多屏拼接器.doc

King(金)系列高清大屏幕拼接器第一节 图形控制器介绍TRICOLOR拼接控制器KMVC-0X-0Y0Z-PLUS+，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。KMVC-0X-0Y0Z-PLUS+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KMVC-0X-0Y0Z-PLUS+显示效果震撼，模式灵活多样，用户操作方便，维护简单。KMVC-0X-0Y0Z-PLUS+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，1024x768、1280x1024、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。KMVC-0X-0Y0Z-PLUS+支持RGB/DVI输出方式，包括多种视频输出格式和分辨率。KMVC-0X-0Y0Z-PLUS+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。KMVC-0X-0Y0Z-PLUS+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。TRICOLOR拼接控制器KMVC-0X-0Y0Z-PLUS+是在2009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。KMVC-0X-0Y0Z-PLUS+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。KMVC-0X-0Y0Z-PLUS+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KMVC-0X-0Y0Z-PLUS+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KMVC-0X-0Y0Z-PLUS+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。KMVC-0X-0Y0Z-PLUS+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，KMVC-0X-0Y0Z-PLUS+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2.5G/S，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KMVC-0X-0Y0Z-PLUS+基本系统节构图。KMVC-0X-0Y0Z-PLUS+多通道并行总线结构及串行通信方式三、KMVC-0X-0Y0Z-PLUS+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，2.4G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。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：8-12个PCI插槽；266-533MHz系统总线，各信号分时占用总线；输出通道：数量2-32个；输出通道分辨率640x480到1280x1024像素；输入视频：个数1-8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1-4路；时钟速度123M；采样颜色深度16bpp；系统支持：WindowsXP/2000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1280x102460Hz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。KMVC-0X-0Y0Z-PLUS+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180Gb/s输入视频：单系统1-72路，无需级联扩展；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；输入RGB：实时页面存储，分级数据预处理；单系统1-72路，无需级联扩展；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DVI-I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1-72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DVI-I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：Multi-View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)性能特点：l 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 TRICOLOR独创的72条2.5G/s总线并行处理，总带宽达到180G/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。多屏处理器采用全交叉调度架构高速数据传输技术，底层数据传输由 TRICOLOR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 RGB、视频、网络等图像信号独享各自的专用通道进行传输、保证包括RGB信号的所有信号图像的完全实时显示，RGB信号显示速度达到60帧/秒。l 纯硬件结构、不死机，不黑屏、电源冗余备份、稳定性高 KMVC-0X-0Y0Z-PLUS+采用全硬件结构，无操作系统，内部自建核心运算机制，无板卡式处理器死机、蓝屏和病毒的困扰。全硬件构架,无CPU和操作系统，可全年持续工作，启动时间小于3秒。双备份冗余电源，支持电源热备份，保证无故障时间。l 独特视频处理技术KMVC-0X-0Y0Z-PLUS+通过TRICOLOR独有的画面锐利技术（ISV）和精确的前置预测式动态补偿去隔行处理技术，使复合视频信号图像有卓越的表现，画面细腻锐利、图像通透明亮、清晰流畅、色彩丰满亮丽。l 支持输入信号字符叠加功能KMVC-0X-0Y0Z-PLUS+可以对所有输入通道进行字符叠加，以方便客户实时掌握显示信号的来源。l 支持72屏以内无需级联技术KMVC-0X-0Y0Z-PLUS+单台设备最大支持72屏输出，无需任何级联，有效保证信号一致性和系统稳定性。l 支持双输出通道备份（可选）KMVC-0X-0Y0Z-PLUS+支持输出通道双热备份功能，能够及时有效的保障客户无故障使用。l 支持输出端口任意指定输出序号、任意排列组合功能KMVC-0X-0Y0Z-PLUS+所有输出端口可以任意指定输出序号，排列模式可以任意组合，客户可以任意进行屏幕组合，极大的方便了施工。l 支持高清信号格式输入和输出，具有输入信号特征记忆功能KMVC-0X-0Y0Z-PLUS+可以支持RGB、DVI、HDTV、S-Video、NTSC/PAL格式信号输入，分辨率从640x480到1920x1200，刷新频率为60Hz；对每路输入信号采样都有特征记忆功能，在前级矩阵中可以任意切换输入信号，只要做过采样调整的信号再此输入，设备会自动配置记忆参数，无需二次采样调整，。 支持RGB 和 DVI信号同时输出，分辨率最高可到1920x1200，刷新频率为60Hz，方便客户配置显示单元。l RGB和Video窗口可任意漫游、叠加、缩放，单屏幕支持开4个窗口； KMVC-0X-0Y0Z-PLUS+支持所有RGB和Video窗口可以任意漫游、叠加、缩放（无缩放比的限制）。 在每一个显示单元中可以开4个窗口，长宽比可以任意调整。l 板卡式热插拔结构、机箱集成度高、设备稳定性高KMVC-0X-0Y0Z-PLUS+采用模块化硬件结构设计，系统电源、风扇、 RGB信号采集卡、视频信号采集卡、图形输出卡、系统控制板等模块均支持带电热插拔，任一模块的故障或异常均不会影响整个系统的正常运行。系统具有业务自动恢复功能，用户可以在系统运行的情况下直接更换信号采集卡、图形输出卡等，并能自动恢复换卡前的信号窗口正常显示。另外，系统对进风口、出风口及机箱内关键点的温度进行实时监控，满足了用户对系统可靠性、稳定性的特殊要求。8、软件设计先进，可联控周边设备 KMVC-0X-0Y0Z-PLUS+采用先进的设计方法，并采用稳定性、可靠性及可扩展性好的实时操作系统。软件的更改和升级管理采用了软件工程的配置管理方法，保证升级版本的一致性和测试的规范性，通过软件加载方式实现软件升级。 软件还可同时控制矩阵切换器和大屏幕单元，方便客户实现矩阵的切换和大屏幕单元的开关机等参数设置。9、支持网络控制KMVC-0X-0Y0Z-PLUS+支持 TCP/IP网