基于IEC视频测试的信号源开发

杨静远 陈阳阳 徐雨婷 韩冬傲

【摘要】 本论文设计开发了一款基于IEC视频测试的信号源。该信号源主要是为了满足IEC动态视频测试的需求，并且与现有实验平台完美兼容。提供LVDS、VGA、HDMI和DVI等主流视频接口，可显示640×480到1920×1080区间范围内的14种主流显示分辨率，具备丰富的二次开发能力。

【关键词】 数字电视 信号源 IEC动态视频 低压差分信号

数字电视的播放清晰度很高，并且能与用户进行交互式的多媒体操作，给用户带来超越画面的体验，已经逐渐取代传统的模拟电视[1]。数字电视的发展离不开高质量的高清数字视频信号，人们对高清数字视频信号的需求越来越大，要求越来越高，对高清数字视频信号源的研究正逐渐渗透到我们的生活和研究中。本文设计并实现了一款基于IEC视频测试的信号源，对信号源的各项指标、硬件组成、软件环境进行了详细的描述，并对实验效果进行了展示。

一、信号源开发设计

现在实验室普遍使用的信号源为VG871信号源，其最大的短板是不能播放视频文件。在IEC的电视能效评价体系中，动态视频测试是一个关键测试项目。这组信号是IEC通过测试5个国家的 40h黄金时段的电视节目后经过统计得出的。IEC视频具有典型的代表性，已经是相关技术所通用的标准测试视频[2]。

现在市面上已经有很多高清播放器，就用户体验来说，VG871完全不如市面上的主流高清播放器，尤其是不能播放视频文件，但它的最大优势是可以提供LVDS视频接口。LVDS （ Low Voltage Differential Signaling ） 是一种低压差分信号技术，它的视频信号是在一对信号线上差分传输的，速度能达到几百Mbps，其驱动电压和驱动电流都比较低，具有良好的低噪声和低功耗性能[3]。对于FPGA软件编程而言，LVDS使用方便、简单。在Xilinx的基本元件库中，已为LVDS接口集成许多不同类型的元件，在应用中只要选择恰当的元件例化即可。实验室进行数字显示驱动系统的研究，纯净的视频源信号必不可少。通过信号转换板传输进来的信号都是经过处理的，由于这些技术有专利保护，我们无法得知视频信号经过哪些处理，而LVDS的传输协议技术参数是完全公开的。因此，开发一款不仅具有市面上主流高清信号源的功能而且能提供LVDS接口的信号源已经迫在眉睫。本文开发的信号源应该满足如下技术要求：实现640×480——1920×1080区间范围内的各种主流显示分辨率，包括LVDS、VGA、HDMI和DVI等主流视频接口，全平台多媒体显示，并且具有良好的经济性、扩展性和舒适性。

二、 信号源硬件选型及组装

硬件选型决定了信号源的基础结构和基本功能，硬件的性能好坏直接决定了信号源的性能好坏。由于本信号源必须满足当前主流的1920×1080的全高清分辨率，其LVDS输出端口为双路48位，因此硬件選型的关键是找到一款支持48位LVDS输出端口的主板。通过对市面上众多主板的调研，本文最终选取英特尔公司的Intel GM45 Socket P Core 2 Duo Mobile CPU Mini ITX型号主板作为信号源主板。选用这款主板再搭配CPU、内存、硬盘、机箱和电源等配件就可以完成IX45GM信号源的硬件组装。

三、内置分辨率修改

通过合适的硬件搭配，IX45GM信号源已经在各项参数上基本满足了设计要求，但一个致命的问题是该显卡并不支持1920×1080、1366×768和852×480这三个主流宽屏高清电视显示分辨率。本文通过对主板VBIOS信息的修改，成功将三种分辨率信息添加进去。具体操作步骤如下所述。

3.1 VBIOS数据文件刷新

Inter BMP软件是英特尔公司专门开发的一款对BIOS信息进行可视化修改的软件。使用BMP软件打开相应的dat数据文件以及bsf脚本文件后，对相应的总体信息和时序信息进行修改就能添加任意格式的分辨率进去。通过实验得到的三种分辨率时序信息如表 1所示。

3.2生成rom文件

mmtool软件是一款刷写BIOS信息的软件。我们打开mmtool软件，先将原有的rom文件Load进来，用修改后的dat文件替换逻辑地址为000C0864和0005290C的两项。然后导出生成新的VBIOS的rom文件。

3.3改写BIOS选项

由于在VBIOS信息的刷写中造成了BIOS菜单中分辨率显示选项和实际的显示分辨率不相符。经过大量的实验，我们找到了两者之间的对应关系。并用AMIBCP软件修改BIOS的显示选项。

3.4刷写VBIOS

由于该款主板采用的是AMI公司的BIOS，所以选择AFUDOS工具来刷写VBIOS。

经过分辨率修改后的IX45GM信号源在BIOS选项菜单中可以实现640×480——1920×1080区间范围内的各种主流显示分辨率，在各种分辨率下播放视频完全正常。

四、总结及展望

本文设计完成的信号源满足计算机、高清电视和投影等多平台的显示需求，提供LVDS、VGA、HDMI和DVI等主流视频接口，可显示640×480到1920×1080区间范围内的14种主流显示分辨率，具备丰富的二次开发能力。

本文设计开发的基于IEC视频测试的信号源接口种类很全面但是同类接口数量有限，因此不能满足多屏同时比对实验的需求。可以研究和开发信号分接板，实现同一类型输出信号的多路输出。

参 考 文 献

[1] Salmon R. The Changing World of TV Display - CRTs Challenged by Flat-panel Displays[R]. EBU Technical Review. 2004： 1-9.

[2] 丁沭沂，李驰.平板显示技术的现状与展望[J].电脑知识与技术.2010，34：9854-9856.

[3]黄锡珉.平板显示技术的发展[J].液晶与显示，2002，17（5）：317-322.