CN101465115B - 一种大屏幕显示系统的网络显示方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种大屏幕显示系统的网络显示方法，该方法通过软件模拟显示驱动，使应用程序以高分辨率虚拟显示设备生成显示，并通过网络传输到大屏幕控制器上实现应用系统的在大屏幕上的高分辨率显示，该方法包括虚拟设备的创建和计算机图形在远程大屏幕显示的网络数据压缩方法。本发明方法操作简单，且能显示高分辨率的图像。

Description

一种大屏幕显示系统的网络显示方法

技术领域

本发明涉及一种大屏幕显示的远程接入方法，尤其涉及一种大屏幕显示系统的网络显示方法，特别是指高分辨率的矢量应用程序的网络显示方法。

背景技术

目前，一种通过多屏拼接形成的大屏幕显示设备被大量使用，它为多种图文信息提供了集成的显示平台，这些信号大致分为二种，活动视频信号和计算机信号。活动视频信号通过驱动大屏幕设备的控制器上的视频信号输入接口，接入到大屏幕系统中显示。计算机信号的接入一般有三种方法，一种是通过控制器的RGB卡输入接口，另一种方法是网络抓屏，第三种是把要显示的程序安装在控制器上，由控制器按照大屏幕的分辨率组织显示。控制室如电力调度、公安应急指挥或大型企业生产流程控制等都需要高分辨率的计算机应用来显示。RGB和网络抓屏无法实现分辨率倍增，利用大屏幕只能使图形放大，无法利用大屏幕高分辨率的特点来显示图像应用系统的更多细节。在大屏幕控制器上安装应用程序可以实现高分辨率图像的显示，只要原应用系统是基于矢量图形显示而设计的，如AutoCAD等软件。在控制器本地安装应用软件需要专门熟悉该软件的人员进行安装和配置，这种应用系统往往规模比较大，安装过程繁琐，对硬件平台也有一定的要求，有时网络系统中增加这样的一个客户端可能还需要许可证，这些应用一般在大屏幕设计建设前已经完成，因此给信号接入带来了一定的困难，有时还要为此增加许可证费用。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种用于大屏幕拼接显示系统的网络接入方法，该方法操作简单，且能显示高分辨率的图像。

为解决上述技术问题，本发明提供一种大屏幕显示系统的网络显示方法，采用服务端和客户端的结构，服务端安装在大屏幕控制器上，客户端安装在高分辨率应用主机上，该方法包括如下步骤：

(1)创建虚拟显卡驱动程序，在应用主机上通过安装虚拟显卡驱动来模拟显卡设备；

(2)虚拟屏幕服务端应用程序VSServer.exe启动，服务端装载VSControl COM库；虚拟屏幕客户端应用程序VSClient.exe启动，客户端装载Vscontrol COM库，提取步骤(1)创建的虚拟显卡驱动程序到内核内存，虚拟显卡驱动程序映射内核内存到用户内存；

(3)服务端进行侦听，等待客户端网络连接；客户端连接到服务端，然后发送消息给服务端；

(4)服务端在有连接进入后，创建一个线程，TCP接收接口(ITcpReviver)接收来自客户端的数据；

(5)客户端建立指定大小的显示面积，每隔10ms合并一次变化数据，对数据进行预处理并传输至服务端；服务端解压数据，重组图像数据，绘制图像，把图像写入内存，调用控制器显卡驱动，把高分辨率图像显示到大屏幕上。

步骤(3)中，服务端在TCP的5549端口进行侦听，TCP侦听接口(ITcpListening)等待客户端连接；客户端通过TCP通讯协议与服务端建立连接，然后TCP通讯协议发送消息给服务端VSControl COM库。

步骤(5)中，客户端调用VSCreateBitmap模块建立指定大小的显示面积，调用VSDataCompressMethod模块对数据进行预处理并传输至服务端；服务端调用IPictureUnCompress模块解压数据，调用IPictureRecombine模块重组图像数据，调用Idrawer绘制图像，使用PrintToMemory方法把图像写入内存，使用PrintMemoryToWindow方法调用控制器显卡驱动。

步骤(5)中，所述的客户端每隔10ms合并一次变化数据，对数据进行预处理采用如下方法：图像变化区域建立后，采用16x16点阵为单位对该区域进行分块，通过16x16点阵的数据结构进行数据压缩。

和现有技术相比，本发明具有以下有益效果：本发明提出了一种网络虚拟屏幕的显示方法，应用系统不需要安装在控制器上，由原系统的设备通过软件来生成相应显示分辨率的图像显示数据，通过网络传送到大屏幕控制器上，控制器处理传送过来的图像数据在大屏幕上显示，由于大屏幕控制器是由高分辨率图形卡阵列组成，因此可以显示高分辨率的图像。

附图说明

图1是本发明中服务端的控制流程图；

图2是本发明中客户端的控制流程图；

图3是本发明中物理显卡的工作方式流程图；

图4是本发明中虚拟显卡的工作方式流程图；

图5是本发明的虚拟显卡工作时10ms合成的变化区域示意图，图5所示的变化区域是变化实体四根线(由1、2、3、4表示)组成的公共区域；

图6是本发明的16x16点阵块数据处理示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细的说明。

本发明采用服务端和客户端的结构，其服务端安装在大屏幕控制器上。客户端安装在高分辨率应用主机上。本发明的技术方案设计过程如图1、图2所示的流程图，该流程图是就虚拟屏幕服务端应用程序VSServer.exe和虚拟屏幕客户端应用程序VSClient.exe相结合所做的虚拟显卡驱动流程图。下面对图1、图2进行详细说明：

1.应用程序与模块说明：

图1和图2中所涉及的应用程序是指实现虚拟网络显示的服务端和客户端程序，分别是VSServer.exe和VSClient.exe。应用程序启动后装载VSControl COM库，该库中包括的主要模块和功能为：ITcpListening(TCP侦听)接口、VSCreateBitmap模块创建指定大小的显示面积(分辨率)、ITcpReceiver(TCP接收)接口、VSDataCompressMethod模块对数据进行预处理并进行压缩、IPictureUnCompress数据解压模块、IPictrureRecombine图像数据组合模块、IDrawer图形绘制接口模块、PrintToMemory把图像写入到内存和PrintMermoryToWindow把内存中的图形数据打印到显示设备上。

上述应用程序采用通用的客户端应用程序或通用的服务端应用程序，上述模块采用通用的通讯库客户端模块或通用的通讯库服务端模块。

2.如图1和图2所示，客户端和服务端的具体控制过程详细说明如下：

(1)虚拟屏幕服务端应用程序VSServer.exe启动，装载VSControlCOM库。虚拟屏幕客户端应用程序VSClient.exe启动，装载VSControl COM库，提取虚拟屏幕驱动程序到内核内存，驱动程序映射内核内存到用户内存。

(2)服务端在TCP的5549端口进行侦听，侦听接口(ITcpListening)等待客户端连接。客户端通过TCP通讯协议与服务端建立连接，然后TCP通讯协议发送消息给服务端VSControl COM库。

(3)服务端在有TCP连接进入后，创建一个线程，TCP接收接口(ITcpReviver)接收来自客户端的数据。客户端VSCreateBitmap模块建立指定大小的显示面积(分辨率)，每隔10ms合并一次变化数据，调用VSDataCompressMethod模块压缩并传输至服务端。服务端调用IPictureUnCompress模块，解压数据，调用IPictureRecombine模块，重组图像数据，调用Idrawer绘制图像，使用PrintToMemory方法把图像写入内存，使用PrintMemoryToWindow方法，调用控制器显卡驱动，把高分辨率图像显示到大屏幕上。

本发明通过建立一个虚拟的显卡驱动程序来实现大屏幕的高分辨图像显示，实现方法如下：

1、创建虚拟显卡驱动程序

应用程序主机(客户端)上通过安装虚拟显卡驱动来模拟显卡设备，虚拟显卡设备可任意设置分辨率的大小，应用程序的图形可以在该设备上进行绘制，可产生高分辨率的显示数据。该设备不影响系统中的真实的显卡设备，两个设备相互独立，虚拟屏幕的大小和位置成为一个原显卡的扩展桌面。由于本机上并无真实的与虚拟驱动程序匹配的显示设备和接口，因此需要把这些数据通过网络传输到具有高分辨率物理设备上显示，如大屏幕拼接系统。

虚拟显卡程序被加载到计算机系统的内核内存中，设计虚拟显卡驱动程序时，要考虑虚拟显卡驱动程序加载后能把内核内存中的内容映射到用户内存空间中，应用程序绘制到内核内存中的内容，会同时在用户内存空间中反映出来，这样用户程序就可以通过对用户内存的读取来达到读取内核内存中数据的目的。

如图3所示，物理显卡的工作方式为：在Windows系统中，如果要在屏幕上显示图形，需进入Windows图形子系统，再由图形子系统调入图形所在坐标处的显卡驱动，对于可以由图形卡完成的加速的图形处理操作，交图形卡GPU处理，对于不能由图形卡硬件完成的绘图工作，回调给Windows图形子系统，由图形子系统进一步分解图形的绘图工作，再重复上述由图形卡处理或回调图形子系统的过程，直到完成所有的图形显示操作。Windows中定义了一系列的驱动函数原型，即显卡硬件可以优化的操作接口，图形操作逐步分解成可以调用这些驱动函数。

如图4所示，虚拟显卡的工作方式(应用程序)为：虚拟显卡在内存中分配了一块数据区域。由于虚拟显卡工作方式中不涉及真实的物理显卡，因此不会有需要图形卡GPU执行的绘图操作，Windows图形子系统请求的所有操作都会回调图形子系统来处理，虚拟显卡并不真正处理显示绘图操作，只是简单记录绘图坐标(虚拟图形卡驱动加载到内核内存，通过Windows32k.sys函数产生变化的图像的坐标和大小，记录到内存中)，并把虚拟显存中记录坐标的内存直接映射到用户空间，用户空间每隔10ms左右进行改变部分数据的提取(如图5所示，10ms把变化的区域组合一次)，压缩图像，再由网络传输到服务端(大屏幕控制器)。

2、数据预处理(预压缩)

为了能实现高分别率计算机图像的远程显示，必须对这些应用程序加以分析，寻找适当的方法对这些数据进行加工。本发明提供了一种此类数据的处理方法。

如图5所示的图像变化区域建立后，对该区域采用16x16点阵为单位对该区域进行分块，最后不够16x16的剩余点阵，采用补透明色点的方法，补足块为16x16点阵。对分块后的16x16点阵块，根据下列方法进行数据处理：

16x16点阵块数据处理如图6所示，这些分块后的小块图像，根据所包含的颜色数，采用不同的数据结构来表示，我们把它们分为1、2、4、16和64种颜色，16x16点阵图像中罕见有大于64种颜色同时存在的图像。

1种颜色的块可以用颜色数1字节+颜色表示2字节，共三字节就可表示。

2种颜色的块可以用颜色数1字节+颜色表示2字节+索引32字节(一个字节可表示2种颜色的8个像素)，共35字节可表示。

4种颜色的块可以用颜色数1字节+颜色表示2字节+索引64字节(一个字节可表示4种颜色的4个像素)，共67字节可表示。

16种颜色的块可以用颜色数1字节+颜色表示2字节+索引128字节(一个字节可表示16种颜色的2个像素)，共131字节可表示。

64种颜色的块可以用颜色数1字节+颜色表示2字节+索引256字节(一个字节可表示16种颜色的1个像素)，共259字节可表示。

通过上述的数据结构表示可大幅度地压缩数据，传输时可再采用Zip无损压缩，大大降低网络传输的带宽需求，对于计算机应用的图像，实际使用相当流畅。

当一次分解的16x16像素块中有80％的块的颜色数是大于16种时，该图块被认为是复杂图像，网络传输时采用JPEG(有损)压缩，当一次分解的16x16像素块中80％的块的颜色数小于或等于16种时，网络传输时采用Zip通用无损压缩(见图4)。

通过上述步骤，压缩的图像数据可以在网络上比较流畅地传输。

大屏幕控制器接收到从网络传输过来变化的图象数据后，进行数据解压，还原数据，并更新图像变化的区域，更新在大屏幕上的显示。

Claims (4)

1.一种大屏幕显示系统的网络显示方法，其特征在于，采用服务端和客户端的结构，服务端安装在大屏幕控制器上，客户端安装在高分辨率应用主机上，该方法包括如下步骤：

(1)创建虚拟显卡驱动程序，在应用主机上通过安装虚拟显卡驱动来模拟显卡设备；

(2)虚拟屏幕服务端应用程序VSServer.exe启动，服务端装载VSControl COM库；虚拟屏幕客户端应用程序VSClient.exe启动，客户端装载Vscontrol COM库，提取步骤(1)创建的虚拟显卡驱动程序到内核内存，虚拟显卡驱动程序映射内核内存到用户内存；

(3)服务端进行侦听，等待客户端网络连接；客户端连接到服务端，然后发送消息给服务端；

(4)服务端在有连接进入后，创建一个线程，TCP接收接口接收来自客户端的数据；

(5)客户端建立指定大小的显示面积，每隔10ms合并一次变化数据，对数据进行预处理并传输至服务端；服务端解压数据，重组图像数据，绘制图像，把图像写入内存，调用控制器显卡驱动，把高分辨率图像显示到大屏幕上。

2.如权利要求1所述的大屏幕显示系统的网络显示方法，其特征在于，步骤(3)中，服务端在TCP的5549端口进行侦听，TCP侦听接口等待客户端连接；客户端通过TCP通讯协议与服务端建立连接，然后TCP通讯协议发送消息给服务端VSControl COM库。

3.如权利要求1所述的大屏幕显示系统的网络显示方法，其特征在于，步骤(5)中，客户端调用VSCreateBitmap模块建立指定大小的显示面积，调用VSDataCompressMethod模块对数据进行预处理并传输至服务端；服务端调用IPictureUnCompress模块解压数据，调用IPictureRecombine模块重组图像数据，调用Idrawer绘制图像，使用PrintToMemory方法把图像写入内存，使用PrintMemoryToWindow方法调用控制器显卡驱动。

4.如权利要求1或3所述的大屏幕显示系统的网络显示方法，其特征在于，步骤(5)中，所述的客户端每隔10ms合并一次变化数据，对数据进行预处理采用如下方法：图像变化区域建立后，采用16×16点阵为单位对该区域进行分块，通过16×16点阵的数据结构进行数据压缩。

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