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为嵌入式图形应用选择合适的GDC方案

上网日期: 2011年10月11日 ?? 作者: Waqar Saleem ?? 我来评论 字号:放大 | 缩小 分享到:sina weibo tencent weibo tencent weibo


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关键字:图形显示? 控制器? GDC?

作者:Waqar Saleem

高级应用工程师

富士通半导体

高端图形显示控制器(GDC)以令消费者眩目的动态图形帮助定义了产品的风格和价值。而普通GDC则以简单明了的方式显示信息,采用有效且具成本效益的方式为用户提供他们想看的内容。从3D渲染到图像变形,今天的GDC功能对各种创新应用已不可或缺。

无论功能是简单还是复杂,都值得认真对待图形处理,它也会以高度直白的方式对好的设计予以回报。基本的QVGA显示IC带预储制的图形并可能包括视频输入;最高端的GDC则提供SXGA或更高的显示分辨率,具有动态三维图形功能和多个输入;中端GDC则支持WVGA显示(主要是二维动态图形,也可能具有一些3D功能)和视频输入。

一些应用对成本高度敏感,例如汽车工业,对这些应用来说,最低的材料成本是首要考虑之一。从基础到中端应用,设计人员可以采用图形控制器SoC这种单芯片方案来满足成本要求。这些GDC可通过CAN总线与其它汽车系统通信,并可进入电源关断模式以节省电池电量。

但内部显存(VRAM)容量以及诸如总线速度等瓶颈限制了图形功能的水平,并制约了灵活性、像素填充率和最大显示器尺寸。如果性能比成本重要,那么基于多芯片架构的更高端的SoC是上佳选择。这些GDC依靠外部的车用MCU处理CAN通信、电源管理和步进电机控制器等外设。它们没有内置VRAM和闪存程序存储器,但使用高速VRAM接口支持高性能。

一些应用领域(尤其是汽车)必须要保持与智能手机中常见的高端图形的同步。设计者必须要确保GDC可以生成流畅、清晰的图像,系统要能迅速响应用户输入。因此,GDC不能成为系统的短板,阻碍向最终用户提供他们所期望的用户体验。

对于基本和中端应用来说,一款真正的单芯片SoC方案可能是合适的。但对高端应用,这种器件可能仍无法提供足够性能,这时就需采用一种具有外部VRAM和闪存的更高端的(多芯片架构)SoC方案。

如果产品的显示系统支持24位RGB输入,则一款带24位RGB输出的GDC就有助于避免边带效应(banding effect)(同一颜色色调间的突然变化)。使用24位色彩,确保图形看起来流畅;否则,就可能需要GDC具有抖动功能以中和边带效应。抖动可向帧缓冲区添加随机噪声,以规避有限的颜色深度导致边带效应。

尽管流畅、华丽的图形总具有吸引力,但在诸如工业电子设备等应用中,坚固耐用和易用性是设计的首要考量,此时,基本的图形功能就可满足要求。低端GDC可为多种用途提供优良的性能表现,且不会增加成本。

图形内容:静态还是动态?

GDC的选用还取决于图形内容的性质。如果内容是静态且可预先确定的,选用诸如“精灵引擎”那种低成本GDC可能就够了。预储制的图形位图可存储在这种精灵GDC的外部闪存内。这种GDC可非常好地处理不同的色彩格式(那些使用颜色查找表或在帧缓冲区内具有实际像素值的格式),还可以处理透明感和α混合。采用诸如RLD(运行长度解码器)等低开销的压缩方案,可显著降低对预储制图形的存储需求,从而降低了成本。

其它应用可能需要实时生成的动态图形内容,如地图或随机动画。这些应用需要GDC具有根据纹理贴图呈现二维或三维模型的全功能流水线功能。使用诸如硬件照明和雾化等功能也会使应用更完满。对于更复杂的任务,带着色器的图形引擎可提供更大灵活性。

使用灵活的显示控制器能够简化图形实现,并可呈现更美观的图形。具体来说,灵活的分层方案以及对多层次的支持和α平面及多种颜色深度,可极大简化图形开发过程。

然后是对二维和三维图形的选择。使用三维图形会影响对GDC所需性能和功能的要求。例如,3D应用要求比2D应用更高的顶点处理速率;另外,3D图形还要求对纹理贴图的角度校正和“Mip映射”等功能。Mipmap是对主纹理贴图进行优化并重新调整了大小的版本,它与主纹理贴图存储在一起。由于这种功能可避免调整主纹理贴图的大小,从而有助于提高性能。

只是为三维图形添加Z坐标就能大幅提高对处理的要求。二维图形渲染很简单,如果内容是静态的,它还可以预储制,如前所讨论的。但在动态2D或3D内容情况下,则需要一个具有完整流水线的图形引擎。


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