FPGAs für Pico-Projektoren
Aus der Hand an die Wand
Fortsetzung des Artikels von Teil 1
Systembedingte FPGA-Vorteile nutzen
FPGAs besitzen eine Reihe von Eigenschaften für Designs, mit denen sich der Markt für diese kleinen Projektoren ausdehnen lässt. Bedingt durch das schnelle Marktwachstum wird es auch unerwartete Verschiebungen und Änderungen bei den vom Anwender geforderten Funktionen geben. Mit dem Marktwachstum steigt auch der Konkurrenzdruck, und Firmen, die auf Veränderungen des Marktes und der Technologie reagieren können, können noch schneller wachsen.
FPGAs bieten in solchen Märkten gewisse Vorteile: Sie erlauben es, Änderungen der Funktionsmerkmale einfach zu implementieren, sogar noch nach dem Verkauf an den Endkunden. Updates zum Herunterladen können bestehende Produktmerkmale verbessern, sie ermöglichen eine Reaktion auf die Einführung von Konkurrenzprodukten und erlauben eine schnelle Anpassung an veränderte Schnittstellenanforderungen. Darüber hinaus erlauben sie es, Bildverarbeitungsalgorithmen auf der Basis von Kunden-Rückmeldungen oder neuen Forschungsergebnissen weiterzuentwickeln und die »Verbesserten« anschließend auf den Geräten einzusetzen, die sich bereits im Feldeinsatz befinden.
Ein Beispiel sind die Despeckling-Algorithmen bei Laser-gestützten Systemen. Laser-Speckling beschreibt das »Funkeln« eines Bildes, wenn kohärentes Licht an einer rauen Projektionsoberfläche bricht und dann auf der Netzhaut des Betrachters Interferenzen bildet. Die Fähigkeit, Speckling-Störungen zu vermindern, ist wichtig, weil dieses Artefakt für den Betrachter störend wirkt, die wahrgenommene Bildqualität beeinträchtigt und die effektive Auflösung verringert.
Die verschiedenen Despeckling-Algorithmen können eine kontrollierte Veränderung der Laser-Modulationsfrequenzen betreffen (zur Veränderung der kohärenten Beschaffenheit des Lichts), eine Modifikation der Intensität der Pixel-Helligkeit von einem Bild zum nächsten oder den Einsatz von Algorithmen ähnlich wie Anti-Aliasing bei konventionellen Displays. Wenn Forschungen an neuen Methoden weitere Fortschritte bei diesen Algorithmen liefern, dann haben zum Beispiel FPGA-gestützte Designs einen Konkurrenzvorteil: Sie lassen sich flexibel an mögliche Veränderungen anpassen.
Moderne FPGAs wie der ECP3 bieten allerlei Hardware-Funktionen, die für Pico-Projektor-Designs nützlich sind. DSP-Funktionen lassen sich etwa zur Implementierung komplexer Bildverarbeitungsalgorithmen wie für eine Farbraum-Umwandlung und eine JPEG-Encodierung/Decodierung ebenso einsetzen wie für allgemeine DSP-Algorithmen wie etwa FFTs und Filter. Dedizierter, auf dem Chip integrierter Blockspeicher lässt sich als Bildpuffer, FIFO-Puffer sowie als Daten- oder Codespeicher für Embedded-Prozessoren nutzen.
Mit Hochgeschwindigkeits-SERDES-Blöcken lassen sich gängige serielle Videoschnittstellen wie DVI, HDMI, DisplayPort und die 7:1-LVDS-basierten Standards wie Camera Link oder Channel Link sowie Computerschnittstellen wie PCI-Express, Serial Rapid I/O oder Ethernet (GbE, XAUI und SGMII) implementieren. Im Vergleich zu ASIC-Ausführungen ermöglichen FPGAs außerdem bei schnell wachsenden Märkten (bei denen Entwicklungszeiten von Wochen anstelle von Monaten über Erfolg oder Misserfolg eines Produkts entscheiden können) wesentlich kürzere Entwicklungs- und Einsatzzyklen. FPGA-Hersteller investieren heute in spezialisierte, auf einzelne Marktsegmente ausgerichtete Development-Kits.
Diese enthalten FPGAs und Peripheriebausteine zusammen mit marktspezifischen IP-Cores und bieten dem Entwickler damit eine Ausgangsbasis für die Erstellung von wohldifferenziertem Content. Oft sind dann sämtliche für die Anwendung benötigten externen Komponenten und Schnittstellen bereits auf der Leiterplatte verfügbar, und Treiber sowie Betriebssysteme stehen bereit für einen schnellen Einsatz.
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