分布式拼接屏系统设计方案

文章编号= 1009 -2552 (2017)02 -0177 -04

y

DOI：10. 13274/j. cnki. hdzj. 2017. 02. 042

信息疼术

分布式拼接屏系统设计方案

王磊

(黑龙江农垦通信有限公司，哈尔滨150036)

摘要：随着我国计算机领域的发展，人类已经全面进入信息时代，信息的可视性越来越受到 人们的欢迎和重视。具备模拟视频、高清数字视频、高清网络视频的混合接入、交换与输出等 功能，支持本地级联扩容与跨级级联视频共享，兼具高清编码、高清解码、矩阵切换的拼接屏 系统在解决多种接入方式、多种显示方式、多级联网监控的需求下，分布式图像处理器是基础 通信和计算技术进步，是大屏行业重要的产品创新、技术壮举和产业革新。具有将最新型的半 导体、多媒体、信息网络技术、最新的信息化理念（云概念、物联网、移动互联网、实时信息 网络）与传统的大屏专业视听系统完美融合的特征。关键词：视

频

；拼

接屏

；分

布式

中图分类号：TP311

Design scheme of distributed splicing screen system

WANG Lei

(Heilongjiang Nongken Communications Co.，Ltd.，Harbin 150036，China)

文献标识码：A

Abstract： With the development ol the computer field in our country, the mankind has entered the

formation age. The visibility of information is more and more popular and valued by people. It has the function of analog video and digital high-definition video, high-definition network video hybrid access, exchange and output，support local cascade expansion and cross cascade video sharing，both HD coding， HD decoding, matrix switch splicing screen system in solving multiple access methods， a variety of display mode， multilevel network monitoring, distributed image processor is basic communication and computing technology progress is an important product innovation，technical feat and industrial innovation of big screen industry. The characteristics of the novel semiconductor, multimedia, information and network technology, the new concept of information (the concept of cloud, networking, mobile Internet, real-time information network ) and traditional big screen professional audiovisual system are perfect fusion.

Key words： video; splicing screen； distributed

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。1

设计方案

分布式拼接处理器的物理结构如其字面所表达 的含义,是以全分散的结构进行工作，同时其通过网 络进行数据传输。由输入节点，输出节点和网络交

0引言

分布式拼接屏系统是基于传统集中式控制器的

缺点及新的市场发展趋势而出现的。分布式系统就 是以嵌入式系统为平台，以专有实时图像编解码算法 为手段，以高速以太网为通道,实现大屏幕拼接墙高 性能高灵活性的显示控制解决方案，同时所有设备统 属于一套系统,可方便用户统一管理,免去管控多套 拼接系统的麻烦,系统规模如果在前期设计或者实际

收稿日期：2016 -07 -05

作者简介：王磊（19S2 -),男，硕士，从事通信工程项目管理工作。

—177 —

换机组成，输入输出节点的物理位置可以分散在各 个地点，数据的处理也分散在各个节点之中，通过网 络进行数据的交互，交互机再将这个网络有机地连 接，从而实现大屏幕拼接功能。分布式拼接系统是 新一代混合视频交换设备系统，具备模拟视频、高清 数字视频、高清网络视频的混合接入、交换与输出等 功能，并且支持本地级联扩容与跨级级联视频共享， 兼具高清编码、高清解码、矩阵切换，大屏拼接等复 杂功能[1]。

系统支持多种数据源同时接入，如:网络编码接 入，光纤数字接入，SDI信号接入，DVI信号接入，VGA 信号接入，BNC模拟信号接入。可以支持多种输出接 46\"超(m

窄边液晶显示屏组成。

1021. 98

（LED)单屏尺寸

x 576. 57 x 117. 00,组合尺寸:

(576.57mm x3) x (1021.98 x3)

尺寸如图2所示。

-3065.94-kln.9A丨T

m):

—1021.98—

T5PT-口输出，如:HDMI，DVI，VGA或者BNC。分布式拼接 系统主要功能是将一个完整的图像信号划分成M x

N块后分配给M x N个视频显示单元进行显示。可 以实现任意图像画面拼接，开窗，漫游等多种组合混 合应用。分布式拼接系统拓扑图如图1所示。

用户不可舰段 可由主控自动分配

獅马单元1獅马单tSc獅马单t£N

1

1

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1養!警

图1

分布式拼接解码单元拓扑图

分布式图像拼接控制器由一个个独立的功能模 块构成:图像采集编码盒、交换机、分布式解码输出 盒、控制服务器及界面软体。每个输出盒对应一至 二路图像信息，例如某大屏拼接应用中，有3 x 5规 模DLP箱体输出，2 x 3规模LED屏幕，6路DVI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HDMI输出节点盒，6个DVI输入节 点盒，一个48 口千兆交换机。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。

2系统组成

2.1

分布式拼接屏系统结构

分布式图像拼接系统由一套3 (行）x 3 (列）

一 178 —

I

2分布式拼接系统屏幕尺寸图

分布式系统主要由分布式控制系统主机，分 布式解码盒，DVI编码盒组成，其中分布式控制系 统主机是整套系统的核心部分，它不仅负责前端 视频码流的接入和流媒体转发，还负责整个系统 的拼接控制、显示方式、权限管理等操作。分布式 解码盒负责接收服务器转发的码流并进行解码拼

接显示。DVI编码盒负责本地DVI/VGA信号的 米集和编码。

系统的电脑信号、高清IPC视频信号经过分布 式图像控制系统处理后导出，完成高分辨率拼接显 示。整个项目分布式解码盒负责解码拼接，而分布 式主控服务器负责媒体流的转发、显示方式。控制 部分和信号部分是独立并行工作，各司其职[2]。此 次分布式拼接屏系统采用会议室触摸屏和大厅拼接 屏相互联动显示。组网如图3所示。

2.2

图像处理

2.3

屏幕单元链接

每台液晶拼接单元VGA/DVI/HDMI端子输入

DVD、摄像机、网络视频解码器等信号源，通 过CVBS接口将视频信号传输到视频矩阵，再经过 视频矩阵输出到拼接控制器的视频输入端口，最 后再经拼接控制器的DVI/VGA端口，输出至大屏 幕显示单元显示；也可直接从视频矩阵输出到每 块大屏的CVBS接口，从而实现上屏显示的双备份 功能。

端口连接分布式拼接系统的VGA/DVI/HDMI输出 接口 。

2.4

视频信号的连接

视频图像信号直接来自本地或远程视频图像，

通过软件控制分布式拼接系统进行画面拼接。

2.5信号的处理能力

系统针对复杂的计算机网络系统和视频监控系 统，对接入的多种数据信号进行任意组合的显示，整 套系统主要具有以下的功能及特点：支持多种视频 信号源输入：网络高清信号、光纤数字信号、SDI信 PC信号源等VGA信号，通过分配器输出一路

接本地显示器，一路远传到RGB/VGA矩阵，通过 RGB/VGA矩阵输出到拼接控制器的VGA输入端 口，最后通过拼接控制器的DVI/VGA端口输出到 显示单元显示;也可直接从RGB/VGA矩阵输出到 每块大屏的VGA接口，从而实现上屏显示的双备份 功能。高清信号源（HDMI\\DVI\\SDI)通过转换以 DVI/SDI信号输出，进入拼接控制器的DVI/SDI输 入端口，最后通过拼接控制器的DVI/VGA端口输 出到大屏幕单元显示[3]。IP球机，网络摄像机等编 码信号经过交换机送入到显示单元，经显示单元内 嵌网络高清解码模块处理，可显示1 ~ 16分割画面， 支持任意画面轮巡。客户通过PC控制电脑、手持 设备，利用有线或者无线网络向拼接控制器发送控 制指令;拼接控制器作为系统核心，通过串口将视频 矩阵、RGB/VGA矩阵、显示单元等外设连接起来， 发送各类控制指令，从而实现单屏、局部整屏、漫游、 全屏、开关机、矩阵切换等功能。可实现多屏转换， 单屏功能如图4所示。

图4单屏功能示意图

局部全屏功能如图5所示。

图5局部全屏示意图

号，VGA信号、模拟视频信号。支持解码UXGA或 者

1080P

及以下分辨率数据。可以对模拟，VGA信

号，SDI和光纤数字信号进行编码。搭配网络存储 设备可以实现对编码数据的存储。采用高速背板传 输数据，延迟低，损耗小。可以接入多家知名品牌的 网络摄像机。支持H.264，MPEG4等多种格式的解 码，支持PS、RTP等封装格式[4]。

3

系统功能

分布式拼接系统对BNC，VGA，SDI，光纤等输 入源进行编码压缩，针对高清视频监控有特别优化 的编码算法，并搭配TI高性能芯片，实现高压缩，低 延迟。编码压缩的数据可以配合网络存储设备进行 存储备份。

3.1输入方式

可解码1080P和UXGA及以下分辨率的编码 图像数据，并使用BNC、VGA、DVI、HDMI等输出接 口进行输出。

支持强大的权限管理，权限设置可以细化到每 个通道。具有强大的网络传输功能，接入分布式拼 接系统的图像数据经过编码压缩以后，利用IP传输 交换技术完成视频图像的分发，在保证信息安全的 基础上，各业务部门的桌面终端（PC)均可访问权限

范围内的视频资源。支持调看实时视频图像、PTZ 控制和回放录像资料。具备报警输入和输出功能， 可以实现红外对射等开关量报警输入设备的接入， 还可以实现485和232信号量报警输入[5]。支持报 警联动输出，报警弹图像。不同拼接系统之间使用 光纤（或者网络)方式进行级联，并且可以对各级的 平台进行统一的管理，且系统部署时间短，如图6 所示。

3.2系统功能特点

(1)可以实现模拟视频、本地计算机信号、高清

数字信号、网络计算机信号、网络视频信号的分割，

一 179 —

等控制。支持RS232串口和网络TCP/IP控制，支 持Tricolor处理器控制软件，开放控制协议，可与各 品牌中控系统轻松集成[6]。支持iPhone/iPad软件 控制，不用外加中控直接实现场景调取等功能。支 持输入信号状态监测，可实时监测和显示当前各输 入通道信号接入状态。可在控制软件观看大屏回 显，直接对UI中的可视化窗口进行操作。3.4可扩充性

随着技术发展和需求的扩大，系统扩充是必然 的，在系统设计时应充分考虑未来扩充的可行性，确

图6

部署时间示意图

单屏、漫游、局部全屏、整屏拼接功能。

信号等外，还应可以接入网络信号、宽带语音等，能

(2) 网络球机，IPC等网络信号接入交换机，无

随时对各类信号进行切换及动态综合显示，系统具 需外置解码设备，通过M70可直接解码输出，每路 解码输出口可解4路1080P网络信号，可对单屏做 16画面分割显示。

(3) M70的输入板卡均为编码端口，可对本地

有增加新设备和新功能的能力，使得硬件扩充变得 非常简单。同时，软件也只需要进行扩容和升级就 可以满足要求，而不必修改源程序。

保现有设备可得到充分的利用。整个系统要求遵循 开放性的原则，除了可以直接接入VGA、RGB、视频

4结束语

信号进行编码，存储，回放处理。

在系统中运用开放嵌 (4) 控制核心采用嵌入式设备，稳定安全，有效 通过对行业的实际需求，

入式的无线触摸屏管理系统平台将液晶拼接系统与 规避大屏幕操作过程中常见的Windows操作系统中

毒以及系统崩溃引起的不可控问题。

(5 )联网情况下，可以多人同时操作大屏幕，可

外围设备功能得到充分的发挥，使整个系统的功能

更能满足客户的实际使用。比如安防行业对各种监

控的视频和数据的处理和显示最为重要，而有些系 对操作用户做分权限管理。

统则强调信息显示和远程视频的综合运用，面向不 (6) 协议开放，大屏幕控制软件可以集成到各

同行业提供针对性的解决方案已经变得愈加重要， 类平台软件中。

随着信息化、网络化快速发展，分布式拼接系统将成 支持Web方式，平台软件，高清网络键盘，

为市场新宠。IPAD等方式控制。

(7)

3.3分布式系统维护

系统可以按照需求全天24小时、一年365天全 天连续工作，所以分布式拼接系统必须具有高可靠 性、高稳定性等特点，以保证连续正常运行。传统的 大屏幕系统一般由编码器，矩阵，大屏控制器构成， 组成比较复杂，每个环节都有可能存在不稳定因素，

而且环节越多导致了排查错误约困难，而黑龙江农 垦通信有限公司分布式拼接系统将编码，矩阵以及 大屏控制器整合在一起，在满足功能需求的基础上 操作简便、维护简单、管理简捷。

可联控市面主流品牌矩阵切换器，开放联控接 口，可集成拼接单元控制协议，实现对大屏幕的开关

参考文献：

[1] 王伟.拼接屏系统的应用与展望[J].中外企业家，2014(7):

206 -207.

[2] 李巍，赵永彬，陈硕.基于PC架构的高性能分布式拼接技术研

究与应用[J].机械设计与制造，2016(6) :54 -55.

[3] 胡勇斌.拼接屏系统构成对比及其注意事项[J].影视制作，

2013(2) ：80 -82.[4] 任蓉.基于ARM的

LED屏显示控制系统的设计[D].武汉:武

汉工业学院，2012:15 -16.

[5] 陈涛.分布式的多通道画面融合软件的设计与实现[D].成都：

电子科技大学，2014:19 -20.

[6] 沈毅.基于分布式计算的图像拼接技术研究[D].南京:东南大

学，2013:15 -16.

责任编辑：么丽苹

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