CN100505859C - 一种点到多点的无线显示方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种点到多点的无线显示方法，包括步骤：数据处理设备和多个显示设备之间建立连接；数据处理设备端获取像素数据，生成像素数据包；以组播方式将像素数据包发送到空中；显示设备端从空中接收到组播数据后，按照组播协议解包，随后从组播数据包中恢复出像素数据；根据该像素数据进行显示输出。优选地，可以根据信号质量来确定数据处理设备端的发送速率，以及进行显示设备的组播分组。

Description

一种点到多点的无线显示方法

技术领域

本发明涉及数据无线传输和数据处理技术，尤其是涉及一种点到多点的无线显示方法。

背景技术

随着电子技术和材料工业的发展，人们日益广泛地接触各种电子数据处理系统，因此不可避免地会更多、更广泛、更经常地面对各种显示设施、显示装置。例如，在人们使用计算机时，需要计算机主体部分执行计算等，还需要显示设备进行信息的输出。典型的应用场景包括一个PC主机和显示器，一个笔记本电脑接投影仪或大屏幕电视等。

可以说，显示设备已经越来越成为人们生活中不可缺少的一部分。显示设备主要分为：阴极射线管(Cathode Ray Tube)显示器，简称CRT显示器，是台式计算机的重要显示部分；平板显示器，主要包括液晶显示器(简称LCD显示器)和等离子显示器等，是应用在多个领域的显示设备，包括计算机，家庭应用等；大屏显示设备，包括投影大屏幕(简称DLP)以及电视墙等，是公共场所首选的显示设备。

目前，显示设备信号通常采用电缆进行传输。但是，显示设备采用电缆连接存在较多的不足之处：例如，台式计算机使用时必须和CRT显示器采用电缆连接在一起，长度受电缆的影响，移动也受到限制。也就是说，通常计算机主机部分和显示设备之间都需要一个电缆进行连接，限制了人们的使用。

为了将人们从电缆中解放出来，更加方便地使用计算机等设施，需要利用无线技术代替这根电缆，采用无线传输的方式来向显示设备传送信号，从而摆脱电缆的束缚。

另外，现有技术中，通常情况下显示设备是一对一的专用设备，为了将一个计算机的屏幕投射到多个显示器上，这种情况下用有线实现将更加困难，无线上目前尚无相应的解决方案。

如果采用传统的TCP/IP协议，则复杂度较高，从而增加设备的处理负载和制造成本。

并且，由于有多个无线显示设备存在，相互之间的无线信道有很大的差异和不确定性，从而影响到系统的鲁棒性(表示容错能力)和可靠性。

有鉴于此，需要提供一种新型的点到多点的无线显示方法，以实现计算机和多个显示设备之间的无线连接。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明解决的技术问题在于提供一种点到多点的无线显示方法，能够实现显示信号的无线组播传播。

为此，本发明解决技术问题的技术方案是：一种点到多点的无线显示方法，包括步骤：

1)数据处理设备和多个显示设备之间建立连接；

2)数据处理设备端获取像素数据，生成像素数据包；以组播方式将像素数据包发送到空中；

3)显示设备端从空中接收到组播数据后，按照组播协议解包，随后从组播数据包中恢复出像素数据，所述组播协议为传输层和网络层协议合并使用的组播协议；

4)根据该像素数据进行显示输出。

优选地，所述步骤2)具体包括：上层按照一定的应用层协议将像素数据打包；像素数据包传送到传输层，以组播方式发送到UWB链路层，进而到物理层发送到空中。

所述步骤3)具体包括：经过物理层和链路层解包送到上层；网络层解开组播数据包并按照应用层协议恢复出像素数据。

优选地，所述步骤2)中，像素数据是从数据处理设备的操作系统获取的或者是从数据处理设备的显卡的输出端获取。

优选地，还包括：

51)数据处理设备以基本速率发送探测包到显示设备；

52)收集各个显示设备的信道状况；

53)根据所述信道状况确定数据处理设备端合适的发送速率。

优选地，所述步骤53)具体包括：根据多个显示设备的信号强度选择强度值；使得预定比例的显示设备的信号强度在该强度值之上；随后根据信号强度和速率对应关系确定对应的发送速率。

优选地，如果该强度值的信号强度跨越多个速率值，则取其中最低的那个速率。

优选地，还包括判断此发送速率是否能够支持系统默认图像质量或更高图像质量传输；如果是，则以系统默认图像质量或更高图像质量发送数据；如果否，则通知用户降低分辨率或接收可能的较差的图像质量。

优选地，如果选择得到的发送速率低至连最低的图像质量要求都无法满足时，则根据信号强度将该多个显示设备分成至少两个组播群组。

优选地，对于存在两个组播群组的情况，还包括：

91)对于每个组播群组，分别选择其对应的发送速率α和β；

92)对于每帧数据，数据处理设备端先以速率α组播发送给两个群组；低速显示设备群组尽力接收；

93)判断数据处理设备端是否将该数据帧以速率β发送到低速群组；

94)如果是，则以速率β发送该数据帧到低速群组；如果否，则返回步骤92)。

优选地，所述步骤93)的判断包括：对于β组播，每隔N帧发送一帧，N按照以下公式确定：

N＝Round[F，(1-F*B/α)*β/B]

其中F表示在α群组中的每秒帧数，B是每帧大小，Round(m，n)操作表示m除以n并取整。

相对于现有技术，本发明的有益效果是：由于本发明基于组播协议实现数据处理设备和多个显示设备之间的无线传输，因此相对于传统的TCP/IP协议，复杂度得到降低，可以有效地降低设备的处理负载和制造成本。使得显示内容可以同时在多个显示设备上以无线方式方便地投影出来。由于基于UWB技术，屏幕质量得到提高，失真度减小。

此外，针对存在多个无线显示设备，无线信道有较大差异和不确定性的情形，本发明的优选方案中提出了一套发送速率控制的方法。可以增强系统的鲁棒性和可靠性。

附图说明

图1是本发明的点到多点的无线显示方法的应用环境示意图；

图2是图1所示的显示系统的框图；

图3是本发明的点到多点的无线显示方法的流程图；

图4是本发明的方法中信道速率选择的流程图；

图5是图4所示方法中确定发送速率的示意图；

图6是本发明的方法中分组后传输的流程图。

具体实施方式

请参阅图1，是本发明的点到多点的无线显示方法的应用环境示意图。

图1中，数据处理设备110和多个显示设备120构成一对多的计算机无线显示系统。

其中，该数据处理设备100可以是各种具有显示数据处理能力的电子设备。例如PC/服务器主机、笔记本电脑、手持设备(PDA、DV等)等。同时该数据处理设备100上可以有键盘、鼠标、控制杆等附属设备。

显示设备120可以是多种可以实现视频信号接收和图像显示的设备。例如，可以是计算机显示器(LCD、CRT等)、投影仪、电视等。

对于点到多点的无线显示来说，数据处理设备110至少需要执行以下操作：获得像素数据；将像素数据进行简单压缩，当然也可以根本不压缩，然后以一定的应用层协议打包；将像素数据包传送到传输层，以组播方式发送到UWB链路层，进而到物理层发送到空中。

而对于显示设备120来说，至少需要执行以下操作：在UWB端从空中接收到组播数据后经过物理层和链路层解包送到上层。

网络层解开组播数据包并按照应用层协议恢复出像素数据。

请参阅图2，是图1所示的显示系统的框图。

其中，在数据处理设备110端，设置有第一UWB传输单元130。该第一UWB传输单元130用于至少执行下列操作：在数据处理设备110端通过操作系统或者显卡(图未示)获得像素数据；将像素数据进行简单压缩或根本不压缩，然后以一定的应用层协议打包。将像素数据包送到传输层，以组播方式发送到UWB链路层，进而到物理层送到空中。

该第一UWB传输单元130可以采用下述的两种具体实施方式：

第一种方式，该第一UWB传输单元130采用数据处理设备110的数据卡(无论是外插的还是内嵌的)的形式，例如一块PCI/mini-PCI/USB卡等。该数据卡可以从数据处理设备110通过数据处理设备110的操作系统取得屏幕数据并且受到数据处理设备110上操作系统中的软件控制。

第二种方式，该第一UWB传输单元130直接从显卡的输出得到屏幕数据而非从操作系统得到。其采用外插模块的形式，接在数据处理设备110的显卡或图形控制器的输出接口上，或者与显卡集成到一体，

在显示设备120端，设置有第二UWB传输单元140。该第二UWB传输单元140用于至少执行下列操作：从空中接收到组播数据后经过物理层和链路层解包送到上层；网络层解开组播数据包并按照应用层协议恢复出像素数据；像素数据送到显示设备120上显示输出。

该第二UWB传输单元140可以采用下述的两种具体实施方式：

第一种方式，该第二UWB传输单元140可以采用外插在显示设备120上的形式，例如插在VGA/DVI接口上等。

第二种方式，该第二UWB传输单元140可以和显示设备120集成到一体。

请参阅图3，是本发明的点到多点的无线显示方法的流程图。

步骤S310，数据处理设备和多个显示设备之间建立连接。

数据处理设备和显示设备间的连接建立是由UWB芯片底层负责的，之后就可以进行发包通信了。

步骤S320，数据处理设备端获取像素数据，生成像素数据包；以组播方式将像素数据包发送到空中。

其中，上层按照一定的应用层协议将像素数据打包；像素数据包传送到传输层，以组播方式发送到UWB链路层，进而到物理层发送到空中。

其中，可以将像素数据进行简单压缩，当然也可以根本不压缩。

和传统的TCP/IP协议不同，本发明中，传输层和网络层协议合并使用一个简便的组播协议。组播协议包中包含组播地址标志，发送端标志，数据类型标志，图像数据体，校验等信息。

如表1所示，是本发明中的数据包的格式一个例子。

表1

 

组播地址

发送端地址

数据类型

像素数据体

校验

其中，组播地址表示是单播的，还是组播的。如果是组播，是发给哪个组播群组的(可能会有多个组播群组，详后述)。发送方地址表示是由谁发送的数据。数据类型表示这是一个控制报文还是一个数据报文等。如果是数据报文，则有像素数据体段，它包含此像素块的起止地址，长度等信息和最终的每个像素的RGB值。校验位可以是传统的CRC校验码等。

步骤S330，显示设备端从空中接收到组播数据后，按照组播协议解包，随后从组播数据包中恢复出像素数据。

其中，经过物理层和链路层解包送到上层；网络层解开组播数据包并按照应用层协议恢复出像素数据。

步骤S340，将像素数据送到显示设备上显示输出。

在本发明的方法中，考虑到多个无线显示设备情况下各个信道的差异性，为了保证大多数显示设备的正常工作，本发明设计了一种设备信道检测信令以选择适当的信道速率。

请参阅图4，是本发明的方法中信道速率选择的流程图。

步骤S410，数据处理设备与多个显示设备建立连接。

步骤S420，数据处理设备以基本速率发送探测包到显示设备。

其中，所述探测包的具体格式可以采用多种形式。例如，可以是个很简单的空包，只在包头标志一下即可。在网络层格式示例如表2所示。

表2

 

接收端地址

发送端地址

数据类型

校验

其中数据类型标志定义这是一个探测报文。

步骤S430，收集各个显示设备的信道状况。

步骤S440，根据所述信道状况确定数据处理设备端合适的发送速率。

参考图5，是确定发送速率r的一个具体示例。对于收到的5个显示设备的信号强度大小不同的情况，找到一个强度值使得50％以上的设备的信号强度在此之上。再根据此值在图中的信号强度和速率对应表中找到对应的发送速率。如果此范围内的信号强度跨越多个速率值，则取其中最低的那个速率。

步骤S450，判断此发送速率是否能够支持系统默认图像质量或更高图像质量传输。如果是，则进入步骤S460；如果否，则进入步骤S470。

步骤S460，以系统默认图像质量或更高图像质量发送数据。

步骤S470，通知用户降低分辨率或接收可能的较差的图像质量。

当基于该方法选择得到的组播速率r低至连最低的图像质量要求都无法满足时，本发明进一步提供分组方法。

此时，不再把整个显示设备视为一个组播群组，而可以将其分成两个组播群组，分法可以按照K-M算法(当然分成更多的群组也是可以基于类似的方法)。对每个组播群组采用不同的发送速率。

请参阅图6，是本发明的方法中分组后传输的流程图。

步骤S610，用K-M算法按信号强度将多个显示设备分成两个组播群组。

步骤S620，对于每个组播群组，分别选择其对应的发送速率α和β。

步骤S630，对于每帧数据，数据处理设备端先以速率α组播发送给两个群组；低速显示设备群组尽力接收。

步骤S640，确定数据处理设备端是否将该数据帧以速率β发送到低速群组。如果是，则进入步骤S650；如果否，则返回步骤S630。

由于系统总容量有限，不可能以速率α和β将所有帧分别发给两个群组。对于β组播，可以抽取一些帧发送，比如每隔N帧发送一帧，N可以按照以下方法确定：

N＝Round[F，(1-F*B/α)*β/B]

其中F表示在α群组中的每秒帧数，B是每帧大小，Round(m，n)操作表示m除以n并取整。

步骤S650，以速率β发送该数据帧到低速群组。

上述发明方法的优点在于，在系统容量不足时仍然能够满足部分设备的要求，即高速率设备仍可以正常显示。同时，低速设备由于一直在尽力接收，虽然速率α不能完全解码正确，但是可以部分解码出图像数据。这样结合下面其低速群组β组播可以更有效地解码出图像帧数据，从而达到部分的分集功能。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种点到多点的无线显示方法，其特征在于，包括步骤：

1)数据处理设备和多个显示设备之间建立连接；

2)数据处理设备端获取像素数据，生成像素数据包；以组播方式将像素数据包发送到空中；

3)显示设备端从空中接收到组播数据后，按照组播协议解包，随后从组播数据包中恢复出像素数据，所述组播协议为传输层和网络层协议合并使用的组播协议；

4)根据该像素数据进行显示输出。

2.根据权利要求1所述的点到多点的无线显示方法，其特征在于，所述步骤2)具体包括：上层按照一定的应用层协议将像素数据打包；像素数据包传送到传输层，以组播方式发送到UWB链路层，进而到物理层发送到空中。

所述步骤3)具体包括：经过物理层和链路层解包送到上层；网络层解开组播数据包并按照应用层协议恢复出像素数据。

3.根据权利要求2所述的点到多点的无线显示方法，其特征在于，所述步骤2)中，像素数据是从数据处理设备的操作系统获取的或者是从数据处理设备的显卡的输出端获取。

4.根据权利要求1至3任一项所述的点到多点的无线显示方法，其特征在于，还包括：

51)数据处理设备以基本速率发送探测包到显示设备；

52)收集各个显示设备的信道状况；

53)根据所述信道状况确定数据处理设备端合适的发送速率。

5.根据权利要求4所述的点到多点的无线显示方法，其特征在于，所述步骤53)具体包括：根据多个显示设备的信号强度选择强度值；使得预定比例的显示设备的信号强度在该强度值之上；随后根据信号强度和速率对应关系确定对应的发送速率。

6.根据权利要求5所述的点到多点的无线显示方法，其特征在于，如果该强度值的信号强度跨越多个速率值，则取其中最低的那个速率。

7.根据权利要求4所述的点到多点的无线显示方法，其特征在于，还包括判断此发送速率是否能够支持系统默认图像质量或更高图像质量传输；如果是，则以系统默认图像质量或更高图像质量发送数据；如果否，则通知用户降低分辨率或接收可能的较差的图像质量。

8.根据权利要求4所述的点到多点的无线显示方法，其特征在于，如果选择得到的发送速率低至连最低的图像质量要求都无法满足时，则根据信号强度将该多个显示设备分成至少两个组播群组。

9.根据权利要求8所述的点到多点的无线显示方法，其特征在于，对于存在两个组播群组的情况，还包括：

81)对于每个组播群组，分别选择其对应的发送速率α和β；

82)对于每帧数据，数据处理设备端先以速率α组播发送给两个群组；低速显示设备群组尽力接收；

83)判断数据处理设备端是否将该数据帧以速率β发送到低速群组；

84)如果是，则以速率β发送该数据帧到低速群组；如果否，则返回步骤82)。

10.根据权利要求9所述的点到多点的无线显示方法，其特征在于，所述步骤93)的判断包括：对于β组播，每隔N帧发送一帧，N按照以下公式确定：

N＝Round[F，(1-F*B/α)*β/B]

其中F表示在α群组中的每秒帧数，B是每帧大小，Round(m，n)操作表示m除以n并取整。

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