高清3D电视转播车系统的设计和研究
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摘 要：本文阐述了高清3d电视转播车硬件系统、软件系统方案确认以及系统集成中图像接入口的选择，不仅可用于指导 3D 高清高清3D电视转播车系统的设计，对日后转播车的引进和集成工作起到一定的借鉴作用。
关键词：高清3D电视转播车；高清电视；3D；系统设计
1. 硬件系统方案
1.1 处理器的选择
处理器作为整个嵌入式系统最核心的部分，其选择的合适与否会对整个系统功能的实现及后期功能的扩展产生重要影响。因此，选择一个适合的处理器非常重要。而本次系统设计的是一个高清3D电视转播车智能显示终端，考虑到其长期运行的环境是行驶过程中。因此对其硬件稳定性有一定的要求。其主要的功能之一是对高清3D电视转播车信息的实时显示，并且能提供给人简单方便的操作，因此其必须具有LCD接口，USB接口等，以便于用户连接LCD等设备。
综合以上考虑，本次系统选择的是三星公司的S3C6410处理器。该处理器是一款以ARM11为内核的16/32位RISC处理器，其系统主时钟频率最高可达800MHz。存储器系统在外部有两个DRAM和Flash/ROM的外部存储器端口，可以进行并行的数据访问；在内部具有独立的16KB指令数据Cache和16KB指令数据TCM，可存储和读取的数据量非常大。另外，该芯片内部还集成了丰富的控制器，如LCD，触摸屏等，并且在数据处理能力上基本实现了高速高效。这些强大的性能也使得S3C6410可以支持许多工业标准的操作系统，完全可以满足高清3D电视转播车现场操作的需求。
图1 3D 处理器的出屏深度调整界面
1.2 硬件系统方案设计
得益于S3C6410处理器丰富的接口，本次的高清3D电视转播车智能显示终端的硬件设计将会非常方便。利用这些接口，除了可以很方便的扩展SDRAM、FLASH等基本存储器模块外，还可以扩展LCD、触摸屏、MVB网络转换卡、USB接口等设备。
2. 软件系统方案
2.1 Vx Works
Vx Works操作系统是一种嵌入式实时操作系统（RTOS），由一家美国著名公司在1983年开发设计的，采用微内核的结构，具有多达1800个功能强大的应用程序接口。兼容性和裁剪性好，支持的处理器多的特点，使其具有非常高的实用性。而其网络协议丰富的特点保证了其实时性优良的特性。再加上持续发展能力优异、内核的高效以及用户开发环境的友好性，这些都使其在嵌入式实时操作系统领域的使用越来越广泛。然而其高昂的价格不利于小型嵌入式设备的快速开发，再加之其在图像开发的支持方面比较差，对于人机交互功能的开发存在一定的不便。
2.2 Win CE
Win CE操作系统是一款由微软公司开发的嵌入式新型操作系统，虽然其操作界面来源于Windows95/98，但Win CE是基于Win32API重新开发的新型的信息设备平台。Win CE具有模块化、结构化等特点。同时，继承了传统的Windows图像界面，使的在Win CE平台上可以使用Windows95/98上的诸如Visual C++，Visual Basic deg之类的编程工具、使用同样的函数和同样的界面风格，使得绝大部分应用软件只需简单的修改下就可以移植到WinCE平台上继续使用。虽然有这么多优点，但其不足之处在于系统实时性方面比较差，而且价格也比较高，加大了开发成本。
2.3 Linux
Linux操作系统是由Unix系统发展而来，经过多年的改进，所以具有稳定成熟的特点，在网络通信方面的功能比较突出，而且其免费且开源的特点，使得任何人都可以获取并修改其源代码，以开放自己的产品而不需为其支付任何费用。同时，由于它和大多数Unix系统都兼容，其应用程序的开发和移植都很方便，再加之其系统本身良好的可移植性，使得Linux系统已广泛运行于数百种硬件平台之上。
3. 图像显示接口（GUI）的选择
3.1 Mini GUI
Mini GUI是我国自主开发的一款轻量级的嵌入式图像开发工具，可以在诸如Linux、μC/OS-Ⅱ等多种操作系统上运行，该款软件拥有多种字体和字符集，使用现有成熟的图像引擎（SV2GALib/Lib GGI），支持POSIX线程机制，对显示内存开发完全，并且拥有硬件加速能力。然而其缺陷在于缺少了一个可视化编程环境，这使得界面的快速开发能力受到了一定程度的限制。
3.2 Micro Windows
Micro Windows是由美国Century Software公司开发的一款嵌入式GUI，主要针对的是小设备和小平台。它可以充分利用Linux提供的Frame Buffer机制来进行图像显示，而不需要其他图像系统的支持。Micro Windows最大的特色在与它提供了基于service/client模式的体系结构，其内部提供的大部分API接口都能够支持Win32，因而其拥有的图像功能相对来说也显得比较完善。然而其缺陷在于为了与X Window兼容，采用了传统的UNIX Socket结构，导致其实时性降低。而且，Micro Windows基本是用C语言实现的，这导致了系统的运行效率不高。
3.3 Qt/Embedded
Qt/Embedded是一款专门运用于嵌入式设备的GUI，其本质上是一个C++工具包，用于图像界面的开发。它拥有自己独特的应用框架和窗口系统，使用与Qt/Windows和Qt/X11一致的API接口，因此大大方便了Qt应用程序向嵌入式系统的移植。所以非常适合小型嵌入式设备进行图像界面的开发。
经过以上各种GUI比较之后，从应用成本和图像界面工具性能方面考虑，本次设计选择Qt/Embedded作为高清3D电视转播车智能显示终端的GUI。概括来说，有以下一些优势：
（1）Qt拥有非常美观的界面和色彩配比，这在美化了显示终端人机显示界面的同时，大大提高了机器对人的友好性。
（2）Qt是面向对象来编程的，而且具有良好的封装机制，这使得Qt具有非常高的模块化程度。可重用性方面也非常优异，这使得用户应用起来非常方便。
（3）Qt提供了信号和插槽的概念，这是一种类型安全的方法，它允许回调，并支持对象之间在彼此不知道对方信息的情况下进行合作，这使得Qt非常适合于真正的构件编程。
（4）Qt有非常好的可移植性，不仅可以在Windows下运行，也同样可以运行在Linux系统中。这也就意味着，利用Qt编写出来的程序，可以在几乎不用修改的情况下，同时在Linux和Windows中运行。这大大缩短了系统的开发周期。
（5）Qt拥有丰富的API函数，在其API中含有大约250个C++类，大多数类都是GUI专有的。这些使得开发起来更为方便。
4. 结束语
3D 系统的设计只是局限于一个相对简单的录制系统，还有很多可完善的地方。随着广播电视技术的飞速发展，相信 3D 电视技术也会得到更加广泛的应用，3D 转播车的系统设计也会朝着直播系统的方向去发展，系统会变得更加完善而实用。■
参考文献
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