Afi şaje video

1. Afişaje video Petre Ogruţan, ianuarie, 2012

2. AfişajeDefiniţie şi istoric Definiţie: LCD-ul este un dispozitiv de modulare electronică a luminii, dispus între plane transparente înguste plasate în faţa unei surse de lumină. Istoric În 1888 Friedrich Reinitzer a descoperit natura cristalelor lichide în colesterolul extras din morcovi. În 1936 compania Marconi Wireless Telegraph a înregistrat primul patent de utilizare a cristalelor lichide în afişaje. În 1964 a fost creat primul LCD (liquid crystal display) de către George Heilmeier în SUA, iar autorul este considerat inventatorul LCD-urilor. În 2007 pentru prima dată numărul de televizoare LCD vândute a fost mai mare decât numărul de televizoare cu tub cinescop (CRT, Cathode Ray Tube).

3. Principiul de funcţionare pentru afişajele LCD Cristalele lichide (substanţe lichide cu structură cristalină) pot fi orientate în funcţie de câmpul electric aplicat. Astfel, dacă alinierea este orizontală lumina este blocată iar dacă alinierea este verticală lumina poate trece. Câmpul electric este aplicat cu ajutorul unui electrod transparent situat în partea superioară a afişajului şi o arie de tranzistori care formează suprafaţa activă a afişajului. Comanda tranzitorilor realizează orientarea cristalelor lichide situate între electrozi. Lumina din spate este realizată cu tuburi cu descăracre în gaze sau cu diode LED.

4. Afişajele LCD color În afişajele LCD color fiecare pixel este împărţit în 3 celule sau subpixeli, colorate în culorile fundamentale Roşu, Albastru şi Verde (RGB). Fiecare nuanţă se poate realiza prin combinarea acestor culori fundamentale în diferite proporţii. Modul de realizare a unor litere colorate prin selectarea subpixelilor de o anumită culoare Forma subpixelilor Interfaţa de transmisie a informaţiei video de la calculator la monitorul LCD este numită VGA. Informaţia digitală din calculator este transformată în informaţie analogică prin convertoare analog digitale şi transmisă spre monitor. Dacă fiecare culoare este stocată într-un registru pe 8 biiţi atunci se pot afişa pentru fiecare culoare 28 nuanţe, ceea ce dă un total de 224 nuanţe / punct afişat.

5. Caracteristici principale 1.Rezoluţia reprezintă numărul de puncte care pot fi afişate pe orizontală şi verticală, de exemplu 1024x768. Monitoarele LCD au o rezoluţie nativă la care imaginea are cea mai bună calitate. 2.Dimensiunea, reprezentată prin diagonala suprafeţei vizibile, dată în cm sau inch. 3. Dimensiunea punctului (Dot Pitch) este distanţa între mijlocul a doi pixeli adiacenţi. Cu cât este mai mică cu atât granularitatea afişajului este mai mică şi imaginea mai bună. 4.Timpul de răspuns este timpul necesar pentru schimbarea culorii unui pixel. Valoarea dată în catalog este a timpului necesar pentru schimbarea de la alb la negru sau între 2 nuanţe de cenuşiu (cu o valoare mai mică). Se consideră că un timp de răspuns de la alb la negru de 8ms sau de 4ms între 2 nuanţe de cenuşiu este acceptabil pentru toate aplicaţiile. 5.Unghiul de vedere este unghiul maxim în care o persoană poate să ditingă imaginea. Cu cât este mai mare cu atât monitorul/ televizorul sunt mai bune. Pe măsura îmbunătăţirii tehnologiei acest unghi s-a mărit permanent. Un exemplu de 2 notebook-uri IBM cu unghiuri diferite de vedere este dat în figură.

6. Caracteristici principale 6.Luminozitatea este cantitatea de lumină emisă de afişaj care trebuie să fie mare, o valoare de 450cd/m2 fiind suficientă. 7.Contrastul este raportul între luminozităţile celei mai luminate imagini şi a celei mai întunecate, valori uzuale fiind între 1000:1 şi 5000:1. 8.Aspectul este raportul între lăţime şi înălţime, de exemplu 4:3 sau 16:9. Al doilea rormat este formatul Wide care s-a răspândit la monitoare şi televizoare. 9.Rata de reîmprospătare este numărul de schimbări ale imaginii pe secundă. Această rată este de 100Hz în ţările europene (PAL/SECAM) şi 120Hz în SUA (NTSC). La un monitor rata de reîmprospătare se poate modifica din softul calculatorului gazdă. 10.Numărul de pixeli defecţi care se doreşte să fie 0. Din cauza unor tranzistori defecţi pe substratul de siliciu (Wafer) unii pixeli de pe afişaj sunt stinşi sau aprinşi permanent. Producătorul nu vrea să arunce circuitele cu câţiva tranzistori defecţi aşa că se acceptă un număr de pixeli defecţi, funcţie de producător. Există diferite clase de afişaje, de exemplu A+ nu are pixeli defecţi dar preţul este ceva mai mare.

7. Exemple Afişaj monocrom grafic (128x64) cuplat la microcontroller (realizare la proiect de diplomă) Afşaj monocrom în mod caracter LCD TV 40-Inch with EN-VTM Picture Processing Technology, Display Aspect Ratio 16:9, Display Resolution 1366 x 768, Brightness (cd/m2) 450, Panel Contrast Ratio 3000:1, Viewing Angle Horizontal/Vertical 178/178, Response Time (Gray to Gray) 8ms

8. Exemple Cabina unui Airbus A380 echipată cu afişaje LCD

9. Afişaje cu plasmă Afişajul monocrom cu plasmă a fost inventat la universitatea din Illinois în 1964 de către Donald Bitzer şi studentul Robert Wilson. Monitorul lor este prezentat în figură. Cercetările au fost preluate de studentul Larry Weber şi în 1970 a înregistrat 15 patente în acest domeniu. În 1992 Fujitsu a introdus primul monitor de 22 inch color, după care dimensiunea ecranului a crescut permenent. Astfel în 2008 a fost prezentat monitorul cu diagonala de 150 inch (381cm). Faţă de LCD-uri afişajele cu plasmă oferă o luminozitate superioară (contrastul poate ajunge la 1.000.000:1), unghi de vedere mai mare, culori mai vibrante, timp de răspuns mai bun. Ca dezavantaje se poate menţiona că reflectă mai puternic lumina ambientală, timpul de viaţă este mai scăzut (20 de ani până la înjumătăţirea luminozităţii) şi consumul de curent este mai mare.. Preţul face ca afişajele cu plasmă să fie mai competitive la dimensiuni mari ale ecranului. Astfel în 2008 în primul trimestru în SUA au fost vândute 22 mil. televizoare CRT, 21 mil. LCD şi 3 mil. cu plasmă.

10. Afişaje cu plasmă - Principiu de funcţionare Pixelul este o celulă umplută cu un gaz (xenon, neon sau argon), celulele fiind situate între două plăci de sticlă. Electrozii sunt situaţi în faţa şi în spatele celulei. Electrodul din faţă este un electrod transparent şi este situat pe o insulă izolatoare, iar electrozii din spate sunt electrozi de adresă. Circuitul electronic de comandă crează o diferenţă de potenţial între electrozi care ionizează gazul şi produce plasma. În afişajele color fiecare celulă este formată din trei subcelule sau subpixeli, ca la LCD. Subcelula are pereţii acoperiţi cu fosfor în culorile fundamentale, R, G. B. Plasma, prin ionii emişi determină ca fosforul să emită lumină în culoarea subpixelului.

11. Afişaje cu plasmă - defecte Un defect al afişajelor cu plasmă este imaginea fantomă. Această imagine apare acolo unde sunt zone grafice cu imagine fixă, ca în tabela de afişaj din figură. Celula de plasmă este permanent aprinsă ceea ce duce la scăderea luminozităţii şi la urme pe afişaj. Alte dezavantaje sunt legate de faptul că procesul de fabricaţie duce la încălzirea globală din cauza gazelor utilizate. Consumul de energie este mai mare decât al afişajelor LCD.

12. Exemplu Principiu: plasmă Rezoluţia: 1365 x 768 Contrast: 15,000:1 Număr de culori: 18 bit

13. Proiectoare LCD Istoric  Proiectorul LCD a fost inventat de studentul Gene Dolgoff la New York în 1984 care a avut de găsit soluţii la realizarea unei surse de lumină puternică şi a unui panou LCD transparent pentru modularea luminii. Caracteristici • Luminozitatea este între 1500 şi 4000 lumeni • Contrastul poate ajunge până la 70.000:1 • Rezoluţia nativă este de regulă 800x600 Dezavantajul major al proiectoarelor LCD este preţul mare al becului (Metal Halide) şi durata de viaţă destul de scurtă.

14. Proiectoare LCD Lumina este geneartă de un bec puternic, apoi este polarizată, oglinzile semitransparente realizând descompunerea luminii în cele 3 componente de culoare fundamentale R, G, B. Fiecare culoare trece printr-un LCD transparent pe care sunt afişaţi pixelii din culoarea respectivă. Culorile recompun lumina albă printr-o prismă polarizată.

15. Introducere în controllere grafice

16. Controllere grafice Sarcinile de desenare grafică se împart între microprocesorul calculatorului gazdă şi controllerul video situat pe placa grafică. Cu cât controllerul video este mai puternic şi are mai multă memorie pe placa grafică cu atât microprocesorul va fi mai liber să realizeze alte sarcini, viteza calculatorului crescând. Controllerele video actuale se cuplează pe placa de bază prin interfaţa PCIe. Cuplarea monitorului se realizează printr-o interfaţă VGA, cu semnale de tip analog sau DVI cu semnale de tip digital.

17. Reprezentarea 3D Procesul de reprezentare al unui obiect este compus din mai multe faze succesive: ·        Reprezentarea internă a obiectului, care înseamnă că obiectul este descompus în elemente numite primitive 3D. Fiecare primitivă este tratată separat. ·        Fiecare primitivă este descompusă în faţete poligonale (în triunghiuri) care sunt numite primitive 2D. ·        Se introduce coordonata z care reprezintă depărtarea unui punct faţă de observator şi în funcţie de care se ascund liniile din spate, invizibile observatorului. ·        Umbrirea plată înseamnă atribuirea unei culori fiecărui triunghi în funcţie de orientarea sa faţă de sursele de lumină. Umbrirea Gouraud asociază culori diferite punctelor situate în acelaşi triunghi. ·        Texturarea înseamnă aplicarea unui desen periodic pe fiecare primitivă a obiectului cu scopul de a sugera materialul şi natura obiectului.

18. DREQ DACK Date 32 biţi MC Controller video Display analog sau digital Date Adrese Memoria MC Memoria video (integrată sau externă) Cadre Texturi 3D 4 nivele Schema bloc de conectare între MC şi controllerul video Între MC şi controllerul video datele se pot transfera programat sau prin DMA. O imagine poate fi creeată: ·        prin intermediul MC şi transferată prin DMA în memoria video de unde este afişată ·de controllerul video prin instrucţiuni grafice trimise de MC.

19. Instrucţiuni grafice Controllerele grafice au integrate instrucţiuni grafice de desenare pentru: ·        În 2D se pot desena linii simple, linii multiple, triunghiuri pline sau goale, poligoane, caractere. Se pot defini zone de decupare şi copiere. ·        În 3D se pot desena puncte, linii, linii multiple, triunghiuri, poligoane. Coordonata verticală pentru reprezentarea 3D este z, de aceea funcţia circuitului care gestionează ascunderea liniilor din spate se numeşte buffer-are z. Funcţiile 3D sunt completate cu funcţii de umbrire (umbrire Gouraud). ·        Zone din imagine se pot copia ca format bitmap între nivelele de afişare. Acestor bitmap-uri li se pot aplica transformări aritmetice. ·        Desenare de zone bitmap şi memorarea lor, un exemplu de aplicaţie fiind definirea de fonturi noi ·        Se pot defini şi desena 2 cursoare, controlate individual. ·        Liniile se pot desena cu diferite forme şi de diferite grosimi. Imaginile pot fi corectate în mai multe feluri: ·        Filtrul antialiere elimină efectul de trepte în linia oblică ·        Modulul alpha blending creează imagini transparente, utile în afişarea multi nivel. ·        Corecţia gamma pentru a compensa eroarea de percepţie a luminozităţii. Aplicarea texturilor înseamnă asocierea unui bitmap unei figuri desenate ţinând cont de mărimea, poziţia şi perspectiva figurii.

20. Transformări geometrice Modul de desenare Comanda de desenare Modul de transformări geometrice Un modul de transformări geometrice care conţine 2 unităţi în virgulă flotantă asigură un set de transformări cum ar fi: scalare, rotire sau deplasare asupra figurilor desenate Un triunghi poate fi desenat când comanda de desenare vine direct în modulul de desenare sau poate fi transformat geometric. În exemplu s-a realizat o mărire şi o rotire a triunghiului.

21. Nivelul 0 este semitransparent şi ca urmare este vizibil ceea ce este afişat pe nivelul 1. Nivel 0 Nivel 1 Nivel 2 Nivel 3 Nivel 4 Fond Gestionarea transparenţei Nivelele pot fi transparente prin activarea sistemului alpha blending . Transparenţa unui nivel poate fi comandată de pixelii corespondenţi din alt nivel, obţinându-se o imagine cu transparenţă variabilă. Principiul afişării pe 6 nivele este prezentat în figura următoare: Copierea de imagini bitmap se poate face prin intermediul unor măşti de transparenţă alpha blending. Astfel, în figura de sus dreapta imaginea sursă este un poligon iar masca dreptunghiulară de transparenţă are un anumit gradient de modificare a transparenţei. După aplicarea măştii, imaginea rezultată este un poligon cu gradient de transparenţă.

22. Exemplu: harta de navigaţie În figura următoare este dată imaginea unei hărţi a oraşului afişată pe un display prin alpha blending. Se observă şi cursorul care este desenat pe un nivel diferit:

23. Umbra este desenată în funcţie de perspectivă şi iluminare. Intersecţie de linii la aceeaşi adâncime Conexiune cu triunghi care ţine cont de adâncime Intersecţie de linii la adâncimi diferite Conexiune simplă Umbrire Aceste controllere pot realiza umbrirea hardware folosind coordonata z pentru a diferenţia obiectul de umbră, figura alăturată: Liniile pot fi asociate cu informaţia de adâncime (coordonata z) pentru a desena corespunzător intersecţiile

24. MB87P2020 Jasmine MB87J2120 Lavender SDRAM integrat (Jasmine) sau exterior (Lavender) Controller SDRAM Filtru antialiere AAF DAC video Video analogic Video digital Procesor de pixeli PP Unitatea de acces la memorie DIPA Procesor grafic GPU Interfaţă video de achiziţie YUV/ RGB (VIC) Interfaţa cu MC Interfaţă serială Microcontroller MB91xxxx Scalare video VPX 3220A SPB Magistrala utilizator ULB Cameră video Controllere grafice FUJITSU Jasmine şi Lavender(GDC) Jasmine şi Lavender sunt controllere grafice (GDC graphic Display Controller) interfaţabile direct cu familia MC pe 32 de biţi (MB91xxxx) care pot controla monitoare LCD şi CRT atât printr-o interfaţă analogică (RGB) cât şi una digitală. Traficul de date cu MC este redus din cauza instrucţiunilor procesorului grafic. Jasmine are integrat 1M octet SDRAM iar Lavender nu are integrată memorie şi în exterior admite conectarea a 8M octeţi SDRAM.

25. MB87P2020 Jasmine MB87J2120 Lavender SDRAM integrat (Jasmine) sau exterior (Lavender) Controller SDRAM Filtru antialiere AAF DAC video Video analogic Video digital Procesor de pixeli PP Unitatea de acces la memorie DIPA Procesor grafic GPU Interfaţă video de achiziţie YUV/ RGB (VIC) Interfaţa cu MC Interfaţă serială Microcontroller MB91xxxx Scalare video VPX 3220A SPB Magistrala utilizator ULB Cameră video Procesorul de pixeli

26. Procesorul de pixeli Comenzile executate de procesorul de pixeli sunt: a.Comenzi de desenare: ·        DwLine- desenează linia ·        DwRect- desenează arii dreptunghiulare ·        DwPoly- desenează poligon b.Comenzi bitmap: ·        PutBM- scrie bitmap necompresat în RAM-ul video ·        PutCP- scrie bitmap compresat RLE (Run Length Encoded) în RAM-ul video c.Comenzi pixel (executate de MAU): ·        PutPixel- setează un pixel ·        PutPxFC- setează un pixel cu o culoare ·        XchPixel- citeşte/ modifică/ scrie un pixel ·Observaţie Codarea RLE este o tehnică de codare fără pierderi, foarte simplă dar care nu asigură un grad de comprimare prea mare. Prin codare RLE se taie toate valorile care se repetă şi se înlocuiesc cu un cod şi numărul de repetări. De exemplu şirul LLLLSSSRRRR se înlocuieşte cu #4L#3S#4R, considerând caracterul # ca şi cod care indică repetarea.

27. Xmin Xmax Ymin Ymax Oglindire pe axa X Oglindire pe axa Y Oglindire pe axa X şi pe axa Y Generarea obiectelor simetrice Un obiect simetric se poate desena transferând date doar pentru o parte a lui, celelate părţi construindu-se prin oglindire. Se poate desena doar un sfert de cerc (coordonatele Xmin, Xmax, Ymin, Ymax), după care o oglindire pe axa X desenează un sfert de cerc (cel din dreapta), o oglidire pe axa Y desenează sfertul de jos iar oglindirea pe după ambele axe realizează ultimul sfert. Axele de oglindire pot fi definite prin regiştrii de coordonate X şi Y de stop.

28. Reprezentarea datelor în GDC MB87P2020 Jasmine MB87J2120 Lavender SDRAM integrat (Jasmine) sau exterior (Lavender) Controller SDRAM Filtru antialiere AAF DAC video Video analogic Video digital Procesor de pixeli PP Unitatea de acces la memorie DIPA Procesor grafic GPU Interfaţă video de achiziţie YUV/ RGB (VIC) Interfaţa cu MC Interfaţă serială Microcontroller MB91xxxx Scalare video VPX 3220A SPB Magistrala utilizator ULB Cameră video

29. 31 26 20 15 0 Roşu (5 biţi) Verde (6biţi) Albastru (5 biţi) Primul pixel Al doilea pixel 31 23 15 7 Roşu (8 biţi) Verde (8biţi) Albastru (8 biţi) - Reprezentarea datelor în GDC Informaţia de culoare poate fi reprezentată astfel: -RGB 888, 3 octeţi de culoare / pixel (denumirea arată numărul de biţi prin care se reprezintă fiecare culoare) -RGB 565, RGB 555, 2 octeţi de culoare / pixel -Bpp1 (o culoare pe bit, codificare în cadrul comenzii), Bpp2, Bpp4, Bpp8 (2, 4, 8 biţi de culoare / pixel) codificarea se face cu un octet de culoare / pixel. Bpp înseamnă Bit Per Pixel Exemplu de format de comandă de la microcontroller la GDC: -instrucţiunea PutPixel are codul 07H, apoi adresa pixelului (32 de biţi) şi culoarea în RGB 888 înseamnă 3x8 biţi. Efectul instrucţiunii (care este trimisă de MC prin ULB) este apariţia unui pixel pe ecran, cu coordonatele şi culoarea specificate. Formate de stocare în memoria SDRAM ·Format “True Colour” RGB 888, 8 biţi /culoare (24 de biţi /punct= 224 nuanţe /punct) ·        Format “High Colour” RGB 565 (5 biţi pentru roşu, 6 biţi pentru verde, 5 biţi pentru albastru adică 216 nuanţe / punct)

30. MB87P2020 Jasmine MB87J2120 Lavender SDRAM integrat (Jasmine) sau exterior (Lavender) Controller SDRAM Filtru antialiere AAF DAC video Video analogic Video digital Procesor de pixeli PP Unitatea de acces la memorie DIPA Procesor grafic GPU Interfaţă video de achiziţie YUV/ RGB (VIC) Interfaţa cu MC Interfaţă serială Microcontroller MB91xxxx Scalare video VPX 3220A SPB Magistrala utilizator ULB Cameră video Filtrul antialiere AAF

31. Controller SDRAM SDC validare Unitate antialiere MUX Interfaţă de control AAF Procesor de pixeli PP ULB User Logic Bus Filtrul antialiere AAF Anumite date nu trebuie să treacă prin AAF, cum sunt formatele Bpp. Cele două MUX-uri asigură o cale directă între PP şi SDC, în acest caz unitatea antialiere fiind oprită automat din motive de economie de energie. Comanda de validare precum şi controlul AAF se fac prin interfaţa de control. Dacă AAF este invalidat şi transferurile cu memoria se fac mai repede pentru că se inserează mai puţine stări de WAIT. Antialierea este folosită pentru a reduce efectul de scară al linilor desenate cu o anumită rezoluţie şi se aplică la marginea unei linii sau a unui obiect desenat. Antialierea se realizează prin supraeşantionarea virtuală, adică mărirea de 2 ori în ambele dimensiuni a rezoluţiei. Imaginea este reconvertită la rezoluţia normală prin medierea valorii pixelilor de la margine.

32. MB87P2020 Jasmine MB87J2120 Lavender SDRAM integrat (Jasmine) sau exterior (Lavender) Controller SDRAM Filtru antialiere AAF DAC video Video analogic Video digital Procesor de pixeli PP Unitatea de acces la memorie DIPA Procesor grafic GPU Interfaţă video de achiziţie YUV/ RGB (VIC) Interfaţa cu MC Interfaţă serială Microcontroller MB91xxxx Scalare video VPX 3220A SPB Magistrala utilizator ULB Cameră video Unitatea de acces la memorie DIPA

33. SDRAM DIPA Interfaţa SDRAM Configurare Indirect Pysical Memory Access IPA Direct Pysical Memory Access DPA FIFO intrare FIFO ieşire ULB Unitatea de acces la memorie DIPA DPA este folosit la mapare directă a memoriei RAM video în spaţiul MC (se folosesc semnale de CS pentru selecţia GDC şi astfel circuitul se mapează într-un bloc de memorie externă). Transferul de date se poate face pe 32, 16 sau 8 biţi. Fiecare acces singular (de un cuvânt) trebuie arbitrat, de aceea transferul este lent. IPA are avantajul accesului fizic prin buffer-are. Adresa fizică este transferată ca şi parametru prin magistrala de date. Blocurile de date se transferă sub forma adresei de start , a lungimii blocului, apoi datele. Viteza de transfer este mai mare. IPA se foloseşte la comenzile PutPA (scriere adresă şi date prin FIFO) şi GetPA (citire n cuvinte prin FIFO). Scopul unităţii de acces la memorie este de a realiza accesul la memoria SDRAM fără să fie folosit procesorul de pixeli.

34. MB87P2020 Jasmine MB87J2120 Lavender SDRAM integrat (Jasmine) sau exterior (Lavender) Controller SDRAM Filtru antialiere AAF DAC video Video analogic Video digital Procesor de pixeli PP Unitatea de acces la memorie DIPA Procesor grafic GPU Interfaţă video de achiziţie YUV/ RGB (VIC) Interfaţa cu MC Interfaţă serială Microcontroller MB91xxxx Scalare video VPX 3220A SPB Magistrala utilizator ULB Cameră video Controller de interfaţă video VIC

35. Controller de interfaţă video VIC Are scopul de a achiziţiona date video în mod sincron, tactul de pixel fiind generat de un circuit extern. Circuitul extern converteşte semnalul video analogic în semnal digital, unele circuite având posibilitatea de control al calităţii imaginii, redimensionare, filtrare, antialiere şi conversie între formatele YUV şi RGB. Transferul de date se poate face pe 8 biţi sau pe 16 biţi (Port A şi Port B), iar formatele admise sunt: RGB 555, 565, 888, YUV 444, 655, 555, 422. Porturile de acces sunt porturile A şi B, fiecare d 8 biţi, iar transferul se poate face printr-un singur port (Port A) sau prin 2 porturi. Transferurile pot fi pe un singur front al tactului sau pe ambele fronturi. Modul CCIR, în acest mod informaţiile de control sunt incluse în fluxul de date. Standardul CCIR/PAL (International Radio Consultative Committee) specifică un număr de 625 linii /cadru şi 25 cadre /s. Fiecare cadru este împărţit în 2 câmpuri, fiecare de 312,5 linii, numite câmp par şi câmp impar. Rata este de 50 de câmpuri/s. Prin întreţesere liniile pare şi cele impare alternează. Începutul unei linii este marcat de un impuls de sincronizare (numit orizontal, H) iar începutul unui câmp de un impuls de sincronizare (numit vertical, V). Sunt 625 de impulsuri H/cadru şi 50 de impulsuri V/s.

36. Procesorul grafic GPU şi spaţiul culorilor MB87P2020 Jasmine MB87J2120 Lavender SDRAM integrat (Jasmine) sau exterior (Lavender) Controller SDRAM Filtru antialiere AAF DAC video Video analogic Video digital Procesor de pixeli PP Unitatea de acces la memorie DIPA Procesor grafic GPU Interfaţă video de achiziţie YUV/ RGB (VIC) Interfaţa cu MC Interfaţă serială Microcontroller MB91xxxx Scalare video VPX 3220A SPB Magistrala utilizator ULB Cameră video

37. Data Fetch Unit DFU Color Conversion Unit CCU Line Segment Accumulator LSA Bitstream Formatter BSF Date din SDRAM Video digital Procesorul grafic GPU DFU (Data Fetching Unit) interacţionează cu controllerul SDRAM (SDC) pentru a transfera date din memoria RAM video în pipeline. DFU conţine un buffer FIFO de 4K biţi pentru a uniformiza transferul datelor (memoria RAM video fiind accesată din mai multe locuri). Date (pixeli) din nivele diferite afişate simultan (imagini suprapuse) sunt extrase secvenţial din memorie şi sunt puse în FIFO. De acolo datele sunt transmise către CCU şi LSA. CCU (Color Conversion Unit) converteşte spaţiul de culoare al nivelelor într-un spaţiu de culoare comun. Modulul de conversie a culorilor conţine o tabelă de conversie numită CLUT (Colour Look Up Table). Datele pot trece prin CLUT sau nu. CLUT este folosită pentru a converti nivelele cu adâncime de culoare mică în adâncime de culoare mare. În CCU se pot transforma formatele YUV în RGB şi se pot realiza corecţii gamma neliniare. Modulatorul DRM (Duty Ratio Modulator) asigură afişarea cu nuanţe de gri sau culoare (pseudonuanţe) pentru datele cu puţini biţi de culoare. LSA (Line Segment Accumulator) realizează ordinea nivelelor în afişare (până la 4 nivele). Datele din nivelele care se afişează sunt scrise secvenţial în LSA de la planul de jos (spate) înspre planurile de sus (faţă). BSE (Bit Stream Formatter) pregăteşte datele pentru a fi trimise spre display în mod digital sau analogic şi asigură semnalele de sincronizare.

38. Spaţiul logic de culoare Spaţiul intermediar de culoare Spaţiul fizic de culoare DRM BSF DAC MONITOR CLUT Video RAM YUV -RGB Tabel Gamma Semnale de sincronizare Conceptul de spaţiu al culorilor În GDC un pixel se stochează în memoria video RAM cu diferite formate, alocându-se 2, 4, 8, 16 sau 24 de biţi pentru un pixel. Formatul de culoare poate fi diferit pentru nivele (plane) diferite. Spaţiul de culoare definit de aceşti biţi se numeşte spaţiu logic de culoare. Monitoarele pe care se afişează imaginea pot avea adâncimi de culoare diferite de cele definite în spaţiul logic, de aceea spaţiul afişabil se numeşte spaţiu fizic de culoare. Spaţiul logic trebuie făcut să se potrivească cu spaţiul fizic, de aceea s-au integrat în GDC blocuri ca şi CLUT, matricea de conversie YUV- RGB şi modulatorul DRM, care realizează o reprezentare intermediară numită spaţiu intermediar de culoare.

39. Sursa CCFL OFF IGNIT FET1 FET2 GDC Control Sursa de înaltă tensiune 2xFET SYNC GPU DISPLAY Video Modulul de comandă al afişajelor fluorescente cu catod rece CCFL Acest modul este folosit pentru a comanda sursa de alimentare în comutaţie şi circuitul de ionizare al afişajului în scopul obţinerii unei luminozităţi ajustabile într-o gamă largă. Circuitul CCFL realizează o modulare în durată a iluminării prin controlul tranzistorilor FET complementari din sursa de înaltă tensiune. Semnalele de aprindere (IGNIT) şi stingere (OFF) controlează aprinderea şi stingerea afişajului în timpul afişării.

40. SDRAM opţional Date 32 de biţi Adrese 12 biţi Comenzi şi stări 8 biţi MB91F361 Magistrala externă GDC Date 32 de biţi Adrese 32 de biţi RESET WRX CSX RDX RDY CLK INT DREQ DACK Display analogic R G B Video input 5V 3,3V 2,5V Sursa de alimentare Cuplarea unui GDC la un microcontroller MB91F361

41. Unelte de dezvoltare Fujitsu pune la dispoziţia utilizatorilor 2 variante de dezvoltare a aplicaţiilor cu controllere grafice: 1.Placa cu microcontroller pe 32 de biţi la care se poate adăuga prin conectori o placă cu controller grafic. Plăcile grafice pot fi echipate cu controllere grafice Cremson, Scarlet, Lavender sau Jasmine 2. Placa PCI pentru dezvoltarea de aplicaţii pe calculatoare PC. Există plăci PCI pentru Cremson, Scarlet, Lavender şi Jasmine

42. Unelte de dezvoltare Din punct de vedere software se pun la dispoziţia utilizatorilor drivere grafice în 2 variante: ·        Drivere pentru WINDOWS ·        Drivere pentru aplicaţii integrate (embedded) Aceste drivere fac legătura între software-ul de aplicaţie şi GDC. Un software simplu trimite prin interfaţa serială spre microcontrollerul pe 32 de biţi instrucţiunile pentru controllerul grafic. Fereastra grafică a programului care trimite comenzi spre GDC este:

43. 0,0 10 639 1024 X 350 479 768 Y VGA Unelte de dezvoltare După stabilirea parametrilor comunicaţiei, controllerul grafic răspunde: Lavender Starterkit API Commander Interpreter V1.2 GDC Initialze…OK >_ (se afişează prompterul interpretorului) Câteva exemple de instrucţiuni trimise către GDC sunt: DrawRect 0,0,0,639,479,1 ceea ce înseamnă desenarea unui dreptunghi pe nivelul 0, coordonatele de început (0 pe X, 0 pe Y), coordonatele de sfârşit şi numărul de culori (1). DrawText 0,10,350,”VGA”,1 ceea ce înseamnă scrierea textului dintre ghilimele pe nivelul 0, începând cu adresa specificată, cu numărul de culori specificat. Cele 2 instrucţiuni vor avea ca efect desenarea pe afisaj a următoarei imagini (imagine definită la rezoluţia 1024x768):