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研究生:張桂豪
研究生(外文):Kui-Hao Chang
論文名稱:以TFT LCD在DTV系統的晶片設計與應用
論文名稱(外文):Chip Design and Implementation of TFT LCD Panel for DTV System
指導教授:宋國明宋國明引用關係王順源王順源引用關係
口試委員:黃文增郭建宏
口試日期:2007-06-30
學位類別:碩士
校院名稱:國立臺北科技大學
系所名稱:電資碩士班
學門:工程學門
學類:電資工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2007
畢業學年度:95
語文別:中文
論文頁數:93
中文關鍵詞:場可規劃邏輯陣列液晶顯示器數位電視
外文關鍵詞:FPGATFT LCDDTV
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DTV 系統架構在數位影像處理技術的應用,通常需要較龐大的運算,由於影像資料是不斷流動的,所需電路必須要能符合影像資料快速流動的需求,所以使用硬體電路架構來完成複雜的運算是必要的。本文討論DTV 的顯示原理並使用FPGA 的發展平台來實現DTV 影像在LCD 上的處理方法。影像的來源以即時DVD 影像作為輸入,透過類比數位(A/D)解碼轉換後,採用YCbCr 的亮度、色度分離,最後藉由DAC 經VGA 介面將處理後的影像訊號輸出至LCD 面板。論文中採用硬體描述語言(Verilog)設計所需的DTV 架構,然後觀察影像資料流的情形,進而從處理過後顯示出來的影像作驗證。

論文中使用一些硬體上對於影像處理的技巧來比對,包括解交織所使用的圖場疊對方式(Weave)、單一圖場疊對技巧(Discard) 和3:2 摺疊式(3:2 pull down)偵測與校正來改善影像動畫的鋸齒和毛邊效應,並藉由人眼觀察和峰質雜訊比(PSNR)來判別影像畫質的優劣。

實驗結果證明在靜態圖片下,使用Weave 的畫質比 Discard 來的清楚,且Weave的PSNR 值也高於Discard 有3 個百分比。動態影片下則反之,且Discard 的PSNR高於Weave 11~12 百分比。至於在3:2 摺疊式的畫質和PSNR 更優於前兩者。
In the application of the digital image processing, the DTV system usually needs huge operation. To overcome this problem, it is necessary to simplify those complicated operation through the hardware system. In this thesis, We discuss the operating principle of DTV and use the development platform of FPGA to implement the LCD driving system of the DTV image. The source of the image is feed into the instant DVD image product ; being decoded with A/D and then sending to the LCD panel with luminance and colour of YCbCr. With handware description of Verilog language, the information of image will be verified .

In this thesis, We compare the image processing results through the hardware skill, including the detection and correction for 3:2 pull down, and the de-interlacing with field crossover (Weave ) and the improving sawtooths and deckle edge effects for skill(Discard) of single field crossover. Finally, we can verify the quality of image by eye and PSNR value.

The results prove that in the static images, the quality of Weave is better than Discard and the PSNR value of Weave is also higher 3% than Discard. On the other hand, the PSNR value of Discard is higher 11~12% than Weave in the motion images. In the case of the quality and PSNR value, 3:2 pulldown are better than Weave and Discard .
中文摘要 i
英文摘要 ii
誌謝 iii
目錄 iv
表目錄 vi
圖目錄 vii
第一章 緒論 1
1.1 研究動機 2
1.2 研究目的 2
1.3 系統平台 2
1.4 內容大綱 3
第二章 數位電視系統 4
2.1數位與類比訊號的簡述 4
2.2數位電視傳輸標準 5
2.2.1 數位衛星電視 6
2.2.2 數位有線電視 7
2.2.3 數位地面電視廣播 7
2.2.3.1 美國規格 7
2.2.3.2 歐洲規格 9
2.2.3.3 亞洲規格 11
2.3 數位電視傳輸架構 13
2.3.1 數位電視接收設備 14
2.4 數位電視的功能與優缺點 14
2.5 液晶顯示器( LCD)顯示器電路架構 16
2.5.1 液晶電視(LCD TV)架構 16
2.5.1.1 訊號接收與轉換(前級) 17
2.5.1.2 訊號處理(中級) 17
2.5.1.3 訊號調整與輸出(後級) 18
2.5.1.4 控制端指令協調與暫存 18
2.5.2 液晶顯示器(LCD)架構 19
2.6 基本影像訊號 23
2.6.1 電視廣播系統的分類 23
2.6.2 色彩三要素 25
2.6.3 影像訊號簡介 27
2.6.4 Y/C分離觀念 33
2.6.5 影像時序的計算 35
第三章 硬體系統架構 36
3.1 ADV7181B(影像解碼器) 36
3.1.1 基本功能 36
3.1.2 PIN腳及其相關訊號介紹 38
3.1.3 數位輸出時序的方式 38
3.1.4 輸出資料排序的方式 40
3.2 ADV7123(DAC) 40
3.2.1 基本功能 40
3.2.2 PIN腳介紹 41
3.2.3 數位輸入和類比輸出的方式 41
3.3 IS61LV25616(SRAM) 42
3.3.1 基本特性 42
3.3.2 PIN腳介紹 43
3.2.3 ACCESS時序介紹 43
3.4 EP2C35(FPGA) 48
3.4.1 基本特性 48
3.4.2 FPGA實用上的優缺點 49
第四章 數位影像處理電路 51
4.1 系統硬體架構介紹 51
4.2 系統硬體電路驗證流程與方式
4.2.1 ITU656解碼 53
4.2.2 IC之間連線溝通 54
4.2.3 VGA時序產生 58
4.2.3.1 VGA時序產生架構 60
4.2.3.2 VGA時序波形解析與量測 63
4.2.4 YCbCr轉換RGB 66
第五章 數位影像演算法和驗證 70
5.1 解交織運算方式 70
5.1.1 交織式(Weave)和刪除式(Discard)演算法 70
5.1.2 峰值雜訊比(Peak Signal to Noise Ratio) 76
5.1.3 3:2 摺疊式(pull down)設計方法 78
5.1.3.1 程式處理架構說明 80
5.1.3.2 3:2 摺疊式的峰值雜訊比(PSNR) 90
第六章 結論與未來工作 91
6.1 結論 91
6.2 未來工作 91
參考文獻 92
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