簡析分布式圖像拼接控制器

　　興旺寶五金網(wǎng)整理：分布式圖像拼接控制器是以IP網(wǎng)絡作為信號傳輸?shù)耐ǖ溃捎脤崟r影像處理技術，把各種視頻信號源（RGB信號，視頻信號，高清視頻，音頻信號等）進行壓縮編碼，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碼流并實時解碼，將IP碼流信號還原成視頻信號進行顯示。
　　
　　分布式圖像拼接控制器通常由以下幾個部分組成：
　　
　　（1）信號源輸入處理器，能夠將各種不同的視頻信號（RGB信號，視頻信號，高清信號，音頻信號等）實時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源IP流，并實時解碼顯示；
　　
　　（3）以太網(wǎng)交換機，根據(jù)IP地址把信號的IP碼流轉發(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實時對各個處理器進行控制和設置；
　　
　　大屏拼接市場為什么會發(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)字信號處理芯片（DSP）技術、網(wǎng)絡通訊技術、以及影像處理技術共同發(fā)展的結果。*，IC芯片的發(fā)展一直遵循著摩爾定律快速成長。今天，人們已經能夠生產出性能非常強大的數(shù)字信號處理DSP芯片（例如TIC6000系列，F(xiàn)reescaleStarCoreDSP）和大規(guī)模可編程邏輯芯片F(xiàn)PGA（Field－ProgrammableGateArray）。利用DSP/FPGA強大的運算能力，人們可以實現(xiàn)對視頻信號實時處理，包括圖像增強，噪聲濾除，圖像縮放，De-interlacing，視頻CODEC等。近十幾年來，網(wǎng)絡技術飛速發(fā)展。網(wǎng)絡通訊帶寬已經由早期的56Kbps，快速發(fā)展到10Mbps,100Mbps，和1000Mbps帶寬.目*Gbps以太網(wǎng)技術也已經成熟，正在越來越多的被應用到高速數(shù)據(jù)通訊領域。網(wǎng)絡帶寬的提升，為高品質視頻信號流網(wǎng)絡化傳輸提供了保障。由于視頻信號數(shù)據(jù)量非常龐大（一路1080p@30fps的全高清視頻信號的原始數(shù)據(jù)流為949.2Mbps）,為了能夠在網(wǎng)絡上有效傳輸多路視頻信號，則需要對視頻信號進行編碼，除去視頻信號中的冗余信息，從而減少視頻信號的數(shù)據(jù)帶寬占用。視頻編碼技術經過近20年的發(fā)展，已經在技術上取得了巨大的進步，人們能夠在保證畫面質量的前提下把視頻信號的數(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、寬帶網(wǎng)絡通訊技術、和高性能視頻編碼技術等多項高科技發(fā)展成果，有著明顯的時代背景。
　　
　　分布式圖像拼接控制器主要適用于哪些領域？為什么？
　　
　　分布式圖像拼接控制器非常適合應用到大規(guī)模的DLP/LCD拼接顯示系統(tǒng)中，實現(xiàn)海量高性能的影像處理和大規(guī)模的信號顯示，包括鐵道指揮調度，*，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用的領域通常具有以下特點：
　　
　　（1）拼接顯示屏規(guī)模龐大。隨著社會信息化的發(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，有的高達幾百面屏.真正的分布式圖像拼接控制器采用分散式架構，每個處理器單獨處理自己的信號，無論有多少信號需要顯示，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）需要顯示的信號數(shù)量多。目前的大屏幕顯示系統(tǒng)中，通常需要同時顯示幾十路RGB信號，幾十路甚*百路的視頻信號。在分布式圖像拼接控制器中，每路信號由一個單獨的處理器進行處理，確保信號能夠被實時處理。在傳統(tǒng)的集中式控制器中，多路信號處理需要搶占CPU資源和系統(tǒng)總線帶寬，因此難以應對多路RGB/視頻等信號的同時處理。
　　
　　（3）高性能與高可靠度。DLP拼接顯示墻越來越多被用于關系到國計民生的國家重點行業(yè)，大屏系統(tǒng)擔負著調度指揮、安全防范、事故預警和處理等重要職責，因此需要所有信號能夠實時顯示，系統(tǒng)安全可靠，能夠7x24小時連續(xù)運行。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，實現(xiàn)了實時影像處理和顯示。嵌入式系統(tǒng)具有高性能、高可靠度、低功耗等優(yōu)點，非常適合對安全性和可靠性要求高的領域。
　　
　　目前主流的分布式圖像拼接控制器具有哪些基本特點？
　　
　　目前在市場zui主流的分布式圖像拼接控制器是美國Jupiter公司的PixelNet和臺達電子的DVCS。這兩個公司的產品都具有以下特點：
　　
　　（1）分布式架構，無論是前端的信號編碼器，還是后端的影像顯示處理器，相互獨立。一個信號編碼器只支持1個信號源，一個顯示處理器只支持1個顯示單元。
　　
　　（2）網(wǎng)絡化影像傳輸。所有的視頻信號，包括RGB信號，視頻信號，高清視頻信號，音頻信號等，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，實現(xiàn)與顯示處理器靈活連接。
　　
　　（3）采用高性能DSP/FPGA實現(xiàn)實時影像處理，具有高性能、高可靠度、低功耗和體積小巧等優(yōu)點。
　　
　　（4）采用自主影像編碼算法，實現(xiàn)對各種視頻信號的全兼容和超低延遲影像顯示。
　　
　　用戶選用分布式圖像拼接控制器需要注意哪些問題？
　　
　　分布式圖像拼接控制器是近2年才出現(xiàn)的新型大屏拼接控制器，用戶在選購該類型產品的時候需要注意以下事項：
　　
　　（1）供應商的能處理音頻信號，且音視頻同步。
　　
　　d）一個顯示處理器能同時處理不少于16路的實時視頻/RGB，多個顯示處理器之間畫面同步。
　　
　　e）所有信號源的視窗可任意大小、任意位置、任意疊加。
　　
　　Ø管理軟件功能完備豐富：
　　
　　a）B/S架構管理軟件，無需在用戶計算機上安裝任何軟件，可通過瀏覽器對分布式大屏控制器進行控制；
　　
　　b）支持多路信號實時預覽和大屏幕上所有視窗實時回顯
　　
　　c）支持信號源組播，實現(xiàn)在多個屏幕上同步實時播放
　　
　　d）支持觸控屏控制
　　
　　（3）產品的穩(wěn)定性
　　
　　Ø產品是否具有CCC/CE/UL等認證
　　
　　Ø產品的MTBF時間不少于50,000小時
　　
　　（4）需要的網(wǎng)絡資源
　　
　　Ø需要100M網(wǎng)絡還是1000M網(wǎng)絡
　　
　　市場上分布式圖像拼接控制器技術解析：
　　
　　目前市場上出現(xiàn)了一些所謂的“分布式圖像拼接控制器”，前端采用M-JPEG2000或H.264視頻壓縮芯片，后端采用M-JPEG2000或H.264解碼芯片對碼流解碼顯示。這種產品從本質上來講不是分布式圖像拼接控制器，而是一個網(wǎng)絡化視頻信號傳輸產品，原因如下：
　　
　　（1）這種產品只能夠實現(xiàn)一對一的信號傳輸與顯示。由于后端采用M-JPEG2000或H.264ASIC解碼芯片（這些芯片是針對網(wǎng)絡攝像機、機頂盒等應用設計的），無法實現(xiàn)將視頻信號以任意大小、任意位置的方式顯示在拼接墻上。通常的解決辦法是在后端把M-JPEG2000解碼卡或H.264解碼卡插入一臺集中式控制器，實現(xiàn)大屏幕圖像的拼接控制。
　　
　　（2）M-JPEG2000是一種基于靜態(tài)圖像壓縮技術JPEG2000發(fā)展起來的圖像序列壓縮技術，可以生成序列化的運動圖像。M-JPEG2000采用小波變換對圖像進行壓縮，計算復雜，適合靜態(tài)圖像的壓縮編碼，難以實現(xiàn)每秒30幀的高清視頻壓縮（能夠實現(xiàn)實時JPEG2000高清圖像壓縮的設備非常昂貴）。適用于某些只需要保證持續(xù)監(jiān)控，但對刷新率要求不高的產品，典型應用如數(shù)字硬盤錄像機，醫(yī)療影像等。
　　
　　（3）H.264編碼算法是針對視頻信號設計的，采用多個幀進行運動估計，其典型特點是：高壓縮比和較大的影像編解碼延遲，H.264視頻編解碼的時間通常在2-4秒。另一個問題是H.264編碼芯片通常不能很好支持各種計算機RGB信號的分辨率。