CN103581570A - 一种基于多媒体通信的大屏拼接系统及拼接方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于多媒体通信的大屏拼接系统，包括信号源、编码器、交换机、解码拼接器和拼接大屏，信号源发出的信号经编码器编码后，进入交换机进行传输，而后经过拼接器显示在拼接大屏上，本发明同时公开了该系统的拼接方法。相比现有技术，本发明实现了异地信号同步显示和拼接显示系统高清信息共享。
Description
技术领域
本发明属于视频处理技术领域，具体涉及一种视频传输和图像拼接的系统，本发明同时公开了运用该拼接系统的拼接方法。
背景技术
大屏幕系统是一种广泛应用在工业生产、舞台演出、安保等行业和领域的重要集成技术，是当前显示成像技术和信息技术结合的成果。大屏幕系统在成像端实现方式很多，常见的就有DLP背投、LCD、PDP拼接等，但在后台处理上基本相同，都是通过拼接控制器进行图像处理并输出显示到成像端。由于计算机信号自身特性的关系，对线缆的带宽、长度等都有要求和限制，在系统设计和实施过程中都需要考虑信号干扰和衰减造成的影响，是工程中需要重点关注的内容。
传统大屏幕系统采用了信号分配、长线驱动的方式将计算机视频直接接入矩阵，矩阵输出至拼接控制器（又称图形拼接器、多屏处理器），由拼接控制器进行图像拼接或分割处理后，在成像端进行窗口显示。
传统大屏幕系统的主要缺点是布线成本和布线条件要求很高，传输计算机视频信号需要采用RGBHV电缆（5根同轴电缆），该种电缆价格高昂。其次，普通RGBHV电缆传输距离有限，经工程实测最多只能达到40米~50米，某些高端品牌电缆传输距离最多也只有70米~80米。最后，传统大屏幕系统信源位置必须定点，一个信源必须对应一块相应的大屏。如果考虑扩展和冗余，需要增加的信息点就更多，且需要配套专用信息接口或模块，无形中增加了系统复杂度和成本。
发明内容
发明目的：本发明的目的是提供一种提高计算机视频编解码的分辨率、降低编解码延迟，最终实现指挥所大屏幕系统的实时无损回放的视频拼接系统，同时本发明公开了该系统的拼接方法。
技术方案：本发明通过如下技术方案实现：一种基于多媒体通信的大屏拼接系统，包括信号源、编码器、交换机、解码拼接器和拼接大屏，信号源发出的信号经编码器编码后，进入交换机进行传输，而后经过拼接器显示在拼接大屏上。
所述解码拼接设备采用嵌入式FPGA技术设计，将拼接控制模块和视频解码模块设计在统一的封装内。
还包括信号分配器和显示器，信号分配器设置在信号源与编码器之间，显示器与信号分配器连接，用户通过显示器预览拼接状况。
一种基于视频拼接系统的视频图像拼接技术，包括如下步骤：
1）将模拟视频信号经过压缩编码转换为在网络中传输的数字信号；
2）运用同步技术传输数字信号；
3）运用解码拼接技术投影至拼接显示大屏；
步骤1所述的压缩编码步骤具体如下：
A.将模拟信号转换为二进制帧数据并进行帧间预测和帧内预测；
B.对帧数据进行小尺寸4×4的DCT整数变换；
C.对变换后的数据进行运动估计，环路滤波和熵编码。
在步骤2中将所有的单个媒体对象都被放到一个代表真实的全局时间轴上，将组成多媒体对象的所有多媒体单元放在一个相关时间标上，媒体单元在相关时标上的位置决定了其相关时间戳。
显示大屏的显示窗口数量不少于8个，窗口尺寸和比例可自由调节，且可叠加漫游。
有益效果：本发明摆脱了现行系统中RGB线缆距离的限制，本发明实现了异地信号同步显示和数字大屏高清信息共享，且视频传输效率高，清晰度好。
附图说明
图1为传统视频传输方法示意图；
图2为系统实物图；
图3为编码单元框图；
图4为信号采集框图；
图5为解码拼接框图；
图6为同步时间轴框图。
具体实施方式
如图1所示，为传统视频传输和拼接方法，通过RGB线缆和RGB矩阵完成最终显示工作。由于RGB线缆自身长度的限制，传统方法只能实现单一地点信息显示。
本发明的系统实物图，如图2所示。该系统由电脑信号源、编码器、交换机、解码拼接器和拼接大屏组成。信号源的DVI信号通过编码器转换成数字信号，使用网线和交换机进行长距离传输，实现信号异地同步显示。解码拼接器完成数字信号到模拟信号的转换工作，同时对路视频信号进行同步拼接，投影至显示大屏。
编码单元结构框图如图3所示，整个编码单元主要由VGA输入模块，A/D转换模块，FPGA控制模块和数据处理模块四个部分构成。其中A/D转换器是一个视频信号处理的解决方案。可以用于分辨率为1920×1080的PC画面的A/D转换，也可以完成高清电视（HDTV）1080P的A/D转换工作。FPGA控制信号的走向，流程图如图4所示。DSP采用高清视频/影像协处理器，该处理器具备视频数据转换引擎以及目标视频端口，可以处理多个通道的数据编码。编码后的信号经过DSP的以太网端口送至交换机。
解码和拼接控制器内部结构框图如图5所示，系统采用硬件解码方式，通过解码芯片完成数字信号到模拟信号的转换。拼接控制器采用FPGA技术，结合拼接算法对拼接大屏显示画面的数量，显示方式进行控制。
RTS时间轴同步技术如图6所示，将信号源输入的信号首先给予一个RTS时间轴上，后续的步骤对时间轴进行读取，如果是在同步的时限之内，则直接播放，否则便不予播放，等待与其时间轴同步时限之内的信号到达后再进行播放，这样保证最终各个拼接屏幕显示画面的同步输出。
本发明同时也公开了该拼接系统的拼接方法，具体来说，包括如下步骤：
1）将模拟视频信号经过压缩编码转换为在网络中传输的数字信号；
2）运用同步技术传输数字信号；
3）运用解码拼接技术投影至拼接显示大屏；
步骤1中的压缩编码步骤具体如下：
A.将模拟信号转换为二进制帧数据并进行帧间预测和帧内预测；
B.对帧数据进行小尺寸4×4的DCT整数变换；
C.对变换后的数据进行运动估计，环路滤波和熵编码。
本发明中在步骤2中系统将所有的单个媒体对象都被放到一个代表真实的全局时间轴上，将组成多媒体对象的所有多媒体单元放在一个相关时间标上，这样一来每个媒体单元在相关时标上的位置决定了其相关时间戳，在视频拼接时，系统首先读取时间戳，然后按照时间戳的顺序依次将媒体单元加以显示，这样就避免了由于视频传输的延迟导致的拼接图案的混乱。
Claims (6)
1.一种基于多媒体通信的大屏拼接系统，其特征在于：包括信号源、编码器、交换机、解码拼接器和拼接大屏，信号源发出的信号经编码器编码后，进入交换机进行传输，而后经过拼接器显示在拼接大屏上。
2.根据权利要求1所述的拼接系统，其特征在于：所述解码拼接设备采用嵌入式FPGA技术设计，将拼接控制模块和视频解码模块设计在统一的封装内。
3.根据权利要求1所述的拼接系统，其特征在于：还包括信号分配器和显示器，信号分配器设置在信号源与编码器之间，显示器与信号分配器连接，用户通过显示器预览拼接状况。
4.一种基于权利要求1的视频拼接系统的视频图像拼接技术，其特征在于：包括如下步骤：
1）将模拟视频信号经过压缩编码转换为在网络中传输的数字信号；
2）运用同步技术传输数字信号；
3）运用解码拼接技术投影至拼接显示大屏；
步骤1所述的压缩编码步骤具体如下：
A.将模拟信号转换为二进制帧数据并进行帧间预测和帧内预测；
B.对帧数据进行小尺寸4×4的DCT整数变换；
C.对变换后的数据进行运动估计，环路滤波和熵编码。
5.根据权利要求4所述的拼接技术，其特征在于：在步骤2中将所有的单个媒体对象都被放到一个代表真实的全局时间轴上，将组成多媒体对象的所有多媒体单元放在一个相关时间标上，媒体单元在相关时标上的位置决定了其相关时间戳。
6.根据权利要求4所述的拼接技术，其特征在于：显示大屏的显示窗口数量不少于8个，窗口尺寸和比例可自由调节，且可叠加漫游。
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