分布式圖像拼接控制器技術(shù)解析

本文主要介紹了DVCS控制系統(tǒng)及其他控制器所采用的不同技術(shù)及特點(diǎn)分析。

1. 什么是分布式圖像拼接控制器？它由哪些部分組成？

分布式圖像拼接控制器是以IP網(wǎng)絡(luò)作為信號(hào)傳輸?shù)耐ǖ?，采用?shí)時(shí)影像處理技術(shù)，把各種視頻信號(hào)源（RGB信號(hào)，視頻信號(hào)，高清視頻，音頻信號(hào)等）進(jìn)行壓縮編碼，把數(shù)據(jù)打包成能夠在以太網(wǎng)上傳輸?shù)腎P碼流，顯示端接收各種信號(hào)碼流并實(shí)時(shí)解碼，將IP碼流信號(hào)還原成視頻信號(hào)進(jìn)行顯示。

分布式圖像拼接控制器通常由以下幾個(gè)部分組成：

（1） 信號(hào)源輸入處理器，能夠?qū)⒏鞣N不同的視頻信號(hào)（RGB信號(hào)，視頻信號(hào)，高清信號(hào)，音頻信號(hào)等）實(shí)時(shí)編碼成能夠在以太網(wǎng)上傳輸?shù)腎P碼流；

（2） 顯示輸出處理器，能夠接收各種不同的信號(hào)源IP流，并實(shí)時(shí)解碼顯示；

（3） 以太網(wǎng)交換機(jī)，根據(jù)IP地址把信號(hào)的IP碼流轉(zhuǎn)發(fā)給顯示處理器；

（4） 控制管理軟件，用戶通過控制管理軟件能夠?qū)崟r(shí)對(duì)各個(gè)處理器進(jìn)行控制和設(shè)置；

2. 大屏拼接市場(chǎng)為什么會(huì)發(fā)展出分布式圖像拼接控制器？

分布式圖像拼接控制器的出現(xiàn)是數(shù)字信號(hào)處理芯片（DSP）技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)、以及影像處理技術(shù)共同發(fā)展的結(jié)果。眾所周知，IC芯片的發(fā)展一直遵循著摩爾定律快速成長(zhǎng)。今天，人們已經(jīng)能夠生產(chǎn)出性能非常強(qiáng)大的數(shù)字信號(hào)處理DSP芯片（例如TI C6000系列， Freescale StarCore DSP）和大規(guī)?？删幊踢壿嬓酒現(xiàn)PGA（Field－Programmable Gate Array）。利用DSP/FPGA強(qiáng)大的運(yùn)算能力，人們可以實(shí)現(xiàn)對(duì)視頻信號(hào)實(shí)時(shí)處理，包括圖像增強(qiáng)，噪聲濾除，圖像縮放，De-interlacing，視頻CODEC等。近十幾年來，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)飛速發(fā)展。網(wǎng)絡(luò)通訊帶寬已經(jīng)由早期的56Kbps，快速發(fā)展到10Mbps, 100Mbps，和1000Mbps帶寬.目前10Gbps以太網(wǎng)技術(shù)也已經(jīng)成熟，正在越來越多的被應(yīng)用到高速數(shù)據(jù)通訊領(lǐng)域。網(wǎng)絡(luò)帶寬的提升，為高品質(zhì)視頻信號(hào)流網(wǎng)絡(luò)化傳輸提供了保障。由于視頻信號(hào)數(shù)據(jù)量非常龐大（一路1080p@30fps的全高清視頻信號(hào)的原始數(shù)據(jù)流為949.2Mbps）,為了能夠在網(wǎng)絡(luò)上有效傳輸多路視頻信號(hào)，則需要對(duì)視頻信號(hào)進(jìn)行編碼，除去視頻信號(hào)中的冗余信息，從而減少視頻信號(hào)的數(shù)據(jù)帶寬占用。視頻編碼技術(shù)經(jīng)過近20年的發(fā)展，已經(jīng)在技術(shù)上取得了巨大的進(jìn)步，人們能夠在保證畫面質(zhì)量的前提下把視頻信號(hào)的數(shù)據(jù)量壓縮幾倍到幾十倍。因此，分布式圖像拼接控制器的出現(xiàn)是綜合利用了高性能DSP/FPGA芯片技術(shù)、寬帶網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)、和高性能視頻編碼技術(shù)等多項(xiàng)高科技發(fā)展成果，有著明顯的時(shí)代背景。

3. 分布式圖像拼接控制器主要適用于哪些領(lǐng)域？為什么？

分布式圖像拼接控制器非常適合應(yīng)用到大規(guī)模的DLP/LCD拼接顯示系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)海量高性能的影像處理和大規(guī)模的信號(hào)顯示，包括鐵道指揮調(diào)度，公安，安防，煤炭，石化，電力，通訊，交通等行業(yè)。

適合分布式圖像拼接控制器應(yīng)用的領(lǐng)域通常具有以下特點(diǎn)：

（1） 拼接顯示屏規(guī)模龐大。隨著社會(huì)信息化的發(fā)展，人們需要更大的顯示墻綜合顯示多種多樣的信息，通常都在24面屏以上，有的高達(dá)幾百面屏. 真正的分布式圖像拼接控制器采用分散式架構(gòu)，每個(gè)處理器單獨(dú)處理自己的信號(hào)，無論有多少信號(hào)需要顯示，相互之間沒有任何影響，從而能夠支撐超大規(guī)模的拼接顯示屏系統(tǒng)。傳統(tǒng)的集中式控制器則受限于插槽數(shù)目、處理能力、總線帶寬等因素，難以支撐大規(guī)模的拼接顯示墻。

（2） 需要顯示的信號(hào)數(shù)量多。目前的大屏幕顯示系統(tǒng)中，通常需要同時(shí)顯示幾十路RGB信號(hào)，幾十路甚至上百路的視頻信號(hào)。在分布式圖像拼接控制器中，每路信號(hào)由一個(gè)單獨(dú)的處理器進(jìn)行處理，確保信號(hào)能夠被實(shí)時(shí)處理。在傳統(tǒng)的集中式控制器中，多路信號(hào)處理需要搶占CPU資源和系統(tǒng)總線帶寬，因此難以應(yīng)對(duì)多路RGB/視頻等信號(hào)的同時(shí)處理。

（3） 高性能與高可靠度。DLP拼接顯示墻越來越多被用于關(guān)系到國(guó)計(jì)民生的國(guó)家重點(diǎn)行業(yè)，大屏系統(tǒng)擔(dān)負(fù)著調(diào)度指揮、安全防范、事故預(yù)警和處理等重要職責(zé)，因此需要所有信號(hào)能夠?qū)崟r(shí)顯示，系統(tǒng)安全可靠，能夠7x24小時(shí)連續(xù)運(yùn)行。優(yōu)秀的分布式圖像拼接控制器采用高性能DSP和FPGA作為影像處理平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)影像處理和顯示。嵌入式系統(tǒng)具有高性能、高可靠度、低功耗等優(yōu)點(diǎn)，非常適合對(duì)安全性和可靠性要求高的領(lǐng)域。

4. 目前主流的分布式圖像拼接控制器具有哪些基本特點(diǎn)？

目前在市場(chǎng)最主流的分布式圖像拼接控制器是美國(guó)Jupiter公司的PixelNet和臺(tái)達(dá)電子的DVCS。這兩個(gè)公司的產(chǎn)品都具有以下特點(diǎn)：

（1）分布式架構(gòu)，無論是前端的信號(hào)編碼器，還是后端的影像顯示處理器，相互獨(dú)立。一個(gè)信號(hào)編碼器只支持1個(gè)信號(hào)源，一個(gè)顯示處理器只支持1個(gè)顯示單元。

（2）網(wǎng)絡(luò)化影像傳輸。所有的視頻信號(hào)，包括RGB信號(hào)，視頻信號(hào)，高清視頻信號(hào)，音頻信號(hào)等，均被編碼為統(tǒng)一的碼流格式，在以太網(wǎng)上傳輸。影像碼流通過交換機(jī)，實(shí)現(xiàn)與顯示處理器靈活連接。

（3）采用高性能DSP/FPGA實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)影像處理，具有高性能、高可靠度、低功耗和體積小巧等優(yōu)點(diǎn)。

（4）采用自主影像編碼算法，實(shí)現(xiàn)對(duì)各種視頻信號(hào)的全兼容和超低延遲影像顯示。