发布者：聯誠發 时间：2022-03-04 10:51 浏览量：2153
拼接器的一個關鍵應用是可以輸出多路DVI信號，對矩陣排列的多個顯示屏進行拼接顯示，使之成爲邏輯上的一個完整的顯示區域。
對于LED顯示屏而言，我們可以將一台LED控制器所驅動的顯示區域定義爲一個獨立的LED顯示屏，當前的LED控制器采用DVI/HDMI作爲信號輸入接口，支持最大的輸入分辨率爲1920×1200@60Hz，最大帶寬爲165MHz，所驅動的LED顯示屏最大物理分辨率爲1920×1200。
隨著LED小間距産品的顯示面積越來越大，幾十平方米的項目屢見不鮮，LED顯示屏的物理分辨率往往會超過1920×1200，即每一塊超大規模的LED顯示屏，都是由若幹個LED控制器所驅動的若幹個獨立的顯示區域組成的，對于拼接器的應用而言，只需要對應LED控制器的數量提供若幹個DVI輸出接口，並對整個LED屏幕進行拼接顯示即可。
。1）證輸出同步性，避免拼接畫面不同步現象；
。2）優化圖像處理算法，使經過縮放處理的圖像保持高清晰度；
。3）自定義輸出分辨率，應對LED顯示屏物理分辨率不規則的特點。
小间距LED顯示屏拼接器的关键技術
。1）信號的輸出同步性
拼接器的多路DVI信號輸出，必然存在信號的同步性問題。不同步的信號輸出到LED顯示屏上，在拼接處就會出現畫面撕裂現象，在播放高速運動的圖像時尤爲明顯。如何保證信號的輸出同步性，成爲衡量一個拼接系統成敗的關鍵。
。2）圖形處理算法
我们知道，点对点的图像显示效果是最好的，经过缩小处理后的图像，如果仅采用普通的图形处理技術或通用的FPGA图形处理算法，图像的边缘会出现锯齿，甚至会出现像素缺失，图像的亮度也会下降。而高端的图像处理芯片或利用复杂图形处理算法的FPGA系统会最大限度的保证缩小后图像的显示效果。因此，好的图形处理算法是一款应用于小间距LED顯示屏的拼接器的关键技術。
。3）非標准分辨率的輸出
小間距LED顯示屏是由一塊一塊相同規格的顯示單元矩陣拼接而成，每個顯示單元尺寸和物理分辨率是固定的，但是拼接起來的整個大屏幕，往往不是一個標准的物理分辨率。比如，顯示單元的分辨率爲128×96，只能拼成1920×1152，卻拼不出1920×1080。在超大規模的拼接系統裏，每台LED控制器所驅動的LED顯示區域可能不是標准的分辨率，這個時候，拼接器具有非標准分辨率的輸出就顯得關鍵，它可以幫助我們快速找到合適的拼接方式，從而合理的分配資源，有效節約LED控制器和傳輸設備的使用數量。
目前拼接器可分爲四類，即嵌入式純硬件架構、PCI-E總線架構、分布式網絡架構、混合架構。
。1）嵌入式純硬件架構
整機結構通常會采用“背板+信號采集板+主控板+信號輸出板”的設計，信號采集板進行諸如視頻采集、縮放、疊加、格式轉換等信號處理工作，通過背板總線將經過處理的信號傳送給主控板的FPGA信號處理系統，通過嵌入式ARM系統實現對主控FPGA配置、與上位PC機通信、系統間的數據交換等功能，通過信號輸出板將信號輸出給顯示終端。
纯硬件架构拼接器的结构相对简单、不容易出现系统故障；采集板和输出板可热插拔，易于更换；可实现多路、多格式信号的采集和处理；背板交换式技術和输出板卡统一时钟技術确保了多路信号输出的同步性；每一路DVI输出信号的分辨率均可自定义，符合LED顯示屏的拼接特点。
諸多特點使純硬件架構迅速成爲當今拼接器領域的主流産品之一。但是，由于采用了FPGA作爲核心的圖像處理單元，算法的優劣決定了一款拼接器處理效果的好壞，尤其是圖像縮放的算法，如何進行優化以達到更清晰的顯示效果，已經成爲判定純硬件拼接器産品價值的重要指標。
。2）PCI-E總線架構
通常总线架构的拼接器采用PCI Express技術，可用数据带宽高达上百Gbps。主机配备高性能的CPU及大容量内存，可根据应用领域的不同预装不同的操作系统（如64位的Windows7），并可直接运行各种应用程序。拼接器配备多张高性能的图形输出卡，每张输出卡拥有超高的内部带宽及显存，并且所有的输出图像都被同步以消除显示单元间的图像撕裂。同时还配有多张输入卡，支持多种信号格式，并能够对输入信号进行图像处理。
PCI-E总线架构拼接器就是一台高性能的计算机，所有组件都选用各大硬件厂商最先进和成熟的技術，比如CPU可选用Intel，显卡可选用英伟达。所有计算机领域的高新技術也能够被快速的融合进来。这使得PCI-E总线架构拼接器在运算速度、图像处理、操作方式等方面具有无法比拟的优势。
PCI-E總線架構拼接器門檻很低，對于簡單的應用，一台工控機，加上一個專業的多通道輸出顯卡即可實現。
另一方面，如何解決系統穩定性問題，如何設計一款直觀且功能強大的控制軟件，如何解決高總線帶寬下數據傳輸的各種問題等，都需要強大的研發團隊和雄厚的資金基礎，同時需要經驗的積累。就是說，高端的PCI-E總線架構拼接器不但需要滿足信號采集、處理、拼接等最基本的應用，在系統穩定性、軟件易用性等方面的設計等方面都需要更多的投入，才能使拼接器滿足各種嚴苛的應用環境。
但是要注意，總線架構拼接器大多采用Windows操作系統，一旦受到病毒攻擊可能致使系統癱瘓，停止顯示。而且，由于采用了定制的圖形顯卡，各輸出通道的分辨率一般需要符合VESA（視頻電子標准協會）標准，不能定義非標准的分辨率輸出，也不能定義每個通道不同的分辨率。
。3）分布式網絡架構
分布式網絡架構拼接器通常采用節點式硬件結構，每個輸入、輸出節點獨立分開，通過雙絞線接入中心交換機，對數據進行交互傳輸。
其核心是一套先进的视频编解码技術，通过各种信号输入节点，将采集到的DVI、VGA、YPbPr、CVBS、3G-SDI等信号进行处理和编码，通过专用的网络通讯协议，将编码后的视频流经中心交换机传输到输出节点解码，并转换为DVI数字信号输出到显示终端。
輸出節點的同步性成爲了該系統應用的關鍵。一種辦法是通過網絡直接發送同步碼，實現多台輸出節點的同步輸出。但是由于網絡誤碼率的存在，這種方式運行一段時間後，還是會出現輸出不同步現象。另一種辦法是通過SYNC接口將多台輸出節點進行物理連接，選擇一台輸出節點作爲主機，向其他輸出節點主動發送同步碼，從而使所有輸出節點同時接收到同步信號，實現真正的幀同步輸出，確保顯示圖像完整，屏幕拼接處無撕裂。
目前分布式網絡架構拼接系統的應用越來越多，由于其分布式的特點，便于整個建築裏的綜合布線和不同區域的多個顯示終端集中管理。配合先進的可視化軟件的幫助，可向用戶提供人性化、可視化、綜合化的服務。
但是，受限于带宽和编解码技術，分布式网络架构目前还不支持双链路DVI数字信号和HDMI信号的接入。同时，由于编码、处理、解码、信号同步输出等环节均需要帧缓存，因此在数据的实时性方面与其它几种拼接技術相比存在差距。另外，在需要显示的点对点数超过1920×1200分辨率的图像时（需要两台以上的信号输入节点），无法保证多路同步源输入信号的再同步输出。
。4）混合架構
混合架构，一般指以上三种拼接技術之中的两种或两种以上相结合的拼接器或拼接系统。
比如PCI+硬件背板總線架構拼接器，它的系統控制和圖像處理分別獨立實現。PCI總線負責系統控制，並在後台運行操作系統；硬件背板總線負責視頻圖像處理，系統允許對大量的高分辨率輸入信號進行同步處理，同時仍能在全幀速下保持實時的操作性能和最佳的圖像質量，同時確保輸出信號的同步性。針對重要應急場所，可以確保永不黑屏，即便PCI總線負責的操作系統發生故障或病毒感染，通過專用的背板圖形處理總線，也能夠確保任何時刻顯示外來視頻圖像。
通过混合架构，可以综合应用，取长补短，极大地增加了系统的稳定性。这也是今后拼接技術的发展方向，具有更为广阔的应用空间。
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