帧率的计算

公式内容

公式分为两部分：

帧率公式： Frame Rate[frame/s]=(IVTPXCK frequency[Hz]×Number of IVTPX channel[channel])Total number of clock cycles[cycle/frame]\text{Frame Rate}_{\text{[frame/s]}} = \frac{(\text{IVTPXCK frequency}_{\text{[Hz]}} \times \text{Number of IVTPX channel}_{\text{[channel]}})}{\text{Total number of clock cycles}_{\text{[cycle/frame]}}}Frame Rate[frame/s]​=Total number of clock cycles[cycle/frame]​(IVTPXCK frequency[Hz]​×Number of IVTPX channel[channel]​)​每帧时钟周期总数公式： Total number of clock cycles[cycle/frame]=FRM_LENGTH[lines]×LINE_LENGTH[cycle/line]\text{Total number of clock cycles}_{\text{[cycle/frame]}} = \text{FRM\_LENGTH}_{\text{[lines]}} \times \text{LINE\_LENGTH}_{\text{[cycle/line]}}Total number of clock cycles[cycle/frame]​=FRM_LENGTH[lines]​×LINE_LENGTH[cycle/line]​

逐步拆解

1. 帧率公式

帧率（Frame Rate）的单位是帧每秒（frame/s），表示每秒显示的帧数。公式中的分子和分母分别代表了以下内容：

分子：

IVTPXCK frequency[Hz]×Number of IVTPX channel[channel]\text{IVTPXCK frequency}_{\text{[Hz]}} \times \text{Number of IVTPX channel}_{\text{[channel]}}IVTPXCK frequency[Hz]​×Number of IVTPX channel[channel]​

IVTPXCK frequency（单位：Hz）：这是像素时钟频率（pixel clock frequency），表示每秒处理的像素时钟周期数。像素时钟是数字视频系统中用于同步像素数据传输的时钟信号。例如，对于1080p分辨率在60Hz刷新率下，像素时钟频率通常在148.5 MHz左右。Number of IVTPX channel（单位：channel）：这是像素时钟通道的数量。某些系统中，为了提高带宽，可能使用多个并行通道来传输像素数据。比如在一些高速接口（如HDMI或DisplayPort）中，可能有多个数据通道。

分子整体表示每秒可以处理的总像素时钟周期数。

分母：

Total number of clock cycles[cycle/frame]\text{Total number of clock cycles}_{\text{[cycle/frame]}}Total number of clock cycles[cycle/frame]​

这是每帧所需的总时钟周期数。换句话说，它表示一帧画面需要多少个像素时钟周期来完成传输或显示。

帧率的计算：

帧率是通过总的时钟周期频率（每秒的周期数）除以每帧需要的周期数来计算的。

Frame Rate=每秒的总时钟周期数每帧的时钟周期数\text{Frame Rate} = \frac{\text{每秒的总时钟周期数}}{\text{每帧的时钟周期数}}Frame Rate=每帧的时钟周期数每秒的总时钟周期数​

2. 每帧时钟周期总数公式

分母部分进一步展开为：

Total number of clock cycles[cycle/frame]=FRM_LENGTH[lines]×LINE_LENGTH[cycle/line]\text{Total number of clock cycles}_{\text{[cycle/frame]}} = \text{FRM\_LENGTH}_{\text{[lines]}} \times \text{LINE\_LENGTH}_{\text{[cycle/line]}}Total number of clock cycles[cycle/frame]​=FRM_LENGTH[lines]​×LINE_LENGTH[cycle/line]​

FRM_LENGTH（单位：lines）：

表示一帧的总行数（frame length）。这不仅包括可见的像素行数（比如1080p的1080行），还包括不可见的垂直同步信号区域（vertical blanking interval），如垂直前肩（front porch）、垂直同步宽度（sync width）和垂直后肩（back porch）。

例如，对于1080p分辨率，实际的FRM_LENGTH可能是1125行（1080可见行 + 45行空白区域）。LINE_LENGTH（单位：cycle/line）：

表示一行所需的时钟周期数（line length）。这不仅包括可见像素的宽度（比如1920像素），还包括水平同步信号区域（horizontal blanking interval），如水平前肩、水平同步宽度和水平后肩。

例如，对于1080p分辨率，LINE_LENGTH可能是2200周期（1920可见像素 + 280周期空白区域）。每帧时钟周期总数：

通过将每帧的总行数（FRM_LENGTH）乘以每行的周期数（LINE_LENGTH），得出每帧需要的总时钟周期数。

3. 综合理解

将两部分结合起来，完整的帧率公式可以展开为：

Frame Rate=(IVTPXCK frequency×Number of IVTPX channel)(FRM_LENGTH×LINE_LENGTH)\text{Frame Rate} = \frac{(\text{IVTPXCK frequency} \times \text{Number of IVTPX channel})}{(\text{FRM\_LENGTH} \times \text{LINE\_LENGTH})}Frame Rate=(FRM_LENGTH×LINE_LENGTH)(IVTPXCK frequency×Number of IVTPX channel)​

意义：这个公式计算了系统在给定像素时钟频率和通道数的情况下，能够以多快的速度刷新帧（即帧率）。单位：

分子：Hz × channel = cycle/s（每秒的时钟周期数）。分母：lines × cycle/line = cycle/frame（每帧的时钟周期数）。结果：(cycle/s) ÷ (cycle/frame) = frame/s（每秒帧数）。

实际应用示例

假设我们有一个1080p60的显示系统（分辨率1920x1080，刷新率60Hz），以下是典型参数：

IVTPXCK frequency = 148.5 MHz = 148,500,000 Hz（像素时钟频率）。Number of IVTPX channel = 1（单通道传输）。FRM_LENGTH = 1125 lines（1080可见行 + 45空白行）。LINE_LENGTH = 2200 cycle/line（1920可见像素 + 280空白周期）。

计算步骤：

每帧时钟周期总数： Total number of clock cycles=1125×2200=2,475,000 cycle/frame\text{Total number of clock cycles} = 1125 \times 2200 = 2,475,000 \text{ cycle/frame}Total number of clock cycles=1125×2200=2,475,000 cycle/frame帧率： Frame Rate=148,500,000×12,475,000=60 frame/s\text{Frame Rate} = \frac{148,500,000 \times 1}{2,475,000} = 60 \text{ frame/s}Frame Rate=2,475,000148,500,000×1​=60 frame/s 结果是60帧每秒，符合1080p60的标准。

适用场景

这个公式通常用于以下领域：

视频信号处理：如在显示器、电视或投影仪中计算帧率。硬件设计：在设计GPU、显示控制器或视频接口（如HDMI、DisplayPort）时，确保时钟频率和帧率匹配。协议标准：如VESA标准中定义的视频时序参数。

注意事项

空白区域的影响：FRM_LENGTH 和 LINE_LENGTH 包含了空白区域（blanking intervals），这是视频信号中不可见的同步部分，必须考虑在内。多通道传输：如果有多个IVTPX通道（如在高速接口中），需要乘以通道数以反映总带宽。时钟频率限制：像素时钟频率（IVTPXCK frequency）通常受硬件限制，过高的频率可能导致信号不稳定。