基于linux的全彩LED顯示屏脫機控制系統(tǒng)設(shè)計

　　建立在底層顯示層之上，軟件實現(xiàn)了與屏幕絕對坐標無關(guān)的基于區(qū)域內(nèi)部坐標的2D加速顯示接口。區(qū)域內(nèi)部坐標與區(qū)域本身在屏幕上的絕對坐標相加即可得出要顯示的絕對坐標。另外每個顯示區(qū)域都有對齊、縮放方式的選項?？s放方式可以有不縮放，線性縮放，非線性縮放三種，對齊在X，Y方向上分別有三種對齊方式。因為實際顯示的內(nèi)容大小與顯示區(qū)域大小往往不是相同的，因此這兩種選項對實際顯示效果影響極大。如區(qū)域?qū)捀弑扰c顯示內(nèi)容寬高比相差較大時，非線性縮放將導致顯示內(nèi)容嚴重畸變，而線性縮放將顯示內(nèi)容保持為原來的寬高比。顯示層次如圖4.

　　圖3 顯示層次

　　4.2.3脫機系統(tǒng)的視頻播放器設(shè)計

　　這部分主要介紹針對SM501顯卡的解碼過程優(yōu)化設(shè)計，并給出優(yōu)化后的性能測試數(shù)據(jù)。LED脫機播放系統(tǒng)目前支持MPEG-4視頻格式的AVI文件播放。

　　MPEG-4是MPEG（運動圖像專家組）制定的視頻壓縮標準，是目前用得最廣泛的一種視頻編碼標準。MPEG組織于1999年1月正式公布了MPEG-4 V1.0版本。MPEG-4除采用第一代視頻編碼（MPEG-1，MPEG-2，H.263等）的核心技術(shù)，如變換編碼、運動估計與運動補償、量化、熵編碼外，還提出了一些新的有創(chuàng)見性的關(guān)鍵技術(shù)，包括視頻對象提取技術(shù)、VOP視頻編碼技術(shù)、視頻編碼可分級性技術(shù)、運動估計與運動補償技術(shù)等。

　　Xvid是開源的MEPG-4碼器，遵守GPL通用公共許可證，也是目前國際上公認的性能最佳的 MPEG-4編解器之一，支持MPEG-4 SP框架。本文移植了Xvidcore-1.1.3到arm-Linux環(huán)境，并且基于Xvid設(shè)計了自己的LED脫機系統(tǒng)視頻播放器。

　　AVI文件格式是Windows系統(tǒng)下最常用的一種視頻文件格式。AVI文件并不局限任何視頻編碼格式。AVI文件格式是基于RIFF（Resource Interchange File Format）文件格式的。RIFF基于“塊”為信息單位，每個塊由一個4字符組成的FOURCC字標識。整個文件由一個RIFF塊構(gòu)成，RIFF塊和 LIST（列表）塊可以包含子塊。包含子塊的塊結(jié)構(gòu)為：FOURCC+塊長度+塊類型+塊數(shù)據(jù)。不包含子塊的塊結(jié)構(gòu)為：FOURCC+塊長度+數(shù)據(jù)。 AVI文件在RIFF的基礎(chǔ)上定義了自己的塊類型和數(shù)據(jù)。一個AVI RIFF文件由3大部分組成：RIFF文件頭，hdrl列表，movi列表，除此外還有一個可選的索引idxl塊。其中hdrl列表包含 avih 子塊和 strl 子列表，文件中有多少個流，hdrl 列表中就有多少個strl 子列表，strl子列表在 hdrl 中的次序就是流的序號。Movi列表中是實際的MPEG-4編碼流，avih子塊包含了AVI視頻文件的頭信息，比較重要的是幀頻。一般的AVI視頻文件只有一個視頻流。戶外LED屏幕對于音頻播放需求少，因此本文并不涉及音頻解碼。

　　Xvid解碼過程中要不斷輸入MPEG-4視頻編碼比特流，視頻流從AVI文件中的movi列表子塊中提取。AVI文件存儲在USB可移動存儲盤上，文件IO時間延遲會導致解碼過程產(chǎn)生間隙性的視頻播放停頓，因此有必要采用單獨的IO線程從AVI文件中不斷提取視頻流。IO線程與解碼線程構(gòu)成一種生產(chǎn)者-消費者類型的線程同步關(guān)系，需要引入同步互斥量來保證其同步工作。

　　由于MPEG-4視頻編解碼的原始顏色空間是YUV420，如果直接輸出YUV420平面格式 Xvid不需要進行顏色空間轉(zhuǎn)換，其余輸出格式則需要經(jīng)過色空間轉(zhuǎn)換算法得到。Xvidcore-1.1.3解碼器輸出不同的顏色空間格式對整個解碼時間的影響非常顯著。表1是在S3C2440平臺下使用Xvidcore-1.1.3解碼同一MPEG-4視頻文件（分辨率320x176） 使用不同輸出格式的幀頻比較。

　　表1 Xvid不同輸出格式解碼速率比較表

　　本文使Xvid解碼直接輸出YUV420平面格式，避免了Xvid使用軟件算法進行色空間

　　轉(zhuǎn)換，然后使用SM501提供的YUV420轉(zhuǎn)RGBx888硬件色空間轉(zhuǎn)換命令完成視頻幀的顯示。這種方式下SM501與Xvid解碼器并行工作，發(fā)揮了最佳的效果。同時為了避免了對數(shù)據(jù)的二次復制，本文直接在SM501本地顯存中申請了空間作為解碼幀輸出地址，這些優(yōu)化使得整個解