武漢中煙大屏拼接顯示系統技術建議書(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 再拼接顯示時 ,相鄰的兩組顯示器件間由于存在無法顯像的邊緣而分割 , 導致畫面不自然變形。邊緣屏蔽技術 , 通過精細像素調整 ,對邊緣信號進行自動擴展 , 把被顯示器件因邊緣覆蓋的部分內容進行屏蔽 ,達到自然直觀的顯示效果，用戶在調試時 ,只需要在提供軟件中輸入顯示單元的尺寸和邊緣的大致黑邊寬度 , 該技術會自動計算所需要屏蔽的范圍并自動掩蓋。 B)邊緣精調技術 通過控制軟件，可以對拼接顯示屏邊緣的顯示垂 直像素做每個像素精確調整 , 達到左右拼接的畫面完全無縫 。該技術適合于前投影 ,背投影 ,DLP 顯示屏等 ? 輸入 /輸出信號 拼接處理器 采用了目前世界上最先進的高速圖像處理芯片，對于視頻輸入的信號自動判別不同的制式 (PAL/NTSC),采用運動預測補償和去隔行處理 ,將視頻信號轉換為逐行信號 。自動判別 VGA 輸入的各種不同格式信號 ,應用先進的數字圖像處理算法來實時分割放大信號并顯示 , 整個畫面清晰流暢，色彩極其鮮艷逼真，無任何運動鋸齒和馬賽克現象。輸出信號統一轉換為 XGA/60HZ,也可以設定更高的分辨率 。 ? 先進的 純硬件設計架構 與基于計算機的多屏分割器處理方案不同，采用純全硬件信號處理和總線架構模塊設計。不需要操作系統支持，上電即可工作，開機時間少于 5 秒 , 用戶可直接硬開機和關機 ,啟動迅速 , 滿足每周七天、每天 24 小時的工作需求 ,系統穩定可靠。 第 24 頁 共 74 頁 ? 圖像參數 (白平衡 /亮度 /對比度 /銳度 )自動調整 出廠時的各種圖象參數均設置在標準狀態。用戶也可根據需要對個別參數進行調整。可對每路輸出圖象進行白平衡參數的調整，使得電視墻 /拼接墻的綜合白平衡達到盡可能完美的狀態。 ? 防灼傷功能 (可選 ) 圖像拼接處理器可以手動或者自動 (默認方式 )設定防灼傷功能 , 設定后 ,圖像處理器將按照設定的頻率或時間間隔 ,自動啟動防灼傷功能 ,改變顯示畫面的位置或者內容 ,在一定的時間內自動恢復正常顯示。 設備簡介 高清多媒體拼接矩陣 系列，是一款高性能、高端圖像處理設備，能夠在多個顯示屏上同時顯示多個動態畫面，主要用于多屏幕拼接顯示控制，是大屏幕顯示系統的核心顯示控制設備。對于要求多個視頻顯示，要求高質量畫面效果的場合，例如，指揮控制中心、視頻會議、多媒體多功能廳、禮堂，它是理想的現實解決方案。集圖像自由縮放、畫中畫動態顯示、多 RGB 信號實時數字處理技術 與一身，所有的輸入信號可以自由的顯示在顯示墻窗口中，全面支持圖像的跨屏、漫游、畫中畫、疊加、縮放等高端顯示功能。使用顯示效果震撼，模式靈活多樣，用戶操作方便，維護簡單。 支持多種視頻輸入方法，包括復合視頻，即 DVD 或攝像頭信號，計算機視頻，即電腦信號等。其中，復合視頻，支持 N、 P 制自適應；計算機視頻，支持從 640x480到 1920x1200 的分辨率，其中， 1024x76 1280x102 1366x768 等標準檔，支持 60Hz， 70Hz， 75Hz 等多種刷新頻率；數字視頻，是將圖像信號進行高速數字傳輸的一 種方式，系統支持 1920x1080 等高端顯示模式。 MULTIVIEW 系列支持RGB/DVI 輸出方式，包括多種視頻輸出格式和分辨率。 高清多媒體拼接矩陣 提供了多種強大的多視頻并行處理功能，包括畫中畫窗口的位置、大小、縮放比例、疊加優先級、畫面凍結等。針對每一個在屏幕上顯示的畫面，所有算法、操作均并行進行，圖像沒有延遲、沒有丟楨現象。系統能第 25 頁 共 74 頁 夠按照用戶設計，實現輸入信號根本上的實時顯示和最好的圖像縮放還原效果。 高清多媒體拼接矩陣 擁有多種控制方式，包括 RS232 串口、網絡等。隨機附帶畫面拼接器控制軟件，可以 方便的安裝在 Windows 操作系統上，也可以通過網絡遠程控制。 高清多媒體拼接矩陣 是在 2020 年推出的最新技術產品，產品以第五代 FPGA陣列為硬件基礎，采用并行高速圖形處理技術，實現了多路高速視頻信號的統一處理，從根本上解決了 VGA 信號輸入數量受到限制的問題。機器內部由多個硬件模塊陣列構成，基本硬件全部外國進口，產品主要特點如下： 一、獨創的 FPGA 硬件圖形并行處理技術 FPGA(Field Programmable Gate Array)，稱為現場可編程邏輯陣列，是最近新發展的硬件技術。 FPGA 芯片具有速度快，并行處理，功能靈活的特點，但芯片本身只是一個空白的硬件平臺，不具備任何功能，需要技術人員根據自己的要求對其進行硬件編程。 高清多媒體拼接矩陣 系列的處理核心就是 FPGA 芯片陣列。 系統具有高速信號處理技術，保證高分辨信號輸入輸出的實時處理。 高清多媒體拼接矩陣 系列采用 DDR 技術作高速數據緩存，運用流水線技術，對高速信號進行分級順序處理，保證了信號的實時性。系統輸入標準分辨 率可高達1920x1200x60Hz，非標分辨率可以達到更高，并且保證每一禎都能夠實時的處理完畢，輸入與輸出之間沒有時間拖延。在多單元顯示一路信號、一單元顯示多路信號、多單元多信號漫游疊加等情況下，顯示信號均無延遲。即便在所有輸入信號都漫游疊加在一起的極限情況下，所有信號一樣保持動態實時性。 系統采用基于輸入端口的信號并行處理技術，有效的增加了輸入信號個數。系統通過芯片陣列，對高速圖形數據流進行逐級處理，每一路信號輸入都對應一列處理器。這樣就相當于很多處理器同時工作，做到數據的并行處理，極大的提高了系統運算 速度。有效的使用并行處理技術使得數據得到分散處理，沒有了工控機單處理器的速度瓶頸，從而使得系統對輸入信號個數不敏感。就是說增加信號輸入個數，并不增加系統的總體運算負擔，這樣系統就能夠接納多個高速信號。能夠有效的進行多路 VGA/RGB 信號輸入，是 高清多媒體拼接矩陣 系列與普通插卡式工控機相比，最大的性能優勢。 系統屬于純硬件數據處理，沒有運行 Windows 和 Linux 操作系統，不是一臺計算機，不需要硬盤、光驅、顯卡等輔助設備。 二、最新的基于 LVDS 高速數字信號交換體系 高清多媒體拼接矩陣 系列采用所有輸入通道并 行方式進入核心處理模塊，每條總線使用 4 個高速 LVDS 信號，這與工控機拼接控制器的 PIC 總線有本質上的區別。 普通工控機的 PCI 總線，基本結構是多個 PCI 插卡使用同一組總線，一般是32 個數據位。如下圖所示， 6 個卡使用同一 PCI 總線，實際上進入核心處理器的數據只能是其中的一個卡上的信號， PCI 總線要分時復用。由于 CPU 核心處理器同一時間只能處理一個信號，這樣的總線結構對于這樣的 CPU 正好適合。 高清多第 26 頁 共 74 頁 媒體拼接矩陣 系列采用并行處理結構，這樣的總線是遠遠達不到處理器速度需求的。 工控機的 PCI 總線結構 為適應 核心并行數據處理要求， 高清多媒體拼接矩陣 系列采用并行總線接入方式，就是說每個通道都有獨自的總線接入核心處理系統。多個通道采用并行的方式可以實時的將數據送入核心的 FPGA 處理陣列。 如果每個輸入通道都使用 PCI總線，那么最終形成的輸入線數量會多得驚人。在 FPGA 核心處理部分中，也許要多組信號進行實時交換。如果也采用并行總線結構，那么系統間的連線數量會成幾何上升，使得系統最終無發實際使用。 為解決此結構問題，我們采用超高速 LVDS 進行信號傳輸。 LVDS，是低電平數字信號的簡稱，其特點是用兩根線差分傳輸一個數字 狀態，線間電壓低，信號傳輸速度快，本系統中使用的 LVDS 信號速度為 ，信號額定最高速度可以達到 4G/S 以上。使用 LVDS 進行圖像傳輸， 4 組線即可傳送超高頻的顯示信號。是用高速串行信號，極大的減少了系統連線的，使得每個輸入輸出通道只使用 4組線與系統核心計算單元連接。 LVDS 信號與并行總線信號，最常見的體現是硬盤 ATA 的并行排線接口和新型硬盤 SATA 的 LVDS 接口。下圖為 高清多媒體拼接矩陣 系列基本系統節構圖。 高清多媒體拼接矩陣 系列多通道并行總線結構及串行通信方式 三、 高清多媒體拼接矩陣 系列 與普通 工控機拼接卡系統的性能比較 目前使用的圖像拼接控制器，大體分為兩種。一種是組裝的工控機，需要從國外購買顯示處理卡進行組裝，另一種就是硬件拼接處理器。 用工控機組裝拼接控制器，需要插多個顯示卡，多卡使用同一組 PCI 總線，占用 PCI 總線資源，使用同一個 CPU 計算，分時占用 CPU 資源，其結果是機器性能很大程度上取決于工控機 CPU 計算速度和 PCI 總線傳輸速度。以普通 Inter Core II， 的 CPU 為例，可以接受 4 路 VGA/RGB 1024x768 信號和 8 路或 9路 Video 信號，可以支持 16 路輸出。 第 27 頁 共 74 頁 一臺 普通插卡式拼接控制器的性能如下： 系統結構：計算機結構； 計算核心：一個 CPU，分時計算全部信號 數據傳輸： 812 個 PCI 插槽； 266533MHz 系統總線，各信號分時占用總線； 輸出通道：數量 232 個；輸出通道分辨率 640x480 到 1280x1024 像素； 輸入視頻：個數 18 個；格式 NTSC 或 PAL 自適應； 8 路 Video 卡，視頻信號不能疊加； 輸入 RGB：個數 14 路；時鐘速度 123M；采樣顏色深度 16bpp； 系統支持： WindowsXP/2020 軟件支持：設備提供上自開發軟件 控制：本地鍵盤鼠 標、遠程鼠標鍵盤 需要注意的是： 當 VGA/RGB 信號多于 2 路時，系統分配給每路 VGA 信號的處理時間不足，導致信號實時性降低，基本現象就是鼠標和動態圖像的不連續； 有些工控系統號稱具有 24bpp 的采樣顏色深度，事實上在實際使用中，由于計算速度的限制，都只用到 16bpp 顏色； 采用網絡接口采樣的方法增加 RGB 輸入信號數量，并不能節約系統資源，結果仍然是多個信號同時顯示的時候，圖像實時性受影響。并且網絡信號采樣的質量、實時性等受到網絡速度、通信質量等環境影響，有一定未知性和不穩定性。實際計算，一路 1280x1024@60Hz 的普通計算機圖像信號，包含的數據速度為：1280(水平像素 )x1024(垂直像素 )x60(刷新率 )x3(顏色深度 24 位 )字節，即一秒鐘需要的數據量為 235,929,600 字節，即 235M 字節。加上 TCP/IP 協議包的頭尾，實際需要的網絡速度為 300M。就是說，對于 100M 以太網，傳一路 VGA 信號，只能傳送有效數據的 1/3，實際發送的數據每秒 20 楨。如果同時傳送兩路 VGA 信號，直接導致信號嚴重失真，不能實時顯示，播放圖像是圖像跳動。 高清多媒體拼接矩陣 系列 拼接控制系統采用全硬件設計，與工控機有本 質區別。系統采用多通道分離處理，所有數據并行處理；使用 FPGA 陣列并行處理信號，速度快，支持通道個數多；系統主控芯片與系統計算芯片分離，采用主程序串行控制；不屬于工控機，不運行 Windows/Linux 操作系統，不存在計算機防病毒問題，不存在軟件系統維護問題；數據實時處理，不需要硬盤、光驅等海量存儲設備；設備支持全年 24 小時運行，不需要特殊維護。其基本性能特點如下： 系統結構： 并行總線處理結構，高速 LVDS 總線，速度 160Gb/s 輸入視頻： 單系統 172 路，內部級聯后無限擴展； 格式 NTSC 或 PAL 自 適應； Video 信號高速動態圖像補償； 信號任意拉伸、壓縮，可以在多屏內任意位置開窗口，信號任意跨屏漫游，疊加 (信號疊加層數 4 層 )，圖像實時性不受影響； 第 28 頁 共 74 頁 輸入 RGB： 實時頁面存儲，分級數據預處理；單系統 172 路，內部級聯后無限擴展； 采樣深度 32bpp 真彩色； 分辨率 640x480 到 1920x1200 像素，可定制特殊分辨率的支持功能； 支持 DVII 模擬數字接口； 信號任意拉伸、壓縮，可以在多屏內任意位置開窗口，信號任意跨屏漫游，疊加 (信號疊加層數 4 層 )，圖像實時性不受影響； 輸出通道： 實時頁面存儲 ，數量 172 個，內部級聯后，可依據當前顯示窗口數無限擴展； 分辨率 640x480 到 1920x1200 像素，可定制特殊分辨率的支持功能； 支持 DVII 模擬數字接口； 系統支持： 不需要系統日常維護，不需要電腦支持 軟件支持： 高清多媒體拼接矩陣 遠程控制軟件 控制方式： RS232 串口、紅外遙控、 100/1000Mbps 網絡 (TCP/IP 協議 )。 多屏處理器特點 ? 數據運算能力強大，總線寬度達到 180G 主板 采用自主研發出應用于拼接系統的巨量數據傳輸芯片技術，全新推出 高清多媒體拼接矩陣 獨創的 72 條 ，總帶寬達到 160G/s，徹底根除了多屏處理器數據總線帶寬低下引起的拼接系統顯示速度慢且不穩定的瓶頸，使得多屏處理器具有無以倫比的顯示速度。 高清多媒體拼接矩陣 采用全交叉調度架構高速數據傳輸技術，底層數據傳輸由獨創的數據調度芯片技術控制，為每路信號動態設置點對點的專線數據通道，每路