武汉中烟大屏拼接显示系统技术建议书

武汉中烟大屏拼接显示系统技术建议书内容摘要：

再拼接显示时 ,相邻的两组显示器件间由于存在无法显像的边缘而分割 , 导致画面不自然变形。 边缘屏蔽技术 , 通过精细像素调整 ,对边缘信号进行自动扩展 , 把被显示器件因边缘覆盖的部分内容进行屏蔽 ,达到自然直观的显示效果，用户在调试时 ,只需要在提供软件中输入显示单元的尺寸和边缘的大致黑边宽度 , 该技术会自动计算所需要屏蔽的范围并自动掩盖。 B)边缘精调技术 通过控制软件，可以对拼接显示屏边缘的显示垂 直像素做每个像素精确调整 , 达到左右拼接的画面完全无缝。 该技术适合于前投影 ,背投影 ,DLP 显示屏等  输入 /输出信号 拼接处理器 采用了目前世界上最先进的高速图像处理芯片，对于视频输入的信号自动判别不同的制式 (PAL/NTSC),采用运动预测补偿和去隔行处理 ,将视频信号转换为逐行信号。 自动判别 VGA 输入的各种不同格式信号 ,应用先进的数字图像处理算法来实时分割放大信号并显示 , 整个画面清晰流畅，色彩极其鲜艳逼真，无任何运动锯齿和马赛克现象。 输出信号统一转换为 XGA/60HZ,也可以设定更高的分辨率。  先进的 纯硬件设计架构 与基于计算机的多屏分割器处理方案不同，采用纯全硬件信号处理和总线架构模块设计。 不需要操作系统支持，上电即可工作，开机时间少于 5 秒 , 用户可直接硬开机和关机 ,启动迅速 , 满足每周七天、每天 24 小时的工作需求 ,系统稳定可靠。 第 24 页 共 74 页  图像参数 (白平衡 /亮度 /对比度 /锐度 )自动调整 出厂时的各种图象参数均设置在标准状态。 用户也可根据需要对个别参数进行调整。 可对每路输出图象进行白平衡参数的调整，使得电视墙 /拼接墙的综合白平衡达到尽可能完美的状态。  防灼伤功能 (可选 ) 图像拼接处理器可以手动或者自动 (默认方式 )设定防灼伤功能 , 设定后 ,图像处理器将按照设定的频率或时间间隔 ,自动启动防灼伤功能 ,改变显示画面的位置或者内容 ,在一定的时间内自动恢复正常显示。 设备简介 高清多媒体拼接矩阵 系列，是一款高性能、高端图像处理设备，能够在多个显示屏上同时显示多个动态画面，主要用于多屏幕拼接显示控制，是大屏幕显示系统的核心显示控制设备。 对于要求多个视频显示，要求高质量画面效果的场合，例如，指挥控制中心、视频会议、多媒体多功能厅、礼堂，它是理想的现实解决方案。 集图像自由缩放、画中画动态显示、多 RGB 信号实时数字处理技术 与一身，所有的输入信号可以自由的显示在显示墙窗口中，全面支持图像的跨屏、漫游、画中画、叠加、缩放等高端显示功能。 使用显示效果震撼，模式灵活多样，用户操作方便，维护简单。 支持多种视频输入方法，包括复合视频，即 DVD 或摄像头信号，计算机视频，即电脑信号等。 其中，复合视频，支持 N、 P 制自适应；计算机视频，支持从 640x480到 1920x1200 的分辨率，其中， 1024x76 1280x102 1366x768 等标准档，支持 60Hz， 70Hz， 75Hz 等多种刷新频率；数字视频，是将图像信号进行高速数字传输的一 种方式，系统支持 1920x1080 等高端显示模式。 MULTIVIEW 系列支持RGB/DVI 输出方式，包括多种视频输出格式和分辨率。 高清多媒体拼接矩阵 提供了多种强大的多视频并行处理功能，包括画中画窗口的位置、大小、缩放比例、叠加优先级、画面冻结等。 针对每一个在屏幕上显示的画面，所有算法、操作均并行进行，图像没有延迟、没有丢桢现象。 系统能第 25 页 共 74 页 够按照用户设计，实现输入信号根本上的实时显示和最好的图像缩放还原效果。 高清多媒体拼接矩阵 拥有多种控制方式，包括 RS232 串口、网络等。 随机附带画面拼接器控制软件，可以 方便的安装在 Windows 操作系统上，也可以通过网络远程控制。 高清多媒体拼接矩阵 是在 2020 年推出的最新技术产品，产品以第五代 FPGA阵列为硬件基础，采用并行高速图形处理技术，实现了多路高速视频信号的统一处理，从根本上解决了 VGA 信号输入数量受到限制的问题。 机器内部由多个硬件模块阵列构成，基本硬件全部外国进口，产品主要特点如下： 一、独创的 FPGA 硬件图形并行处理技术 FPGA(Field Programmable Gate Array)，称为现场可编程逻辑阵列，是最近新发展的硬件技术。 FPGA 芯片具有速度快，并行处理，功能灵活的特点，但芯片本身只是一个空白的硬件平台，不具备任何功能，需要技术人员根据自己的要求对其进行硬件编程。 高清多媒体拼接矩阵 系列的处理核心就是 FPGA 芯片阵列。 系统具有高速信号处理技术，保证高分辨信号输入输出的实时处理。 高清多媒体拼接矩阵 系列采用 DDR 技术作高速数据缓存，运用流水线技术，对高速信号进行分级顺序处理，保证了信号的实时性。 系统输入标准分辨 率可高达1920x1200x60Hz，非标分辨率可以达到更高，并且保证每一祯都能够实时的处理完毕，输入与输出之间没有时间拖延。 在多单元显示一路信号、一单元显示多路信号、多单元多信号漫游叠加等情况下，显示信号均无延迟。 即便在所有输入信号都漫游叠加在一起的极限情况下，所有信号一样保持动态实时性。 系统采用基于输入端口的信号并行处理技术，有效的增加了输入信号个数。 系统通过芯片阵列，对高速图形数据流进行逐级处理，每一路信号输入都对应一列处理器。 这样就相当于很多处理器同时工作，做到数据的并行处理，极大的提高了系统运算 速度。 有效的使用并行处理技术使得数据得到分散处理，没有了工控机单处理器的速度瓶颈，从而使得系统对输入信号个数不敏感。 就是说增加信号输入个数，并不增加系统的总体运算负担，这样系统就能够接纳多个高速信号。 能够有效的进行多路 VGA/RGB 信号输入，是 高清多媒体拼接矩阵 系列与普通插卡式工控机相比，最大的性能优势。 系统属于纯硬件数据处理，没有运行 Windows 和 Linux 操作系统，不是一台计算机，不需要硬盘、光驱、显卡等辅助设备。 二、最新的基于 LVDS 高速数字信号交换体系 高清多媒体拼接矩阵 系列采用所有输入通道并 行方式进入核心处理模块，每条总线使用 4 个高速 LVDS 信号，这与工控机拼接控制器的 PIC 总线有本质上的区别。 普通工控机的 PCI 总线，基本结构是多个 PCI 插卡使用同一组总线，一般是32 个数据位。 如下图所示， 6 个卡使用同一 PCI 总线，实际上进入核心处理器的数据只能是其中的一个卡上的信号， PCI 总线要分时复用。 由于 CPU 核心处理器同一时间只能处理一个信号，这样的总线结构对于这样的 CPU 正好适合。 高清多第 26 页 共 74 页 媒体拼接矩阵 系列采用并行处理结构，这样的总线是远远达不到处理器速度需求的。 工控机的 PCI 总线结构 为适应 核心并行数据处理要求， 高清多媒体拼接矩阵 系列采用并行总线接入方式，就是说每个通道都有独自的总线接入核心处理系统。 多个通道采用并行的方式可以实时的将数据送入核心的 FPGA 处理阵列。 如果每个输入通道都使用 PCI总线，那么最终形成的输入线数量会多得惊人。 在 FPGA 核心处理部分中，也许要多组信号进行实时交换。 如果也采用并行总线结构，那么系统间的连线数量会成几何上升，使得系统最终无发实际使用。 为解决此结构问题，我们采用超高速 LVDS 进行信号传输。 LVDS，是低电平数字信号的简称，其特点是用两根线差分传输一个数字 状态，线间电压低，信号传输速度快，本系统中使用的 LVDS 信号速度为 ，信号额定最高速度可以达到 4G/S 以上。 使用 LVDS 进行图像传输， 4 组线即可传送超高频的显示信号。 是用高速串行信号，极大的减少了系统连线的，使得每个输入输出通道只使用 4组线与系统核心计算单元连接。 LVDS 信号与并行总线信号，最常见的体现是硬盘 ATA 的并行排线接口和新型硬盘 SATA 的 LVDS 接口。 下图为 高清多媒体拼接矩阵 系列基本系统节构图。 高清多媒体拼接矩阵 系列多通道并行总线结构及串行通信方式 三、 高清多媒体拼接矩阵 系列 与普通 工控机拼接卡系统的性能比较 目前使用的图像拼接控制器，大体分为两种。 一种是组装的工控机，需要从国外购买显示处理卡进行组装，另一种就是硬件拼接处理器。 用工控机组装拼接控制器，需要插多个显示卡，多卡使用同一组 PCI 总线，占用 PCI 总线资源，使用同一个 CPU 计算，分时占用 CPU 资源，其结果是机器性能很大程度上取决于工控机 CPU 计算速度和 PCI 总线传输速度。 以普通 Inter Core II， 的 CPU 为例，可以接受 4 路 VGA/RGB 1024x768 信号和 8 路或 9路 Video 信号，可以支持 16 路输出。 第 27 页 共 74 页 一台 普通插卡式拼接控制器的性能如下： 系统结构：计算机结构； 计算核心：一个 CPU，分时计算全部信号 数据传输： 812 个 PCI 插槽； 266533MHz 系统总线，各信号分时占用总线； 输出通道：数量 232 个；输出通道分辨率 640x480 到 1280x1024 像素； 输入视频：个数 18 个；格式 NTSC 或 PAL 自适应； 8 路 Video 卡，视频信号不能叠加； 输入 RGB：个数 14 路；时钟速度 123M；采样颜色深度 16bpp； 系统支持： WindowsXP/2020 软件支持：设备提供上自开发软件 控制：本地键盘鼠 标、远程鼠标键盘 需要注意的是： 当 VGA/RGB 信号多于 2 路时，系统分配给每路 VGA 信号的处理时间不足，导致信号实时性降低，基本现象就是鼠标和动态图像的不连续； 有些工控系统号称具有 24bpp 的采样颜色深度，事实上在实际使用中，由于计算速度的限制，都只用到 16bpp 颜色； 采用网络接口采样的方法增加 RGB 输入信号数量，并不能节约系统资源，结果仍然是多个信号同时显示的时候，图像实时性受影响。 并且网络信号采样的质量、实时性等受到网络速度、通信质量等环境影响，有一定未知性和不稳定性。 实际计算，一路 1280x1024@60Hz 的普通计算机图像信号，包含的数据速度为：1280(水平像素 )x1024(垂直像素 )x60(刷新率 )x3(颜色深度 24 位 )字节，即一秒钟需要的数据量为 235,929,600 字节，即 235M 字节。 加上 TCP/IP 协议包的头尾，实际需要的网络速度为 300M。 就是说，对于 100M 以太网，传一路 VGA 信号，只能传送有效数据的 1/3，实际发送的数据每秒 20 桢。 如果同时传送两路 VGA 信号，直接导致信号严重失真，不能实时显示，播放图像是图像跳动。 高清多媒体拼接矩阵 系列 拼接控制系统采用全硬件设计，与工控机有本 质区别。 系统采用多通道分离处理，所有数据并行处理；使用 FPGA 阵列并行处理信号，速度快，支持通道个数多；系统主控芯片与系统计算芯片分离，采用主程序串行控制；不属于工控机，不运行 Windows/Linux 操作系统，不存在计算机防病毒问题，不存在软件系统维护问题；数据实时处理，不需要硬盘、光驱等海量存储设备；设备支持全年 24 小时运行，不需要特殊维护。 其基本性能特点如下： 系统结构： 并行总线处理结构，高速 LVDS 总线，速度 160Gb/s 输入视频： 单系统 172 路，内部级联后无限扩展； 格式 NTSC 或 PAL 自 适应； Video 信号高速动态图像补偿； 信号任意拉伸、压缩，可以在多屏内任意位置开窗口，信号任意跨屏漫游，叠加 (信号叠加层数 4 层 )，图像实时性不受影响； 第 28 页 共 74 页 输入 RGB： 实时页面存储，分级数据预处理；单系统 172 路，内部级联后无限扩展； 采样深度 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 模拟数字接口； 信号任意拉伸、压缩，可以在多屏内任意位置开窗口，信号任意跨屏漫游，叠加 (信号叠加层数 4 层 )，图像实时性不受影响； 输出通道： 实时页面存储 ，数量 172 个，内部级联后，可依据当前显示窗口数无限扩展； 分辨率 640x480 到 1920x1200 像素，可定制特殊分辨率的支持功能； 支持 DVII 模拟数字接口； 系统支持： 不需要系统日常维护，不需要电脑支持 软件支持： 高清多媒体拼接矩阵 远程控制软件 控制方式： RS232 串口、红外遥控、 100/1000Mbps 网络 (TCP/IP 协议 )。 多屏处理器特点  数据运算能力强大，总线宽度达到 180G 主板 采用自主研发出应用于拼接系统的巨量数据传输芯片技术，全新推出 高清多媒体拼接矩阵 独创的 72 条 ，总带宽达到 160G/s，彻底根除了多屏处理器数据总线带宽低下引起的拼接系统显示速度慢且不稳定的瓶颈，使得多屏处理器具有无以伦比的显示速度。 高清多媒体拼接矩阵 采用全交叉调度架构高速数据传输技术，底层数据传输由独创的数据调度芯片技术控制，为每路信号动态设置点对点的专线数据通道，每路。