视频处理之OSD
OSD简介
OSD，on-screen display的简称，即屏幕菜单式调节方式。一般我们按一下Menu键后屏幕弹出的显示器各项调节项目信息的矩形菜单，比如调亮度，色调，饱和度等信息，这个显示这个菜单的功能就是视频行业的OSD。
基于FPGA的OSD设计与实现
1 Xilinx OSD IP功能
- 支持最多8个layer
- 背景颜色可编程
- 位置，大小，颜色，透明度（alpha）可编程
- 支持RGB和YUV视频流
2 硬件结构框图
硬件平台是基于xilinx xc7z035芯片开发的，关键模块框图如下图1所示。
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一个时序产生模块Video Timing Controller(在本次实验中采用1080P标准时序)
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首先PL端将视频流通过VDMA读出，输出接口为AXI4-Stream的数据流
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然后视频流进入OSD IP(OSD输入输出也是AXI4-Stream接口)
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最后OSD输出数据流与1080P时序同时送入到AXI4-Stream to Video Out模块，输出为HDMI接口
下面小编会详细介绍OSD IP的例化与使用
3 OSD PL端
如果在使用OSD IP过程中出现如下错误，请在xilinx官网上申请OSD的License，这里不再详述如何申请License。
首先在Block Design中加入Video On Screen Display，打开后会看到如下图2。
(1) 勾选AXI-Lite Interface：PS端通过AXI-Lite进行配置该IP
(2) Video Format选择RGB
(3) Layers选择2
(4) Layer Configuration：LAYER0选择外部视频流，也就是实时视频，LAYER1选择Internal，PS端可以控制进行图文叠加
点击Screen Layout Options，如图3所示
(1) Background size（选择背景大小）里宽度输入1920，高度输入1080
(2) Background color输入背景颜色，这里选择黑色，可以通过axi-lite来控制
(3) layer0因为选择的是外部视频流，所以比如设置为外部视频流分辨率，输错了，可能无法正常使用，小编已经遇到过了，本文使用1920x1080外部视频流
(4) layer1因为选择的是内部图像控制器，所以无所谓设置什么，可以通过axi-lite控制，所以选择默认即可
点击LAYER 1 Options出现图4界面：因为是内部图像控制器，所以可以进行一些配置，比如颜色多少，字符数目，比特像素等等，这里小编选择的是默认。
配置完OSD IP后，将其AXI-lite挂在总线上即可，然后保存Block Design即可。
注：点开Address Editor，一定要确定该IP被分配地址空间，如果没有，点击一下自动分配（小编遇到的问题就是这个ip地址空间在unmap里，导致后续PS端OSD IP无法初始化）。
4 OSD PS端
下面就是常规操作include bitstream导出SDK，其实就是生成hdf文件，硬件信息。然后就launch SDk。如图4所示，可以看到hdf文件里都有什么。
新建一个design_top的空工程，如图5所示，在design_top_bsp下面可以看到system.mss文件，在红框中找到OSD IP。
点击import examples，出现如图6所示，勾选对话框后选择OK（不会玩IP先整个example）。
打开XosdSelfTestExample.c即可看到该例子程序是怎么个处理流程（图7为main函数，图8为使用流程）小编称之为PS端IP使用三步法
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第一步先进行lookup该IP
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第二步就是初始化该IP
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第三步就是使用IP
运行一下，结果如图9所示，可以看到UART会打印OSD成功信息。
OSD 实例
闲话不说，上面经过了OSD example，小编也作为一个PS端初学者来玩一玩。
尴尬的是经常在写c代码的时候想着写begin...end，真是verilog写习惯了，思想难以改变，原来是花括弧啊{}
初始化模块如下
在初始化后必须将该模块进行复位，然后，否则该IP启动不了。
int OsdInit(int DeviceID)
{
int Status;
/* Initialize the OSD instance */
OsdCfgPtr = XOSD_LookupConfig(DeviceID);
Status = XOSD_CfgInitialize(&Osd, OsdCfgPtr,OsdCfgPtr->BaseAddress);
if (Status != XST_SUCCESS) return 1;
/* Reset the devices */
XOSD_Reset(&Osd);
/* Enable the OSD device and tell it to pick up the register changes */
XOSD_Enable(&Osd);
XOSD_RegUpdateEnable(&Osd);
return 0;
}
配置模块
这里需要注意的是把BANKIndex输入为1，否则会进行字符填写方式就需要改变，不符合操作习惯XOSD_LoadCharacterSetBank(&Osd, Gcindex, 1, (u32 *)Font);
void Graphics_setting(u8 Gcindex,u8 LayerPriority,u32 ColorData[],u32 *TextData)
{
int width = 1920;
int height = 1080;
int LayerAlphaValue = 0xFF;
int LayerGlobalAlphaEnable = 0;
XOSD_SetLayerAlpha(&Osd, Gcindex, LayerGlobalAlphaEnable,LayerAlphaValue);
XOSD_SetLayerPriority(&Osd, Gcindex, LayerPriority);
XOSD_SetLayerDimension(&Osd, Gcindex, 0, 0, width, height);
XOSD_EnableLayer(&Osd, Gcindex);
/* Load color, font and text and set the active banks */
XOSD_LoadColorLUTBank(&Osd, Gcindex, 0, ColorData);
//set BankIndex is 1(fit our keyboard)
XOSD_LoadCharacterSetBank(&Osd, Gcindex, 1, (u32 *)Font);
XOSD_LoadTextBank(&Osd, Gcindex, 0, (u32 *)TextData);
XOSD_SetActiveBank(&Osd, Gcindex, 0, 0, 0, 0);
}
图文叠加模块
void OsdDrawText(int Gcindex,int x_pos, int y_pos, int color, int string_index, int text_size)
{
u32 Instruction[XOSD_INS_SIZE];
u16 ObjType = XOSD_INS_OPCODE_BOXTXT; /* A text string XOSD_INS_OPCODE_TXT*/
u8 ObjSize = (text_size<<4); /* Text Scale factor (1x, 2x, 4x, 8x) */
u16 XStart = x_pos; /* Horizontal start pixel of the text */
u16 YStart = y_pos; /* Vertical start line of the text */
u16 XEnd = x_pos; /* Horizontal end pixel of the text (not used) */
u16 YEnd = y_pos; /* Vertical end line of the text (must be same as YStart) */
u8 TextIndex = string_index; /* Index of Text String */
u8 ColorIndex = color; /* Color used to draw text */
XOSD_CreateInstruction(&Osd, Instruction, Gcindex,ObjType, ObjSize, XStart, YStart, XEnd, YEnd,TextIndex, ColorIndex);
XOSD_LoadInstructionList(&Osd, Gcindex, 0, Instruction, 1);
return;
}
实现结果
前面只给出了两个图层，工程退不回去了，目前工程实现的是叠加8个图层（1个视频，7个内部图像控制器）。
参考链接
百度网盘源码以及参考文档链接如下
