7/01;H04N7/015
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 李迪

1.一種基于視頻幀的超高清視頻顯示系統，其特征在于包括：

數字信號處理單元和現場可編程門陣列單元；

所述數字信號處理單元、所述現場可編程門陣列單元和超高清顯示屏幕依序通信連接；

所述數字信號處理單元將視頻數據解碼后發送至所述現場可編程門陣列單元，所述現場可編程門陣列單元對解碼后的視頻數據進行時序控制處理后發送至所述超高清顯示屏幕顯示。

2.如權利要求1所述的超高清視頻顯示系統，其特征在于，所述現場可編程門陣列單元包括：輸入緩沖隊列模塊、存儲控制器模塊、存儲模塊、輸出緩沖隊列模塊、亮度色度轉換模塊以及輸出模塊；

所述輸入緩沖隊列模塊、所述存儲控制器模塊、所述輸出緩沖隊列模塊、所述亮度色度轉換模塊、所述輸出模塊依序通信連接，所述存儲模塊與所述存儲控制器模塊雙向通信連接，

所述輸入緩沖隊列模塊接收視頻數據后寫入輸入緩存隊列并發送視頻數據至所述存儲控制器模塊，所述存儲控制器模塊將視頻數據寫入存儲模塊中；所述存儲控制器模塊讀取所述存儲模塊的視頻數據寫入所述輸出緩存隊列；所述亮度色度轉換模塊從所述輸出緩存隊列模塊中讀出視頻像素的亮度與色度數據矩陣計算，轉換為視頻像素的RGB數據發送至輸出模塊，所述輸出模塊發送視頻數據至所述超高清屏幕。

3.如權利要求2所述的超高清視頻顯示系統，其特征在于，所述輸入緩沖隊列模塊和所述輸出緩沖隊列模塊主要包括雙時鐘隊列和控制邏輯。

4.如權利要求1所述的超高清視頻顯示系統，其特征在于，所述現場可編程門陣列單元還包括幀控制模塊；

所述幀控制模塊分別與所述輸入緩沖隊列模塊、所述輸出緩沖隊列模塊通信連接；

所述幀控制模塊輸入緩沖隊列模塊向存儲控制器模塊輸入的數據所處的視頻幀序號以及輸出緩沖隊列從存儲控制器模塊讀出的數據所處的視頻幀序號，控制輸出緩沖隊列從存儲控制器模塊讀出幀數據的速度。

5.如權利要求1所述的超高清視頻顯示系統，其特征在于，所述數字信號處理單元通過PCI-Express總線與現場可編程門陣列單元通信連接。

6.一種應用權利要求1-5任意一項所述超高清視頻顯示系統的超高清視頻顯示方法，其特征在于，包括如下步驟：

對超高清視頻解碼；

對超高清視頻數據組幀并傳輸至輸入緩沖隊列；

按寫入請求和輸出請求向存儲單元寫入或讀取視頻數據；

讀輸出緩沖隊列視頻數據的每個像素的亮度色度值；

對讀取的單個像素的亮度色度值矩陣計算轉換為對應像素的RGB值；

將RGB視頻數據和視頻同步信號傳輸至屏幕。

7.如權利要求6所述的超高清視頻顯示方法，其特征在于所述對超高清視頻數據組幀的步驟進一步包括：

以超高清視頻幀為單位，組幀方式為數據幀內前部地址內存入一幀視頻的連續亮度數據，后部地址內存入一幀視頻的連續色度數據組幀，根據地址從前向后傳輸數據。

8.如權利要求6所述的超高清視頻顯示方法，其特征在于，所述超高清視頻顯示方法還包括對視頻數據時序控制的步驟，具體包括：

根據輸入緩沖隊列輸入的視頻數據所處的視頻幀序號及輸出緩沖隊列讀出的視頻數據所處的視頻幀序號，控制輸出緩沖隊列從讀出幀數據的速度。

9.如權利要求6所述的超高清視頻顯示方法，其特征在于，所述對讀取的單個像素的亮度色度值矩陣計算轉換為對應像素的RGB值的步驟進一步包括：

按照顯示時序，從輸出緩沖隊列中讀出亮度與色度值；

調用四個轉換模塊并行計算；

每個轉換模塊內放置三個轉換矩陣，每個矩陣延時一個時鐘周期；兩次并行計算，

通過移位后將矩陣中的小數轉換為整數，計算出結果后再進行移位得到相應的RGB值。

10.如權利要求6所述的超高清視頻顯示方法，其特征在于，所述將RGB視頻數據和視頻同步信號傳輸至屏幕的步驟進一步包括：

接收從亮度色度轉換模塊傳入的4個像素的RGB值；

按照JEIDA標準，將每個像素的各個比特位以及行場同步、數據有效位映射到LVDS信號格式的每個比特位上；

加上像素時鐘后，通過LVDS接口傳輸到后端的超高清顯示屏顯示。