一種基于FPGA的立體視頻轉換系統研究設計

　　自由立體顯示器是一種無需佩戴輔助裝置就能觀看三維立體效果的顯示器。由于立體顯示器能夠真實還原三維信息，因此在軍事、商業、醫療等領域有著廣闊的發展前景[1]。

　　隨著立體顯示器研究的不斷發展，自由立體顯示技術日趨成熟，不斷涌現出各種新型的立體顯示技術[1，2]。其中基于視差的立體圖像顯示技術以實現方便和技術成熟的優點被廣泛應用[2]。傳統的立體圖像源通常不能直接用于新型立體顯示器顯示，為立體顯示器提供合適的圖像源成為立體顯示研究的一個重要環節。本文介紹一種基于視差原理的立體顯示器的視頻轉換系統，它能夠將已有的立體視頻格式轉換成所需的視頻格式。

　　基于視差的立體顯示器需要在屏幕上同時顯示一對立體圖像，因此顯示器所需的圖像格式也不同于平面顯示器。本文將以輸入左右格式（Side-by-Side）的視頻信號為例，詳細描述該信號格式轉換為一種液晶立體顯示器格式的設計與實現。該系統以FPGA為核心，采用全數字的數字視頻口DVI（Digital Visual Interface）作為液晶顯示器的視頻接口，并且使用一片DDR SDRAM構建了高速的幀緩存系統，保證了數據的實時處理。系統可以工作在2D和3D模式下，實現顯示器的平面/立體兼容，在1 280×1024@60 Hz的19寸立體顯示器上工作穩定，滿足系統要求，通用性很好。

　　1 系統設計

　　1.1 目標視頻格式

　　目前存在大量左右格式的立體圖像和視頻。所謂的左右格式，就是在一幅完整的圖像上，將一對立體圖像平行放置在圖像的左半邊和右半邊，如圖1(a)所示。觀看者左眼只看到左邊的圖像，右眼只看到右邊的圖像時就能看到立體圖像。一種基于液晶和視差原理的自由立體顯示器，將左右圖像分別放在亞像素列的偶數列和奇數列。以屏幕分辨率為1280×1024為例，原圖第0~639列為左圖，640~1279為右圖，則第0列和第640列像素組成變換后圖像的第0列和第1列；第1列和第641列組合為第2第3列……依次類推。組合的方式為交換對應像素的綠色分量。合成后的效果如圖1（b）所示，左右圖像的亞像素在水平方向間隔排列。