本发明专利技术公开了一种基于视频帧的超高清视频显示系统及方法，该系统包括：数字信号处理单元和现场可编程门阵列单元；所述数字信号处理单元、所述现场可编程门阵列单元和所述超高清显示屏幕依序通信连接；所述数字信号处理单元将视频数据解码后发送至所述现场可编程门阵列单元，所述现场可编程门阵列单元对解码后的视频数据进行时序控制处理后发送至所述超高清显示屏幕显示。本发明专利技术解决了超高清视频速率高、数据量大的处理瓶颈，集成度高，能够进行超高清视频的实时播放。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种超高清视频显示系统及方法，特别涉及，属于通信
。
技术介绍
目前，数字电视已经走入寻常百姓家，目前已经普及的高清晰度电视(HighDefinit1n Televis1n,简称HDTV)，主要有三种显示格式，分别是:720P (1280X 720，非交错式，场频为 24、30 或 60)，1080i (1920X1080，交错式，场频 60)，1080P(1920X 1080，非交错式，场频为24或30)。HDTV在视频标准上有H.264标准作为支撑，在硬件设备上，从采集、传输、存储到显示，都有成熟的产品进行保障。高清晰度电视的整个产业在技术层面上已经发展得相当成熟和完善了。另一种正在发展的数字电视标准为超高清晰度电视(Ultra High Definit1n Televis1n、简称 UHDTV)，图像格式分为 UHDTVl (3840 X 2160)与UHDTV2(7680X4320)两个档次。在市场上已经有相关的电视企业推出了 4K分辨率的电视机，虽然现在大部分的电视机虽然在面板的显示分辨率上能够达到4K，但一般都无法处理4K分辨率的视频源。一般而言，现今的4K电视机仅能够对2K及以下分辨率的视频源进行解码，然后在显示前，对低分辨率视频进行插值处理，将低分辨率视频，如标清(720*576)、半高清(1280X720)、全高清(1920X1080)通过帧内插值处理将其转换为超高清(3840X2160)分辨率予以显示。相比全高清而言，超高清视频的在数据率上有了爆发性的增长，达到了全高清的4倍之巨。以分辨率为3840 X 2160，帧率为30fps的视频为例，8bit颜色显示的屏幕，其解码后用于显示的数据率达到了 5.92Gbps，再考虑行场消隐期间的时间开销，显示时的数据速率将更大。4K超高清视频显示时的高数据率对视频数据的传输、处理、显示都提出了很高的要求。PC1-Express是一种总线和接口，由英特尔在2001年提出，属于高速串行点对点双通道高带宽传输，支持端对端的可靠性传输，是目前可用的一种高速传输协议。PC1-Express的主要优势在于数据传输速率高，目前PC1-ExpreSS2.0规范的单条总线频率为 5.0GHz，使用 PCI Express2.0x16 接口 能够翻番达到 10GB/s 总线带宽；PC1-Express3.0规范的单条总线频率为8.0GHz，与2.0规范相比传输带宽几乎翻番。使用PC1-Express规范传输视频数据，通过提升单组线路的传输速度进而减少物理线路连接数，同时保持数据传输的稳定性，减小误码率。LVDS(Low-Voltage Differential Signaling,低电压差分信号)接口的核心是采用极低的电压摆幅高速差动传输数据，可以实现点对点或一点对多点的连接，具有低功耗、低误码率、低串扰和低辐射等特点。目前LVDS接口被广泛运用在液晶显示器驱动板上，作为数字信号的输出用。
技术实现思路
(一 )要解决的技术问题本专利技术要解决的技术问题是:解决超高清频解码数据在传输处理显示时数据率高，实现超高清视频的实时、连续播放。( 二)技术方案为解决上述技术问题，本专利技术提供了。一方面，本专利技术提供一种基于视频帧的超高清视频显示系统，包括:数字信号处理单元和现场可编程门阵列单元；所述数字信号处理单元、所述现场可编程门阵列单元和超高清显示屏幕依序通信连接；所述数字信号处理单元将视频数据解码后发送至所述现场可编程门阵列单元，所述现场可编程门阵列单元对解码后的视频数据进行时序控制处理后发送至所述超高清显示屏幕显示。其中较优地，所述现场可编程门阵列单元包括:输入缓冲队列模块、存储控制器模块、存储模块、输出缓冲队列模块、亮度色度转换模块以及输出模块；所述输入缓冲队列模块、所述存储控制器模块、所述输出缓冲队列模块、所述亮度色度转换模块、所述输出模块依序通信连接，所述存储模块与所述存储控制器模块双向通信连接，所述输入缓冲队列模块接收视频数据后写入输入缓存队列并发送视频数据至所述存储控制器模块，所述存储控制器模块将视频数据写入存储模块中；所述存储控制器模块读取所述存储模块的视频数据写入所述输出缓存队列；所述亮度色度转换模块从所述输出缓存队列模块中读出视频像素的亮度与色度数据矩阵计算，转换为视频像素的RGB数据发送至输出模块，所述输出模块发送视频数据至所述超高清屏幕。其中较优地，所述输入缓冲队列模块和所述输出缓冲队列模块主要包括双时钟队列和控制逻辑。其中较优地，所述现场可编程门阵列单元还包括帧控制模块；所述帧控制模块分别与所述输入缓冲队列模块、所述输出缓冲队列模块通信连接;所述帧控制模块输入缓冲队列模块向存储控制器模块输入的数据所处的视频帧序号以及输出缓冲队列从存储控制器模块读出的数据所处的视频帧序号，控制输出缓冲队列从存储控制器模块读出帧数据的速度。其中较优地，所述数字信号处理单元通过PC1-Express总线与现场可编程门阵列单元通信连接。另一方面，本专利技术还提供一种应用上述超高清视频显示系统的超高清视频显示方法，包括如下步骤:对超闻清视频解码；对超高清视频数据组帧并传输至输入缓冲队列；按写入请求和输出请求向存储单元写入或读取视频数据；读输出缓冲队列视频数据的每个像素的亮度色度值；对读取的单个像素的亮度色度值矩阵计算转换为对应像素的RGB值；将RGB视频数据和视频同步信号传输至屏幕。其中较优地，所述对超高清视频数据组帧的步骤进一步包括:[0031 ] 以超高清视频帧为单位，组帧方式为数据帧内前部地址内存入一帧视频的连续亮度数据，后部地址内存入一帧视频的连续色度数据组帧，根据地址从前向后传输数据。其中较优地，所述超高清视频显示方法还包括对视频数据时序控制的步骤，具体包括:根据输入缓冲队列输入的视频数据所处的视频帧序号及输出缓冲队列读出的视频数据所处的视频帧序号，控制输出缓冲队列从存储控制器模块读出帧数据的速度。其中较优地，所述对读取的单个像素的亮度色度值通过转换矩阵计算为对应像素的RGB值的步骤进一步包括:按照显示时序，从输出缓冲队列中读出亮度与色度值；调用四个转换模块并行计算；每个转换模块内放置三个转换矩阵，每个矩阵延时一个时钟周期；两次并行计算，通过移位后将矩阵中的小数转化为整数，计算出结果后再进行移位得到相应的RGB 值。其中较优地，所述将RGB视频数据和视频同步信号传输至屏幕的步骤进一步包括:接收从亮度色度转换模块传入的4个像素的RGB值；按照JEIDA标准，将每个像素的各个比特位以及行场同步、数据有效位映射到LVDS信号格式的每个比特位上；加上像素时钟后，通过LVDS接口传输到后端的超高清显示屏显示。(三)有益效果本专利技术提供的基于视频帧的超高清视频显示系统及方法，通过高速的PC1-Express接口接收解码后的视频数据，通过LVDS接口发送显示所需的像素RGB值，克服超高清视频数据率大的困难，满足超高清视频数据传输的带宽要求。采用输入缓冲队列、存储控制器、输出缓冲队列的结构，实现解码后数据的缓冲功能，且把解码后以帧为单位的连续的亮度与色度数据，输出时转换为以单个像素为单位的RGB数据，满足屏幕显示的数据要求，同时为进行视频处理提本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于视频帧的超高清视频显示系统，其特征在于包括：数字信号处理单元和现场可编程门阵列单元；所述数字信号处理单元、所述现场可编程门阵列单元和超高清显示屏幕依序通信连接；所述数字信号处理单元将视频数据解码后发送至所述现场可编程门阵列单元，所述现场可编程门阵列单元对解码后的视频数据进行时序控制处理后发送至所述超高清显示屏幕显示。
【技术特征摘要】
1.一种基于视频帧的超高清视频显示系统，其特征在于包括: 数字信号处理单元和现场可编程门阵列单元； 所述数字信号处理单元、所述现场可编程门阵列单元和超高清显示屏幕依序通信连接; 所述数字信号处理单元将视频数据解码后发送至所述现场可编程门阵列单元，所述现场可编程门阵列单元对解码后的视频数据进行时序控制处理后发送至所述超高清显示屏2.如权利要求1所述的超高清视频显示系统，其特征在于，所述现场可编程门阵列单元包括:输入缓冲队列模块、存储控制器模块、存储模块、输出缓冲队列模块、亮度色度转换模块以及输出模块； 所述输入缓冲队列模块、所述存储控制器模块、所述输出缓冲队列模块、所述亮度色度转换模块、所述输出模块依序通信连接，所述存储模块与所述存储控制器模块双向通信连接， 所述输入缓冲队列模块接收视频数据后写入输入缓存队列并发送视频数据至所述存储控制器模块，所述存储控制器模块将视频数据写入存储模块中；所述存储控制器模块读取所述存储模块的视频数据写入所述输出缓存队列；所述亮度色度转换模块从所述输出缓存队列模块中读出视频像素的亮度与色度数据矩阵计算，转换为视频像素的RGB数据发送至输出模块，所述输出模块发送视频数据至所述超高清屏幕。3.如权利要求2所述的超高清视频显示系统，其特征在于，所述输入缓冲队列模块和所述输出缓冲队列模块主要包括双时钟队列和控制逻辑。4.如权利要求1所述的超高清视频显示系统，其特征在于，所述现场可编程门阵列单元还包括帧控制模块； 所述帧控制模块分别与所述输入缓冲队列模块、所述输出缓冲队列模块通信连接； 所述帧控制模块输入缓冲队列模块向存储控制器模块输入的数据所处的视频帧序号以及输出缓冲队列从存储控制器模块读出的数据所处的视频帧序号，控制输出缓冲队列从存储控制器模块读出帧数据的速度。5.如权利要求1所述的超高清视频显示系统，其特征在于，所述数字信号处理单元通过PC1-Express总线与现...
【专利技术属性】
技术研发人员：薛永林，邱卫华，孙乐民，
申请(专利权)人：清华大学，四川长虹电器股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11
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