10.2.2. 功能描述¶
10.2.2.1. 镜像/固定角度旋转¶
Flip/Rotation0子模块可以进行水平镜像、垂直镜像、0/90/180/270度固定角度旋转。水平镜像、 垂直镜像和固定角度旋转，单独开启，也可以同时开启。同时开启的时候，水平镜像和垂直镜像在固定 角度旋转功能前生效。
10.2.2.2. 任意角度旋转¶
Rotation1子模块可以对图像进行任意角度旋转，任意角度旋转只支持RGB格式不支持YUV格式，以图像 左上角为原点，原图的旋转中心在（m, n）目标图的旋转中心在（c, d），如下图所示：
图 10.6 旋转示意图¶
由原图到目标图的旋转变换矩阵为：
图 10.7 旋转公式¶
10.2.2.3. 图像缩放¶
Scaler0子模块支持对RGB/YUV格式图像进行缩放，支持缩放倍数范围为 1/16 ~ 16。Scaler0支持 6x4 taps 16 phases多相位滤波算法。 Scaler0有两个独立的channel，当对RGB格式进行缩放操作的时候，需要配置Scaler0的channel0参数。 当为YUV格式的时候，Y通道需要设置channel0参数，U和V通道需要设置channel1参数。 当scaler0控制寄存器选择的是内置滤波系数，不需要软件设置滤波系数表。当scaler0控制寄存器选择的是查表， 则需要软件设置滤波系数表，channel0和channel1有独立的滤波系数表，并且水平滤波系数和垂直滤波系数 需要单独设置，总共对应4组滤波系数。水平滤波为6 taps，滤波系数为6x16共96个。通过大小为48的32bits 寄存器组来设置，每个系数为14bits有符号数, 寄存器低16bits和高16bits各存储一个系数， 例如phase0和phase1占用一个32bits寄存器，phase0在[0:13]，phase1在[16:29]。 先存储tap0的phase0， phase1，依次到phase15，然后再存储tap1， tap2，tap3，tap4，tap5。
图 10.8 水平系数排列¶
垂直滤波为4 taps，滤波系数为4x16共64个。通过大小为32的32bits寄存器组来设置，每个系数为14bits有符号数, 寄存器低16bits和高16bits各存储一个系数，例如phase0和phase1占用一个32bits寄存器，phase0在[0:13]， phase1在[16:29]。先存储tap0的phase0，phase1，依次到phase15，然后再存储tap1， tap2，tap3。
图 10.9 垂直系数排列¶
10.2.2.4. 颜色空间转换(CSC0和CSC1)¶
CSC0和CSC1子模块都是YUV转RGB，颜色空间转换模块，格式转换公式如下：
R = Coef0 * Y + Coef1 * U + Coef2 * V + Coef3;
G = Coef4 * Y + Coef5 * U + Coef6 * V + Coef7;
B = Coef8 * Y + Coef9 * U + Coef10 * V + Coef11;
系数定点化:
COEF0 = coef0 * 1024 // COEF0为13bits有符号整数
COEF1 = coef1 * 1024 // COEF1为13bits有符号整数
COEF2 = coef2 * 1024 // COEF2为13bits有符号整数
COEF3 = coef3 * 16 // COEF3为14bits有符号整数
COEF4~ COEF7和COEF8~ COEF11计算方式和COEF0~ COEF3一样：
R = (((COEF0 * Y + COEF1 * U + COEF2 * V + 32) >> 6) + COEF3 + 8) >> 4;
G = (((COEF4 * Y + COEF5 * U + COEF6 * V + 32) >> 6) + COEF7 + 8) >> 4;
B = (((COEF7 * Y + COEF9 * U + COEF10 * V + 32) >> 6) + COEF11 + 8) >> 4;
If(R>255) R =255; else if (R<0) R = 0;
If(G>255) G =255; else if (G<0) G = 0;
If(B>255) B =255; else if (B<0) B = 0;
10.2.2.5. 颜色空间转换(CSC2)¶
CSC2子模块是RGB转YUV颜色空间转换模块，格式转换公式如下：
Y = Coef0 * R + Coef1 * G + Coef2 * B+ Coef3;
U = Coef4 * R + Coef5 * G + Coef6 * B+ Coef7;
V = Coef8 * R + Coef9 * G + Coef10 * B+ Coef11;
系数定点化：
COEF0 = coef0 * 256 // COEF0为11bits有符号整数
COEF1 = coef1 * 256 // COEF1为11bits有符号整数
COEF2 = coef2 * 256 // COEF2为11bits有符号整数
COEF3 = coef3 // COEF2为11bits有符号整数
COEF4~ COEF7和COEF8~ COEF11计算方式和COEF0~ COEF3一样
Y = (COEF0 * R + COEF1 * G + COEF2 * B + 128) >> 8 + COEF3;
U =( COEF4 * R + COEF5 * G + COEF6 * B + 128) >> 8 + COEF7;
V = (COEF8 * R + COEF9 * G + COEF10 * B + 128) >> 8 + COEF11;
If(Y>255) Y =255; else if (Y<0) Y = 0;
If(U>255) U =255; else if (U<0) U = 0;
If(V>255) V =255; else if (V<0) V = 0;
10.2.2.6. Porter/Duff Alpha Blending¶
Alpha Blending/CK子模块支持Porter/Duff规则的Alpha Blending，公式如下：
pixel = (source * fs + destination * fd),
sa = source alpha,
da = destination alpha
序号 |
Blending模式 |
fs |
fd |
|---|---|---|---|
0 |
NONE(默认) |
sa |
1-sa |
1 |
CLEAR |
0 |
0 |
2 |
SRC |
1 |
0 |
3 |
DST |
0 |
1 |
4 |
SRC_OVER |
1 |
1-sa |
5 |
DST_OVER |
1-da |
1 |
6 |
SRC_IN |
da |
0 |
7 |
DST_IN |
0 |
sa |
8 |
SRC_OUT |
1-da |
0 |
9 |
DST_OUT |
0 |
1-sa |
10 |
SRC_ATOP |
da |
1-sa |
11 |
DST_ATOP |
1-da |
sa |
12 |
XOR |
1-da |
1-sa |
13 |
ADD |
1 |
1 |
10.2.2.7. 误差扩散Dither¶
Dither子模块支持输入ARGB8888或者RGB888格式，输出ARGB4444、RGB565、ARGB1555，当像素格式从高位宽， 转化为低位宽的时候，打开Dither功能，可以使图像渐变区域更平滑。误差扩散算法采用Sierra Lite algorithm， X为当前像素，当前像素的量化误差扩散到相邻的像素，Sierra Lite algorithm误差扩散模板如下图所示：
图 10.10 误差扩散模板¶
10.2.2.8. 格式化输出¶
FMT子模块是格式化输出模块， 比如ARGB8888格式只有一个plane，NV12格式有2个plane， YUV420p有 三个plane。FMT子模块对接收到的像素按照像素格式的排列要求写入memory。
10.2.2.9. 2D加速操作¶
10.2.2.9.1. 矩形填充（Fill Rectangle）¶
矩形填充是指定内存中的一块矩形区域，然后向矩形区域填充固定颜色，如下图所示：
图 10.11 矩形填充¶
Output Image Addr为要矩形填充图像的基地址，坐标（x_offset，y_offset）为填充区域相对于基 地址的坐标偏移，由软件计算出坐标（x_offset，y_offset）地址addr配置给硬件，计算方法如下：
bpp: 每个像素占用的字节（Bytes Per Pixel）
addr = output_image_addr + output_image_stride * y_offset + x_offset * bpp
10.2.2.9.2. 位块搬移（Bit BLT/ Stretch BLT）¶
位块搬移是指把内存中源图像的一块矩形区域，搬移到目标图像中的一块矩形区域中，在进行位块搬移 过程中，源图和目标图可以同时进行alpha blending/CK操作。
（1） 原图的矩形区域搬移到目标图的矩形区域中不进行缩放（Bit BLT），如下图所示：
图 10.12 位图搬移¶
（2）原图的矩形区域搬移到目标图的矩形区域中同时进行放大或者缩小（Stretch BLT），如下图所示：
图 10.13 位图搬移同时缩放¶
10.2.2.9.3. 性能¶
GE的最高工作频率为200MHz，开启不同功能的性能如下表所示：
序号 |
2D加速操作 |
性能（关闭Rotation1） |
性能（开启Rotation1） |
|---|---|---|---|
0 |
Fill Rectanle |
1 pixel/cycle |
N/A |
1 |
Blit |
1 pixel/cycle |
0.6 pixel/cycle |
2 |
Stretch BLT |
0.7 pixel/cycle |
N/A |
设mclk（单位为Hz）为GE的工作时钟，GE的性能为P (单位为pixel/cycle)，则每秒钟可以处理的像素个数为：pixel_num = mclk * P
每一帧处理的像素个数：frame_pixel = width * height，（当使用功能Stretch BLT的时候，选择输入或者输出中最大的图片进行计算）
GE可以处理的最大帧率（frame per second）为：fps = pixel_num / frame_pixel
当受到系统实际带宽限制的时候，可以用分配给GE的实际带宽量来计算实际帧率
10.2.2.10. 限制条件¶
任意角度旋转不支持Dither、不支持YUV格式、 DST和OUT地址需要一致。
Scan order只在src、dst、out都为RGB格式，并且scaler、rot0、rot1关闭的情况下开启，并且不 可以开启Dither。
YUV格式支持的最小size为8x8， 最大size为4096x4096（单位为pixel）
YUV格式必须开启scaler
RGB格式不开启scaler、不开启rot1的情况，支持的最小size为：1x1（单位为pixel）
RGB格式不开启scaler、开启rot1的情况，支持最小size为：4x4（单位为pixel）
RGB格式开启scaler的情况，支持最小size为：4x4（单位为pixel）
RGB格式支持最大size为：4096x4096（单位为pixel）
颜色填充模式/渐变填充模式下，不可以开启scaler、rot0、rot1。
任意角度旋转只支持alpha blending，不支持color key。