傳統的平視顯示器需要一個平坦的透明表面，圖像投射到該表面上。如此平坦的表面只需要簡單的梯形失真校正即可顯示干凈的圖像。在較新的架構中，擋風玻璃本身將用作投影目標。

如果不進行校正，擋風玻璃上可能如下所示的干凈投影圖像：

對于擋風玻璃的三維表面，除了梯形失真或針墊校正之外，還需要更復雜的任意預變形。考慮到擋風玻璃的物理形狀、投影儀的位置以及駕駛員可能的頭部位置，這是必需的。

這種預失真需要對圖像進行轉換或扭曲，其中每個像素都被視為其所需位置。

Microchip與TES Electronic Solutions GmbH（TES）合作實施這種翹曲引擎。變形引擎基于以下簡單概念：

對于每個輸出像素，從查找表（LUT）讀取所需源像素的亞像素精確位置，從源圖像中讀取該位置周圍的所需源像素，并通過雙線性濾波根據子像素位置對這些源像素進行加權來計算輸出像素。

LUT由TES專有的自適應增量編碼算法高度壓縮，允許壓縮系數從40到60倍，具體取決于子像素坐標的可配置最大誤差值。

基于這種方法，可以實現任意形狀的翹曲。翹曲引擎創建需要投影的三維圖像的反曲率。

變形 IP 的通用設置如下：

顯示數據進入 PolarFire? FPGA，由翹曲引擎處理，然后傳輸到投影儀圖像。局部調光可以作為翹曲過程的一部分進行;但是，這需要標準翹曲引擎的附加功能。

默認情況下，變形過程基于在 DDR 內存中臨時存儲傳入的視頻幀，并增加四個圖像幀的延遲：

這種方法允許完全靈活地扭曲和旋轉圖像以及處理圖像大小。

在外部 DDR 內存不可用或應避免的情況下，變形過程也可以適應在沒有外部 DDR 內存的情況下工作，而只能在部分輸入幀和流輸出接口上工作：

壓縮的變形LUT存儲在FPGA內部，輸入的視頻數據的幾行緩沖在FPGA中。內部RAM要求取決于傳入數據幀的寬度和需要存儲的行數，后者取決于最大圖像失真。

當內存中有足夠的輸入行時，可以開始處理輸出像素。輸出像素是根據存儲的輸入圖像行中的可用數據創建的。

此方法在不使用外部 DDR 內存時優化最低延遲;但是，它降低了翹曲能力的靈活性。對于只需要少量翹曲的相對平坦的表面，可以通過減少內存需求來節省大量成本。一個積極的副作用是減少延遲。如果需要更大的圖像失真，例如魚眼鏡頭校正，該方法仍然適用，但節省的內存更少，延遲增加。

另一個好處是，移除DDR內存還可以消除內存引起的凍結幀的風險，這可能是系統中的安全問題。

局部調光是投影應用中經常需要的功能。局部調光抵消了由用于背光的LED矩陣的照明熱圖引起的圖像梯度：

圖像的像素在顏色和亮度上單獨調整，以便背光矩陣的照明熱圖產生具有預期顏色和亮度的圖像。

由于輸出圖像的每個像素都被扭曲引擎觸摸，因此可以同時應用局部調光，而不會增加任何額外的延遲。局部調光到單個像素的粒度取決于可用于存儲調光表的內存。

在只需要局部調光而不翹曲的情況下，也可以獨立模式下使用按像素方法。對于此設置，只需要包含調光區域信息的熱圖表的內存。調光在流模式下實現，不存儲完整的圖像幀。在這種方法中，調光的延遲僅保持在兩條圖像線，并消除了外部存儲器中圖像凍結的風險。

基于FPGA的靈活性，可以支持不同的通信接口。這允許在客戶可能擁有的多個平臺上重復使用設計。在設計中使用FPGA時，中等復雜的FPGA足以運行翹曲引擎，因此可以使用非常節省空間的小型封裝在PCB上進行簡單且經濟高效的布線。此外，在具有挑戰性的熱環境中使用FPGA可以毫不費力，因為Microchip的PolarFire FPGA是業界中檔密度下功耗最低的器件。

審核編輯：郭婷