【摘 要】
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LED显示屏因其低成本、高亮度、易维护等优势,逐渐成为主流的大型显示设备。然而随着信息技术的发展,各个领域对LED显示屏的细节显示要求逐渐提高,高清视频显示成为当下LED显示屏亟需解决的需求。因此,本文对高清LED显示屏的控制系统展开研究。本文采用FPGA作为核心处理器设计了最高支持1920*1080@60Hz的高清LED显示屏控制系统。系统分为发送卡和接收卡两部分,由发送卡对HDMI视频信号接收
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LED显示屏因其低成本、高亮度、易维护等优势,逐渐成为主流的大型显示设备。然而随着信息技术的发展,各个领域对LED显示屏的细节显示要求逐渐提高,高清视频显示成为当下LED显示屏亟需解决的需求。因此,本文对高清LED显示屏的控制系统展开研究。本文采用FPGA作为核心处理器设计了最高支持1920*1080@60Hz的高清LED显示屏控制系统。系统分为发送卡和接收卡两部分,由发送卡对HDMI视频信号接收解码并进行灰度等级拓展处理后经以太网发送至接收卡,然后将多个接收卡由以太网级联以驱动整个LED屏幕的显示。本文在对高清LED显示屏系统视频接口的研究中,结合目前主流接口HDMI的接收解码芯片国内产品自给率不高的现状,设计一种基于FPGA的HDMI接收器模块用在本系统的发送卡上实现HDMI视频信号的接收解码,降低了成本;在对高清LED显示屏系统以太网传输协议的研究中,针对常规以太网通信中UDP包头、IP包头等信息频繁发送导致的带宽占用问题,重新设计了以太网帧结构及其收发协议,压缩了以太网帧头信息,提高了带宽利用率。此外,本文针对高清LED显示屏在低灰度显示时,由于灰度分级少、各灰度亮度差异明显导致的视觉上的灰阶过渡不均匀的问题,提出采用基于单帧的普通动态范围（Standard Dynamic Range,SDR）图像生成高动态范围（High Dynamic Range,HDR）图像的算法来拓展图像的灰度等级,从而改善高清LED显示屏低灰度时显示效果。最后,本文对系统的关键模块及系统整体功能进行了测试,验证了本文设计的HDMI接收器模块对1920*1080@60Hz分辨率的视频信号的接收和解码功能,验证了使用基于单帧SDR图像的HDR图像生成算法能够有效改善高清LED显示屏低灰度显示区域的细节显示效果,验证了本文设计的系统对高清LED显示屏的控制。
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