分布式图象拼接控制器技术解析

什么是分布式拼接控制器

    分布式图像拼接控制器使用TCP/IP网络作为大屏幕信号传输载体，结构上允许输入、输出节点在地理上分散开来，具备极大地灵活性和扩展性。如图1

    图1

    分布式图像拼接控制器采集端，采用实时影像数字采集技术，把各种视频信号源（DVI/VGA信号，复合视频信号，HDMI/SDI/YC 高清视频等）变成统一的数字视频信息。然后进行高质量的有损或者无损压缩编码，将视频信息打包成能够在以太网上传输的IP码流。分布式控制器显示端由一个个分离的解码器组成，解码器接收各种信号码流并实时解码，实现复杂的图像层叠缩放显示效果。分布式拼接系统具备图像信号多点共享，网络化图像接入/输出，移动终端预览控制等功能。

    作为对比的集中式处理器，采用了FPGA加矩阵交换芯片的技术结构，所有输入输出信号以及数据交换，都必须在一个机箱里面完成。集中式处理器系统规模固定，多用于单一大屏、信号规模固定、简单显示叠加的应用场合。集中式处理器的核心在于各厂家自行设计制造的高速差分交换底板，该底板对于整个处理器的信号完整性、稳定性至关重要，往往一点故障就会导致系统整体崩溃。如图2

    图2

    分布式图像拼接控制器由一个个独立的功能模块构成：图像采集节点盒、交换机、图像显示节点盒、控制服务器及界面软体。每个节点盒对应一至二路图像信息，例如某大屏拼接应用中，有3×5规模DLP 箱体输出， 6路DVI信号输入，10路Video信号输入。该项目对应的设备清单是： 15个DVI输出节点盒， 6个DVI输入节点盒，5个双路视频输入节点盒，一个48口千兆交换机。（如图3）系统规模如果在前期设计或者实际使用中发生调整，只需要简单地增加或者更换某些节点盒即可，具备极大的整体灵活性和稳定性。

    图3

    适合分布式图像拼接控制器应用的领域通常具有以下特点：

    （1）拼接显示屏规模庞大。（如图4）随着社会信息化的发展，人们需要更大的显示墙综合显示多种多样的信息，通常都在 24面屏以上，有的大系统可能是由多组屏幕和众多单屏信号联动组成，总数高达几百面屏。分布式图像拼接控制器采用物理分布架构，每个处理器单独处理自己的信号，无论有多少信号需要显示，相互之间没有任何影响，从而能够支撑超大规模的拼接显示屏系统。传统的集中式控制器则受限于插槽数目、处理能力、总线带宽等因素，难以支撑大规模的拼接显示墙。

    图4

    （2）需要显示的信号数量多。（如图5）目前的大屏幕显示系统中，通常需要同时显示几十路RGB信号，几十路甚至上百路的视频信号。在分布式图像拼接控制器中，每路信号由一个单独的处理器进行处理，确保信号能够被实时处理。在传统的集中式控制器中，多路信号处理需要抢占CPU资源和系统总线带宽，因此难以应对多路RGB/视频等信号的同时处理。

    图5

    （3）需要高性能与高可靠度。（如图6）大屏幕显示墙主要应用于涉及国计民生的国家重点行业，大屏系统担负着调度指挥、安全防范、事故预警和处理等重要职责，因此需要所有信号能够实时显示，系统安全可靠，能够7×24小时连续运行。优秀的分布式图像拼接控制器采用高性能DSP或FPGA作为影像处理平台，实现了实时影像处理和显示。系统具有高性能、高可靠度、低功耗等优点，比较适合对安全性和可靠性要求高的领域。

    图6

    （4）渐进扩充式大屏应用。（如图7）现实的大屏工程中，越来越多的应用方要求大屏项目采用渐进式、分步骤的方式实施。例如，某大楼整体音视频工程，一期实施指挥中心一个规模为5×10的DLP 大屏，二期实施两个会议室规模为3×5的液晶拼墙，三期实施到中心大楼的联动交互。三期工程要求信息共享，实时互动。对于这种应用方式，首先要求大屏拼接控制系统支持物理上分离布局，然后支持系统规模灵活扩充。网络分布式拼接控制器在这种应用中体现了集中式无法比拟的优势，对项目的分阶段实施，项目款项的合理使用至关重要。

    图7