嵌入式高端图形显示控制器GDC方案应用考虑因素

高端图形显示控制器(GDC)以令消费者眩目的动态图形帮助定义了产品的风格和价值。而普通GDC则以简单明了的方式显示信息，采用有效且具成本效益的方式为用户提供他们想看的内容。从3D渲染到图像变形，今天的GDC功能对各种创新应用已不可或缺。

　　无论功能是简单还是复杂，都值得认真对待图形处理，它也会以高度直白的方式对好的设计予以回报。基本的QVGA显示IC带预储制的图形并可能包括视频输入;最高端的GDC则提供SXGA或更高的显示分辨率，具有动态三维图形功能和多个输入;中端GDC则支持WVGA显示(主要是二维动态图形，也可能具有一些3D功能)和视频输入。

　　一些应用对成本高度敏感，例如汽车工业，对这些应用来说，最低的材料成本是首要考虑之一。从基础到中端应用，设计人员可以采用图形控制器SoC这种单芯片方案来满足成本要求。这些GDC可通过CAN总线与其它汽车系统通信，并可进入电源关断模式以节省电池电量。

　　但内部显存(VRAM)容量以及诸如总线速度等瓶颈限制了图形功能的水平，并制约了灵活性、像素填充率和最大显示器尺寸。如果性能比成本重要，那么基于多芯片架构的更高端的SoC是上佳选择。这些GDC依靠外部的车用MCU处理CAN通信、电源管理和步进电机控制器等外设。它们没有内置VRAM和闪存程序存储器，但使用高速VRAM接口支持高性能。

　　一些应用领域(尤其是汽车)必须要保持与智能手机中常见的高端图形的同步。设计者必须要确保GDC可以生成流畅、清晰的图像，系统要能迅速响应用户输入。因此，GDC不能成为系统的短板，阻碍向最终用户提供他们所期望的用户体验。

　　对于基本和中端应用来说，一款真正的单芯片SoC方案可能是合适的。但对高端应用，这种器件可能仍无法提供足够性能，这时就需采用一种具有外部VRAM和闪存的更高端的(多芯片架构)SoC方案。

　　如果产品的显示系统支持24位RGB输入，则一款带24位RGB输出的GDC就有助于避免边带效应(banding effect)(同一颜色色调间的突然变化)。使用24位色彩，确保图形看起来流畅;否则，就可能需要GDC具有抖动功能以中和边带效应。抖动可向帧缓冲区添加随机噪声，以规避有限的颜色深度导致边带效应。

　　尽管流畅、华丽的图形总具有吸引力，但在诸如工业电子设备等应用中，坚固耐用和易用性是设计的首要考量，此时，基本的图形功能就可满足要求。低端GDC可为多种用途提供优良的性能表现，且不会增加成本。

　　图形内容：静态还是动态?

　　GDC的选用还取决于图形内容的性质。如果内容是静态且可预先确定的，选用诸如"精灵引擎"那种低成本GDC可能就够了。预储制的图形位图可存储在这种精灵GDC的外部闪存内。这种GDC可非常好地处理不同的色彩格式(那些使用颜色查找表或在帧缓冲区内具有实际像素值的格式)，还可以处理透明感和α混合。采用诸如RLD(运行长度解码器)等低开销的压缩方案，可显著降低对预储制图形的存储需求，从而降低了成本。

　　其它应用可能需要实时生成的动态图形内容，如地图或随机动画。这些应用需要GDC具有根据纹理贴图呈现二维或三维模型的全功能流水线功能。使用诸如硬件照明和雾化等功能也会使应用更完满。对于更复杂的任务，带着色器的图形引擎可提供更大灵活性。

　　使用灵活的显示控制器能够简化图形实现，并可呈现更美观的图形。具体来说，灵活的分层方案以及对多层次的支持和α平面及多种颜色深度，可极大简化图形开发过程。

　　然后是对二维和三维图形的选择。使用三维图形会影响对GDC所需性能和功能的要求。例如，3D应用要求比2D应用更高的顶点处理速率;另外，3D图形还要求对纹理贴图的角度校正和"Mip映射"等功能。Mipmap是对主纹理贴图进行优化并重新调整了大小的版本，它与主纹理贴图存储在一起。由于这种功能可避免调整主纹理贴图的大小，从而有助于提高性能。

　　只是为三维图形添加Z坐标就能大幅提高对处理的要求。二维图形渲染很简单，如果内容是静态的，它还可以预储制，如前所讨论的。但在动态2D或3D内容情况下，则需要一个具有完整流水线的图形引擎。

　　分辨率要求

　　因为体积更大、分辨率更高的显示器要处理更多的像素，所以使用更大显示器的应用需要速度更快、功能更强大的GDC。在航空电子和医疗应用中，通常情况是：低端应用一般需640x480像素的显示器;高端则可能需要超过1,280x1,024像素的显示器。在汽车市场，低端仪表盘和中控台屏幕的显示器分辨率通常为480x272像素;中端是800x480像素;高端为1,280x480像素或更高。

无论是提高一台显示器的分辨率还是添加多个显示器，都倍增了所涉及的像素数量，从而增加了对GDC处理能力