解密图像显示控制器的3D功能一

最新更新时间:2012-10-03来源: 互联网关键字:图像显示  控制器  3D功能 手机看文章 扫描二维码
随时随地手机看文章

如今, 消费电子用户通常希望液晶显示屏的用户界面包含3D元素。自最初的3D界面上市以来,消费者们已习惯了看到有纵深且能够旋转的物体,以及能在屏幕上移动来显示更多选项的菜单。iPad、iTouch和Android设备就是最好例证。成千上万的液晶显示驱动消费类设备都以具备3D功能作为核心的用户界面技术。

    3D优于2D的原因显而易见。从清晰度来看,2D图像就像一张照片,只有宽度和高度,没有深度。一辆车的2D图像可以旋转、缩放,在屏幕上做二维(‘x’和‘y’)移动(转换)。而3D图像可以做三维(‘x’、‘y’和 ‘z’)的旋转、缩放和转换。3D物体有深度,是全视角的。这是基于人对空间和物体的认知,3D可使人们获得更直观和互动的体验。有效的3D图像让消费者享受视觉盛宴,帮助定义产品的风格和价值,并传递大量的信息。

    生成3D图像需要复杂精尖的图像显示控制器(GDC),而它又需要一个几何单元和结构处理单元。将这些元素整合到一个图像引擎中可提供最佳性能,如图一所示。

图1:图像SoC集成。

    作为该技术的领先者,富士通在嵌入式图像市场已活跃了十多年,而涉足图像领域已近二十年,它设计、开发并帮助客户集成领先的2D和3D 图像显示控制器。因此,让我们回顾一下这些强大而创新器件的基本原理。

    当前,许多最好的图像控制器对2D和3D图像都能驾驭。但在许多情况下,系统设计者并没有充分利用已有的3D功能,而这一功能可以给终端用户带来许多益处。例如,在汽车应用中,驾驶者想要了解泄气的车胎或不亮的车灯的情况。应用2D技术就要求具备许多预置图像,以此来突出所有可能的角度和情况。加之“车门或后备箱微开”的情况,就需要数百兆字节的预置2D图像(图2)。

图2:显示旋转的2D图像(还需几百个图像来显示完整的旋转动作)。

图3:3D图像——单一物体可以旋转至任何角度,缩放至任意大小,突出任意部位(轮胎、车灯、车门等等)。

    而有了3D技术,所有这些及更多要求只需不到一兆字节的图像和几何数据就可轻松搞定。

    3D物体的工作原理

    3D物体由三角形“网格”构成,这些三角形勾勒出物体具体的形状。物体越具体详细,所需的三角形也就越多(图4)。构成物体形状的三角形数量依所需物体显现的真实度而异。

图4:一款福特汽车的多边形网格。

    每个多边形都有三个顶点,每个顶点都在“模型空间”中有“x”、“ y” 和“ z”坐标。这些顶点通常表示为一系列的浮点数。整个模型完全由这些浮点数构成,这些浮点数组成了模型的顶点数组。

    下一步是对模型进行“阴影处理”或“纹理绘制”,以使其看起来更像实物。阴影处理的过程其实就是简单地为每个三角形填色。可对三角形进行单色阴影处理——即只在三角形中填充一种灰度或颜色;也可以进行高氏阴影处理——即基于每一个顶点的颜色来填充渐变色(图5)。

图5:3D物体网格图、单色阴影处理图和高氏阴影处理图。

要使物体看起来更真实,就要添加其它复杂的效果。含有阴影处理器引擎的图像显示控制器可以实现包括水、烟、火和反射性表面属性等其它效果。

    应用纹理绘图的过程与给塑料模型印花来增加真实度相似。像印花一样,纹理绘图使网格状的框架变成一个更逼真的图像。纹理绘图是一个由多个独立小图像构成的2D方形图,这些小图被放置在多边形网格的特定位置。一个叫UV图的表格指定了这些位置,该图包括了纹理绘图中每一个“印花”的坐标(图6)。

图6:一款福特汽车的UV图。

    纹理绘图一旦应用于多边形网格,就可以建立起一个完整的3D模型,既有深度,也可以旋转、缩放及随三轴(x、y、z)转换。在应用了纹理绘图以及图像处理器处理了顶点和纹理绘图数据之后,你即可看到如图七所示的完整的3D模型。

图7:福特汽车完整3D模型。

    通过使用图像芯片的几何引擎,这一模型现在可以任何方式进行动画模拟、从任何角度进行位置摆放。只要拥有3D模型(多边形网格和纹理绘图),无需提供任何其它数据,你就能全方位地展示3D模型。通过沿着3D模型的三个轴进行缩放、旋转和转换,你可以获得无限量的图像数据。正如之前指出的,无需昂贵的闪存或系统存储器,你就可呈现车胎数据、故障的车灯和车门状况等任意数量的信息和提示。

    富士通的“Jade”和“Emerald”是经过验证、具有复杂3D功能和领先的图像显示属性的图像显示控制器的样板。MB86R0x Jade系列图像显示控制器被用于多种汽车和工业应用。MB86R1x Emerald系列图像显示控制器则可让开发者有能力实现未来更雄心勃勃和复杂的3D应用。

    充分发挥优势

    然而,在很多情况下,现有的应用并未充分使用Jade的3D功能。这就太可惜了,因为3D技术可以在现有的平台上实现更加复杂的图像功能,只需更改软件即可。换句话说,汽车厂商、游戏开发者和其他消费类电子公司可为现有的设计注入新鲜血液,而这并不需要花费额外的硬件工程费用,因为拥有这一功能的硬件和显示已经存在。

    那么,使用这一功能需要什么呢?就Jade而言,只是去使用现有的3D软件库就万事大吉。为使过程更为便捷,Jade助手库(Quantum)在富士通提供的图像库(V03)(图8和图9)中,帮助完成建立几何和纹理绘制所需的绝大多数艰巨工作。而Emerald则使用类似于OpenGL ES 2.0的图库。

图8:使用Quantum进行3D处理。

图9:Quantum 3D引擎。

   Jade和Emerald在其核心部位为3D运行提供了巨大支持。这些图像显示控制器的图像功能中,至少有一半与3D技术相关,包括:

    3D 基本要素—— 点、线、线带、三角、三角带、三角扇、任意多边形

    防失真

    高氏阴影处理、单色阴影处理

    纹理绘图——过滤、透视校正、混合模式、alpha颜色混合及遮盖技术

    几何处理——MVP变换、裁剪、筛选、视见区转换

    Z-缓冲——消除隐藏面

    多边绘图标志缓冲器

    OpenGL ES 2.0——可兼容阴影处理器引擎(只限Emerald)

关键字:图像显示  控制器  3D功能 编辑:神话 引用地址:解密图像显示控制器的3D功能一

上一篇:·USB3.0出师 USB2.0还能走多远
下一篇:DAC及其缓冲器有助于提升系统性能与简化设计一

推荐阅读最新更新时间:2023-10-12 20:42

意法半导体的汽车微控制器采用ARM最新ARM'v-R技术
业界领先厂商积极推动导入ARM 架构至汽车微控制器中 横跨多重电子应用领域、全球领先的半导体供应商、市场领先的ARM Cortex -M微控制器厂商、ARM微控制器内核主要开发合作伙伴意法半导体(STMicroelectronics,简称ST;纽约证券交易所代码:STM)已成功取得全新32位ARMv8-R处理器技术的使用权授权协议。意法半导体准备将此项技术部署到实时(real-time)安全相关的智能驾驶用及工业应用的32位微控制器。 首批ARMv8-R处理器将被用于安全相关的汽车应用的先进高性能多核微处理器,主要应用范围包括汽车动力总成(PowerTrain)与安全及网关系统。采用全新AR
[汽车电子]
基于ARM+μC/OS-Ⅱ的斜井防跑车控制器设计
1 引言 煤炭作为我国的基础能源,占到国内能源消费的近四分之三,在我国经济与社会发展中起着重要的作用。煤炭生产安全事关国计民生,安徽省1966~2003年煤矿事故中,运输事故死亡750人,占17%。运输是煤矿生产的重要环节,从运输巷道的布置情况来分,有立井、斜井、平巷3种运输形式。在斜井运输中,由于超载、失修、误操作等原因,发生提升车辆断绳、脱钩现象,使运行的车辆沿斜井轨道向下的加速运动,即所谓的斜井跑车。煤矿安全规程规定:在斜井串车提升井巷中,必须安设能够将运行中断绳、脱钩的车辆阻止住的跑车防护装置。 斜井提升跑车防护装置一般有传感器、控制器、执行机构和挡车器等几部分组成。其中正确灵敏地拾取跑车信号并发出控制指令是跑车防
[单片机]
基于ARM+μC/OS-Ⅱ的斜井防跑车<font color='red'>控制器</font>设计
高频准谐振反激式控制器NCP1340实现高密度小巧适配器
随着生活模式的改变,人们经常随身携带多种便携设备,例如超薄型计算机、 平板电脑以及智能手机等,用于工作或娱乐。但往往便携设备的适配器又大又重,既然现今的计算机和手机都这么轻巧,市场自然需求更小外形的适配器。安森美半导体的NCP1340能解决此问题,设计高密度的适配器。本研讨会将谈论NCP1340的特点、高密度适配器参考设计和测试结果,以及设计高密度高开关频率AC-DC适配器应注意的事项。 iframe src="http://player.youku.com/embed/XMTg3ODA5NTUzNg==" width="510" height="498" frameborder="0" /iframe
[电源管理]
PIC16C72单片机在太阳能热水器水位水温控制器中的设计
  为满足落水式太阳能热水器自动控制的要求,设计了一个基于PIC16C72单片机的水温水位控制器。以NTC热敏电阻作为测温传感器,用PIC16C72内置的多路8位A/D转换器把NTC热敏电阻上的压降转换为数字量实现测温。通过非对称多谐振荡器电路把水位传感器的等效电阻转换为振荡信号的频率,然后用PIC16C72内置的计数器测量频率的高低,实现对水位的测量。介绍了控制器的工作原理、完整的硬件电路和功能。该设计省去了温度测量信号调理电路、专用A/D转换和输出译码驱动芯片,具有硬件系统组成简单、可靠性好的特点。   太阳能热水器因具有节能环保、使用费用低廉等优点正快速进入千家万户,与太阳能热水器配套的水温水位控制器十分方便用户的使用
[单片机]
PIC16C72单片机在太阳能热水器水位水温<font color='red'>控制器</font>中的设计
43-基于51单片机超声波液位控制器设计
具体实现功能 系统由AT89C52单片机+HC-SR04超声波测距模块+LCD1602液晶屏+继电器+LED灯指示及蜂鸣器报警模块+按键模块+电源构成。 具体功能: 1、由HC-SR04超声波测距模块测量并用LCD1602显示液位; 2、可以通过按键设置液位范围; 3、当水位高于水位上限的时候,水位高报警,继电器控制水泵停止加水; 4、当水位低于水位下限的时候,水位低报警,单片机控制水泵开始加水。 液晶显示有4个字母: H------容器的最高水位设定值 L------容器的最低水位设定值 D-----容器实际高度(可以设置) C-----容器内液体的高度 按键:设置键、增加键、减小
[单片机]
43-基于51单片机超声波液位<font color='red'>控制器</font>设计
基于SOPC技术的EPA现场控制器的设计
引言   随着以太网技术的飞速发展,工业以太网渐渐成为自动化控制系统里主流的高速率的通信方式,工业以太网技术已然成为一个独立发展的分支。EPA是我国第一个拥有自主知识产权、并被国际标准化组织接收和采用的工业自动化标准。该标准是一种基于以太网、无线局域网、蓝牙等信息网络通信技术的,适用于工业自动化控制系统装置与仪器仪表间、工业自动化仪器仪表相互间数据通信的工业控制网络通信标准。   大量的EPA现场设备都是通过加装EPA通信卡来进行通信,该通信卡的处理器多数采用ARM核。近年来,随着半导体技术的飞速发展,传统的芯片设计方法正在进行一场*,其标志就是系统芯片(SoC)被业界广泛接受,并成为研究和开发的热点。随着SoC技术应运
[嵌入式]
以AVR为控制电路核心的全自动太阳能工程热水器控制器设计
引 言 随着人们生活水平的提高, 各种热水器的使用已相当普及, 与之相配套的控制仪也相继问世。然而, 目前市场上的各种热水器控制电路还与理想要求相差甚远。消费者需要真正的全自动 控制, 以实现使用的最简单化, 就像家用电视机、电冰箱一样, 接通电源、设定完毕就不用再操心了。鉴于国内太阳能热水器市场不断扩大, 而与其相配套的控制器却急需改进的情况, 研制了这套太阳能热水器控制器。本文设计的太阳能热水器是以AVR Meg a 32 单片机为检测控制核心,不仅实现了温度、水位两种参数的实时显示功能, 而且具有温度设定与控制功能。控制器可以根据天气情况利用辅助加热装置使蓄水箱内的水温达到预先设定的温度, 从而达到24 小时供应热水的目的。
[单片机]
以AVR为控制电路核心的全自动太阳能工程热水器<font color='red'>控制器</font>设计
专家调整量化因子的模糊控制器
    摘 要: 论述模糊控制器中量化因子Ke、Kc对控制系统性能的影响。通过计算机仿真,研究了采用专家控制器实现量化因子Ke、Kc的自调整和对控制系统性能的改善。     关键词: 模糊控制 量化因子 专家控制器 自调整     在工业控制中,有许多非线性复杂过程无法建立精确的数学模型。模糊控制器在复杂、非线性、大滞后、难以精确用数学描述的对象控制中表现出了优越的性能,并且具有快速性好、直接根据人工经验进行设计、不需要精确的数学模型等显著特点,是90年代以来自动控制界热衷于研究、应用的一种控制器。     典型的模糊控制器的结构如图1所示。其中Ke、Kc为量化因子,Ku为比例因子。    
[传感技术]
小广播
最新模拟电子文章
电子工程世界版权所有 京B2-20211791 京ICP备10001474号-1 电信业务审批[2006]字第258号函 京公网安备 11010802033920号 Copyright © 2005-2024 EEWORLD.com.cn, Inc. All rights reserved