臺灣博碩士論文加值系統

手機市場日新月異，功能不斷推陳出新，但價格卻不斷下滑，基於售價考量，成本降低是手機市場的重要課題。驅動IC 是手機內的重要材料，減少驅動IC 面積，就等同降低驅動IC 的價格。壓縮影像記憶體面積是減少驅動IC 面
積的好方法，所以尋求有用及符合需求的壓縮法為本研究的目的。為了選擇適
合的影像壓縮方法，以 Matlab 軟體進行模擬，評估了RGB 直接減少bit 數以及RGB轉YCbCr 壓縮顯示影像資料這二種方法，經比較效果，決定以YCbCr 2 x 2 PAU (Mean)壓縮演算法為本研究中心論點，以 FPGA 硬體執行此影像壓縮方法。YCbCr 2 x 2 PAU(Mean) 壓縮演算法為應用了人眼視覺細胞分怖狀態，柱狀細胞與椎狀細胞分布比例正如色彩空間YCbCr 分布狀態，人眼對Y(亮度)極為敏感，對CbCr(彩度)的反應不怎麼敏銳，此現象提供我們可壓縮影像訊號的方向，計畫對Y 影像訊號採取保留處理，對CbCr 影像訊號則採壓縮處理，求出壓縮比及PSNR(尖端訊號雜因比)適當的演算法。最後重點就是將2 x 2PAU(Mean) 壓縮演算法實現在以FPGA 為主的硬體電路內，點亮 2.83”的手機面板，證明本研究的構想及其可行性，對驅動IC 降低面積及降低成本做出貢獻。

The mobile market changes with each new day, the function unceasingly weeds through the old to bring forth the new, but the price actually unceasingly glides down , based on the selling price consideration, cost reduction is the mobile market important topic. Driver IC is in the mobile important material, reduces actuates the IC area, equates reduces actuates IC the price. The compression image
memory size is the reduction actuates the IC area the good method, therefore seeks useful and conforms to the demand compression method for this research goal. In order to choose the suitable image compression method, carries on the simulation by the Matlab application software, had appraised RGB direct down bit method and RGB transfers to YCbCr compression method, after the comparison effect,
decided (Mean) compresses take YCbCr 2 x 2 PAU develops the algorithm as this research center argument, carries out this image compression method by the FPGA hardware circuit. Finally, lightens the 2.83 " mobile panel, It proves the YCbCr 2 x 2 (Mean) compression algorithm research and its the feasibility, to actuates Driver IC to reduce area and cost to make the contribution on mobile product.

目錄
指導教授推薦書………………………………..i
口試委員會審定書……………………………..ii
長庚大學博碩士論文著作授權………………..iii
誌謝............................... iv
中文摘要............................ v
Abstract........................... vi
目錄................................vii
圖目錄.............................. ix
表目錄...............................xii
第一章 緒論............................- 1 -
1-1. 前言..............................- 1 -
1-2. 研究目的與動機.....................- 2 -
1-3. 論文架構...........................- 5 -
第二章 理論模式及背景說明.................- 6 -
2-1.色彩三屬性：........................- 6 -
2-2.RGB 色彩系統：光的三原色.............- 7 -
2-3.視覺系統...........................- 8 -
2-4. YCbCr 色彩系統....................- 10 -
2-5.標準壓縮法之說明....................- 13 -
2-6.解析度與影像記憶體介紹...............- 15 -
2-7.手機驅動IC 介面介紹.................- 17 -
第三章 設計方法與軟體模擬結果.............- 25 -
3-1.設計原理分析........................- 25 -
3-2.資料壓縮之演算法.....................- 27 -
3-2-1. RGB 直接降bit 演算法：............- 28 -
3-2-2.YCbCr 壓縮演算法：.................- 32 -
3-2-3.YCbCr 2 x 2 PAU(Mean)壓縮法架構： - 41 -
第四章 實驗結果與探討.................... - 43 -
4-1.硬體架構...................... .... - 43 -
4-2. 顯示圖樣轉檔及下載..................- 46 -
4-3. FPGA 壓縮架構..................... - 48 -
4-4. FPGA 壓縮實驗成果： ............... - 55 -
4-5. 研究之特性及優點： ................ - 61 -
4-6. 資料之研究結果： .................. - 62 -
第五章 結論與討論....................... - 65 -
參考文獻............................... - 68 -
圖目錄
圖1- 1 NEC SMART PIXEL-DATA CODEC 壓縮法示意圖...- 3 -
圖2- 1 各式色相圖................................- 6 -
圖2- 2 彩度強弱圖................................- 6 -
圖2- 3 亮度強弱圖................................- 7 -
圖2- 4 RGB 模式圖樣呈現圖.........................- 7 -
圖2- 5 RGB 光三原色組合圖.........................- 8 -
圖2- 6 視網膜的感光組織示意圖......................- 9 -
圖2- 7 彩色影像與其R、G、B 分量圖..................- 12 -
圖2- 8 彩色影像與其Y、CB、CR 分量圖................- 12 -
圖2- 9 BASELINE JPEG 壓縮架構圖...................- 13 -
圖2- 10 CPU INTERFACE 驅動IC 架構圖...............- 17 -
圖2- 11 CPU INTERFACE FOR 8-BIT DATA BUS ........- 19 -
圖2- 12 WRITE SIGNAL 時序圖.......................- 19 -
圖2- 13 DATA TO GRAPHIC RAM 對應圖................- 20 -
圖2- 14 RGB INTERFACE FOR 18-BIT DATA BUS........- 21 -
圖2- 15 RGB INTERFACE GENERAL TIMING.............- 22 -
圖3- 1 RGB 888 TO 666 壓縮比較-人物圖..............- 30 -
圖3- 2 RGB 888 TO 565 壓縮比較-人物圖..............- 30 -
圖3- 3 RGB 888 TO 555 壓縮比較-人物圖..............- 31 -
圖3- 4 RGB 888 TO 454 壓縮比較-人物圖..............- 31 -
圖3- 5 RGB 888 TO 444 壓縮比較-人物圖..............- 31 -
圖3- 6 1 X 2 PIXEL ARRAY UNIT 壓縮演算法架構圖.....- 34 -
圖3- 7 Y/CB/CR: 1 X 4 PIXEL ARRAY UNIT 壓縮演算法架構圖- 35 -
圖3- 8 Y/CB/CR: 4 X 1 PIXEL ARRAY UNIT 壓縮演算法架構圖- 35 -
圖3- 9 Y/CB/CR: 2 X 2 PIXEL ARRAY UNIT(MEAN CB/CR)壓縮演算法架構圖.....- 36 -
圖3- 10 2 X 1 PIXEL ARRAY UNIT 壓縮法-人物圖.......- 39 -
圖3- 11 1 X 4 PIXEL ARRAY UNIT 壓縮法-人物圖.......- 40 -
圖3- 12 4 X 1 PIXEL ARRAY UNIT 壓縮法-人物圖.......- 40 -
圖3- 13 2 X 2 PIXEL ARRAY UNIT(MEAN CB/CR)壓縮法-人物圖- 40 -
圖3- 14 2 X 2 PIXEL ARRAY UNIT(MEDIAN CB/CR)壓縮法-人物圖- 41 -
圖3- 15 YCBCR 2 X 2 PAU(MEAN)壓縮流程圖............- 42 -
圖4- 1 硬體架構圖..................................- 43 -
圖4- 2 SPI 命令程序圖..............................- 45 -
圖4- 3 BMP 檔案架構................................- 46 -
圖4- 4 BMP 轉檔流程圖..............................- 47 -
圖4- 5 PATTERN DOWNLOAD 程序圖.....................- 48 -
圖4- 6 QVGA RGB INTERFACE 時序圖...................- 49 -
圖4- 7 2 X 2 PAU(MEAN) CODEC 壓縮架構圖.............- 53 -
圖4- 8 LINE BUFFER 架構圖...........................- 53 -
圖4- 9 2 X 2 PAU(MEAN) 解壓縮示意圖..................- 54 -
圖4-10 2 X 2 PAU(MEAN) I/O 圖.......................- 55 -
圖4- 11 QVGA 訊號產生器訊號MODELSIM 模擬圖............- 56 -
圖4- 12 YCBCR LINE BUFFER MODELSIM 模擬圖...........- 57 -
圖4- 13 12 張QVGA 展示圖樣圖.........................- 58 -
圖4- 14 MODELSIM YCBCR TO RGB 時序模擬圖.............- 59 -
圖4- 15 DESIGN SUMMARY REPORT 圖....................- 59 -
圖4- 16 硬體面板點亮圖...............................- 60 -
圖4- 17 無 LINE BUFFER 設計的 DESIGN SUMMARY REPORT - 61 -
圖4- 18 溢位控制之雜點圖.............................- 63 -
圖4- 19 YCBCR COLOR SPACE 圖.......................- 64 -
圖5- 1 熱氣球CBCR 原值與 CBCR 平均值之比較圖..........- 66 -
圖5- 2 單斜紋圖樣原圖與壓縮比較圖.....................- 66 -
表目錄
表2- 1 色彩顯示及深度比較表..........................- 8 -
表2- 2 TSMC 0.35UM 製程的JPEG 壓縮 GATE COUNT 一覽表範例- 15 -
表2- 3 解析度與影像記憶體大小一覽表...................- 16 -
表2- 4 8 BIT 訊號與色彩階調一覽表....................- 18 -
表2- 5 RGB INTERFACE SIGNAL 一覽表.................- 20 -
表3- 1 RGB 直接降 BIT 之演算法比較表.................- 29 -
表3- 2 YCBCR 壓縮之演算法比較表......................- 37 -

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