決定嵌入式繪圖架構的因素資料下載

??引言 ? ??從3D著色到影像變形，現(xiàn)今繪圖顯示控制器（GDC）的功能，透過各式各樣的應用呈現(xiàn)在使用者的眼前。眾多高階圖像顯示控制器的產(chǎn)品風格與價值，塑造出讓消費者目眩神迷的影像，在頻譜的另一端，各種等級的GDC能明確而簡單地顯示資訊，讓使用者一目了然看到自己想要的訊息。 ??不論是簡單的功能或炫麗的特色，能在繪圖功能上細心投入的，最后必會在許多層面獲得明顯的成果。打造完美圖像功能的第一步，是針對應用目標選擇一款適合的GDC，并以合理的價位獲得所需功能。GDC可根據(jù)其性價比分成下列三類： ??基本 - QVGA螢幕，預先著色的圖形，可包括影像輸入功能 ??中階 - WVGA螢幕，以2D動態(tài)繪圖為主，也可支援3D，有支援影像輸入功能 ??高階 - SXGA或更高解析度的螢幕，動態(tài)3D繪圖，多重影像輸入 ??本白皮書將為您闡述這三種GDC功能，以及它們?nèi)绾芜_成各種應用之目標。文章最后將介紹富士通半導體陣容完備的GDC系列產(chǎn)品，還有該公司的360度環(huán)繞視訊影像技術?，F(xiàn)今各種產(chǎn)品研發(fā)業(yè)者最重要的設計任務之一，就是充分發(fā)揮GDC各項功能優(yōu)勢，包括跑步機、電冰箱、智慧型手機和汽車等產(chǎn)品。 ? ??1 決定嵌入式繪圖架構的因素 ? ??1.1 成本壓力 ??汽車產(chǎn)業(yè)是成本相對敏感應用領域的一個很好的例子，對于系統(tǒng)研發(fā)業(yè)者而言，最重要的工作就是降低零組件（BOM）成本。就基本到中階的應用而言，研發(fā)業(yè)者可采用系統(tǒng)單芯片（SoC）繪圖控制器來滿足此方面需求，利用這種元件作為單芯片解決方案，這些GDC能透過CAN總線來和其他汽車系統(tǒng)進行通訊，并能切換到關機的電源模式來節(jié)省電池電力。由于內(nèi)部VRAM記憶體的容量有限，加上各項系統(tǒng)瓶頸（像是總線速度）的限制，因此這些裝置所支援的圖像功能，彈性，像素填充率，以及螢幕尺寸都會受到局限。 ? ? ??當成本因素的重要性不及效能時，這類應用可采用多重芯片架構的高階芯片。這些GDC依賴外部車用來管理CAN傳輸作業(yè)，電源，以及像是步進馬達控制器等周邊元件。 ??此外，由于這些GDC沒有內(nèi)建VRAM與程式快閃記憶體，因此會利用外部VRAM來支援高效能作業(yè)，在未來，運用內(nèi)建式VRAM可進一步降低高階車用GDC成本。 ??相較于汽車產(chǎn)業(yè)，像是醫(yī)療和航空等領域的應用，面臨的成本壓力相對較低。系統(tǒng)研發(fā)業(yè)者可選擇采用獨立高階GDC芯片，因為客戶愿意多花一點錢來購買更高效能。若系統(tǒng)一開始設計時，需要重復使用軟體，而是把一個獨立GDC放到系統(tǒng)中就是個不錯的作法。 ??運用一顆時脈速度約1GHz的CPU，像是英特爾的Atom，制造商可在不同產(chǎn)品線上重復使用一部分的硬體與軟體。有些產(chǎn)品可使用內(nèi)建在CPU內(nèi)的GDC。有些對價位較敏感的產(chǎn)品，但對效能的要求不是很高，則可采用SoC產(chǎn)品，其中效能強大的CPU整合了GDC處理核心。 ??1.2 終端客戶的期盼 ??有些應用必須配合智慧型手機常見的高階繪圖能，此類應用之廣包括汽車與各種家電產(chǎn)品。 ??而在這些應用中，系統(tǒng)研發(fā)業(yè)者必須確保GDC能繪制出流暢清晰的影像，讓系統(tǒng)能針對使用者的輸入訊息做快速反應，因此，若要提供能滿足最終使用者的經(jīng)驗，GDC就不能成為系統(tǒng)瓶頸，才不會產(chǎn)生延遲。 ??基本型與中階的應用也許使用真單芯片的SoC即足夠。但對于高階應用而言，這類元件無法提供足夠效能，因此需要用到含有外部VRAM與快閃記憶體的高階（多芯片架構）芯片。 ??若產(chǎn)品的螢幕支援24位RGB輸入訊號，則24位RGB輸出功能的GDC可協(xié)助避免頻帶效應 - 亦即相同顏色的陰影會出現(xiàn)急劇變化。運用24位色彩可確保圖像影像外觀流暢，否則，這樣的應用就必須動用GDC內(nèi)的抖色功能，來抵銷頻帶效應。抖色可在畫面緩沖區(qū)中套用隨機的雜訊，以避免因有限的色彩深度導致的頻帶效應。 ??盡管流暢鮮明的圖像總是能吸引目光，但像是設備等應用，光靠較基本的圖像功能，就能達到堅固易用的設計目標。在許多應用中，較低階的GDC就能提供令人驚艷的效能，而且不會讓零組件成本攀升。 ??1.3 繪圖內(nèi)容的性質(zhì) - 靜態(tài)或動態(tài) ??業(yè)者還必須根據(jù)圖像內(nèi)容的性質(zhì)來挑選GDC。若內(nèi)容屬于靜態(tài)，而且能預先判斷，像是Spirite引擎這類低成本GDC就足堪重任。預先著色的位元圖可儲存在Sprint GDC的外部快閃記憶體。這類GDC非常適合用來處理不同色彩格式（包括使用色彩查找表或把實際像素值儲存在畫面緩沖區(qū)），而且還能處理透明與Alpha-blending的作業(yè)。運用資源耗用較少的壓縮法，像是RLD（運行長度解碼器），可大幅降低預先著色繪圖的儲存需求，進而降低成本。 ??其他需要動態(tài)圖像的應用，像是地圖或隨機動畫等，其所需內(nèi)容都是當場立即決定，這些應用需要一個具備全功能管線的GDC，可透過貼圖（紋理貼圖）2D或3D來著色模型。像是硬體光源與云霧等，也可發(fā)揮這類功能的效益。對于較復雜的作業(yè)而言，內(nèi)含著色器的圖像引擎可帶來更高彈性。 ??利用功能完備且具彈性的顯示控制器，不僅能簡化圖像建置的工作，還能支援更好的圖像功能，明確的說，圖像開發(fā)遠比控制器功能來得簡單，像是彈性圖層法以及支援多圖層與Alpha-blending，還有各種色彩深度。 ? ? ? ??1.4 2D或3D圖像 ??運用3D繪圖對于GDC的效能與功能需求會有顯著影響，例如，3D應用需要的頂點處理性能遠高于2D應用，再加上像是貼圖與Mipmap貼圖等功能所需的視野校正，這些都是3D圖像需要的功能（Mipmap是主要貼圖的優(yōu)化與調(diào)整尺寸版本，這種貼圖和主要貼圖儲存在同一處）。它們讓系統(tǒng)不必立即調(diào)整主要貼圖的尺寸，對于效能提升有明顯幫助。 ??在3D圖像中光是加入？軸座標，就會大幅增加處理需求。相較之下，2D繪圖著色的過程則簡單許多，若內(nèi)容屬于靜態(tài)，還能預先著色，就如同本文先前所討論，在2D或3D動態(tài)內(nèi)容方面，需要用到一個全管線化的圖像引擎。 ??1.5 顯示屏解析度 ??因為尺寸較大，解析度較高的顯示屏必須處理更多像素，因此采用較大顯示屏的應用就需要更快，更強大的GDC。航空與醫(yī)療方面的應用，通常在其低階機種需要640 × 480像素的顯示屏，而在高階機種中就需要1280 × 1024像素解析度的顯示屏。在汽車市場，低階儀表板與中控臺的顯示屏尺寸通常為480X272像素，中階機種為800X480，而高階機種則為1280x480或更高像素。