CN105491433B - 基于1588v2协议的视频同步显示方法和装置及拼接显示系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于1588V2协议的视频同步显示方法和装置及拼接显示系统。其中，该方法包括：确定一输出节点为OC节点，并将该OC节点作为祖父时钟节点；所述祖父时钟节点获取其和输出节点之间的路径传输延时，并计算出最大延时时间Tmax；所述祖父时钟节点提前Tmax+T1时间，给所述输出节点发送自定义同步显示报文，并配置生效的时间，其中T1为时间裕量；所述输出节点根据所述自定义同步显示报文，来发送所述视频。通过本发明实施例，至少部分地解决了如何确保拼接显示系统中每一显示单元同步地显示视频的技术问题，具有同步显示视频的时间精度高的优点。

Description

基于1588V2协议的视频同步显示方法和装置及拼接显示系统

技术领域

本发明实施例涉及图像处理技术领域，尤其是涉及一种基于1588V2协议的视频同步显示方法和装置及拼接显示系统。

背景技术

IEEE 1588的全称是网络化测量和控制系统的精密时钟同步协议，通常称为精密时间协议(PTP，Precision Time Protocol)。一般使用IEEE 1588精密时间协议的目的是在以太网中保持不同结点之间的时间同步。在工厂自动化、测量以及通信中也需要大量应用要求非常精密的时间同步，这通常会超出以标准软件方式的解决方案所能提供的范围。

IEEE 1588标准，规定了将分散在测量和控制系统内的分离节点上独立运行的时钟同步到一个高精度和准确度的协议。而这些时钟是在一个通信网络中互相通信的，按这个基本格式，该协议要形成树形的管理，使系统内的这些时钟产生一个主、从同步关系。这里，所述同步包括频率同步和时间同步两个概念。所谓频率同步即时钟同步，是指信号之间的频率或相位上保持某种严格的特定关系，其相对应的有效瞬间以同一平均速率出现，以维持通信网络中所有的设备以相同的速率运行。而时间同步中所述的“时间”有两种含义：时刻和时间间隔。前者是指连续流逝的时间的某一瞬间，后者是指两个瞬间时刻之间的间隙。时间同步的操作就是按照接收到的时间来调控设备内部的时钟和时刻。时间同步的调控原理与频率同步对时钟的调控原理相似，它既调控时钟的频率又调控时钟的相位，同时将时钟的相位以数值表示，即时刻。与频率同步不同的是，时间同步接受非连续的时间信息、非连续调控设备时钟，而设备时钟锁相环的调节控制是周期性的。时间同步有两个主要的功能：授时和守时。用通俗的语言描述，授时就是“对表”。通过不定期的对表动作，将本地时刻与标准时刻相位同步；守时就是前面提到的频率同步，保证在对表的间隙里，本地时刻与标准时刻偏差不要太大。时间同步的目的就是要将时间基准准确地传递到各控制点，传递并不困难，而难在要求所能达到的传递时间的精度。

IEEE 1588主从时钟同步原理如下：主钟定期发送Sync报文，随后发送Followup报文通告上个报文的实际发送时间T1，从钟记录Sync报文的到达时间T2；从钟在T3时刻发送Delay Req报文，主钟记录报文到达时间T4，并将其通过响应报文Delay Resp发送给从钟。根据T1、T2、T3和T4，可以计算得到两个钟之间链路的时延和两个钟的时间偏差，据此调整从钟的时间输出，从而实现主钟和从钟的时间同步。1588V2协议是一种精确时间对时协议，可以达到ns级别。IEEE 1588v2可以同时实现频率同步和时间同步，其中时间同步能够达到亚微秒级精度，协议标准化较好，可以支持不同厂家的对接，由于是通过在报文中加入时间标签来传递时间信息，这就要求中间链路双向时延必须保持一致，时延不一致会引起相位测量偏差，从而对时间精度造成一定的影响。

目前，拼接系统主要是基于总线或者交换芯片的架构，有硬切换和包交换两种方式。在拼接实现的架构中，不同的实现架构，其同步的方式也不相同。包交换在拼接显示系统中，最近才兴起。在视频墙的拼接显示系统中，视频的同步显示非常的重要，如果不能同步显示，视频画面会出现撕裂、闪烁等问题。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明实施例的主要目的在于提供一种基于1588V2协议的视频同步显示方法，其至少部分地解决了如何确保拼接显示系统中每一显示单元同步地显示视频的技术问题。此外，还提供了一种基于1588V2协议的视频同步显示装置及拼接显示系统。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了以下技术方案：

一种基于1588V2协议的视频同步显示方法，该方法至少可以包括：

确定一输出节点为OC节点，并将该OC节点作为祖父时钟节点；

所述祖父时钟节点获取其和输出节点之间的路径传输延时，并计算出最大延时时间Tmax；

所述祖父时钟节点提前Tmax+T1时间，给所述输出节点发送自定义同步显示报文，并配置生效的时间，其中T1为时间裕量；

所述输出节点根据所述自定义同步显示报文，来发送所述视频。

进一步地，所述祖父时钟节点获取其和输出节点之间的路径传输延时，具体包括：

所述输出节点根据所述1588V2协议，获取其和所述祖父时钟节点之间的所述路径传输延时；

所述输出节点通过自定义报文，将所述路径传输延时通知给所述祖父时钟节点。

进一步地，所述输出节点根据所述自定义同步显示报文，来发送所述视频，具体包括：

所述输出节点根据所述自定义同步显示报文，产生时序，依照该时序来发送视频。

进一步地，在所述确定一输出节点为OC节点，并将该OC节点作为祖父时钟节点，之前还包括：根据物理设备资源，配置各个节点的优先级。

进一步地，所述根据物理设备资源，配置各个节点的优先级，具体包括：

根据所述物理设备资源，配置所述输出节点的优先级为高优先级。

根据本发明的另一个方面，还提供一种基于1588V2协议的视频同步显示装置，该装置至少可以包括：

确定模块，用于确定一输出节点为OC节点，并将该OC节点作为祖父时钟节点；

所述祖父时钟节点，其与所述确定模块和所述输出节点相连，用于获取其和输出节点之间的路径传输延时，并计算出最大延时时间Tmax，提前Tmax+T1时间，给所述输出节点发送自定义同步显示报文，并配置生效的时间，其中T1为时间裕量；

所述输出节点，用于根据所述自定义同步显示报文，来发送所述视频。

进一步地，所述输出节点，还用于根据所述1588V2协议，获取其和所述祖父时钟节点之间的所述路径传输延时，并通过自定义报文，将所述路径传输延时通知给所述祖父时钟节点。

进一步地，所述输出节点，还用于根据所述自定义同步显示报文，产生时序，依照该时序来发送视频。

进一步地，所述装置还包括：

优先级配置模块，用于根据物理设备资源，配置各个节点的优先级。

进一步地，所述优先级配置模块，还用于根据所述物理设备资源，配置所述输出节点的优先级为高优先级。

根据本发明的又一个方面，还提供一种拼接显示系统，该系统包括上述任一所述的基于1588V2协议的视频同步显示装置。

与现有技术相比，上述技术方案至少具有以下有益效果：

在本发明实施例中，祖父时钟节点获取其和输出节点之间的路径传输延时，并计算出最大延时时间Tmax；然后，祖父时钟节点提前Tmax+T1时间，给输出节点发送自定义同步显示报文，并配置生效的时间，其中T1为时间裕量；最后，输出节点根据自定义同步显示报文，来发送视频。本发明实施例具有同步显示视频的时间精度高的优点。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其它优点可通过在所写的说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的方法来实现和获得。

附图说明

附图作为本发明的一部分，用来提供对本发明的进一步的理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但不构成对本发明的不当限定。显然，下面描述中的附图仅仅是一些实施例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。在附图中：

图1为根据一示例性实施例示出的包交换系统示意图；

图2为根据一示例性实施例示出的基于1588V2协议的视频同步显示方法的流程示意图；

图3为根据一示例性实施例示出的基于1588V2协议的视频同步显示装置的结构示意图；

图4为根据另一示例性实施例示出的基于1588V2协议的视频同步显示装置的结构示意图。

这些附图和文字描述并不旨在以任何方式限制本发明的构思范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本发明的概念。

具体实施方式

下面结合附图以及具体实施例对本发明实施例解决的技术问题、所采用的技术方案以及实现的技术效果进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本申请的一部分实施例，并不是全部实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的前提下，所获的所有其它等同或明显变型的实施例均落在本发明的保护范围内。本发明实施例可以按照权利要求中限定和涵盖的多种不同方式来具体化。

需要说明的是，在下面的描述中，为了方便理解，给出了许多具体细节。但是很明显，本发明的实现可以没有这些具体细节。

需要说明的是，在没有明确限定或不冲突的情况下，本发明中的各个实施例及其中的技术特征可以相互组合而形成技术方案。

图1为根据一示例性实施例的包交换系统示意图。该包交换系统可以是拼接显示系统。如图1所示，输入节点1至输入节点N输出视频经过包交换设备进行交叉，然后传输到输出节点1至输出节点N。其中，N取正整数。输入节点可以是摄像头、电脑等产生视频的装置。包交换设备包括但不限于交换机、路由器及利用包交换芯片开发的设备。输出节点可以是显示器、视频墙等显示视频的装置。这就要求各个输出节点需要保持同步。由此，本发明实施例提出一种基于1588V2协议的视频同步显示方法。如图2所示，该方法包括步骤S20至步骤S26。

步骤S20：确定一输出节点为OC节点，并将该OC节点作为祖父时钟节点。

在该步骤中，优选地，配置第一输出节点为1588V2协议的OC节点(普通时钟节点)，并将该OC节点作为Grandmaster clock节点(祖父时钟节点)，以为其他BC节点(边界时钟节点)或OC节点提供时间。每个输出节点在1588V2协议中，规定了不同的角色，时间的传递是一个树状的结构(或者说像一个家谱)，祖父时钟节点为根节点，其他节点的时间最终同步到根节点上。

其中，OC节点只有一个物理通信端口和网络相连，因此OC节点仅仅用作整个网络的时间源和时钟终端。一个物理端口包括2个逻辑接口：事件接口和通用接口。事件接口接收和发送需要打时间标签的事件消息。通用接口接收和发送其他消息。在网络中，OC节点可以作为祖父时钟(grandmaster clock)节点或从时钟(slave clock)节点。当作为祖父时钟节点时，其端口处于主状态(master)；当作为从时钟节点时，端口处于从状态(slave)。

BC节点有多个物理通信端口和网络相连。它通过其中一个端口从上游时钟节点同步时间，并通过其余端口向下游时钟节点发布时间。此外，当该时钟节点作为时钟源时，可以通过多个端口向下游时钟节点发布时间。每个物理端口包括2个逻辑接口：事件接口和通用接口。BC节点可以看作是多个OC节点的集成。

步骤S22：祖父时钟节点获取其和输出节点之间的路径传输延时，并计算出最大延时时间Tmax。

作为示例，祖父时钟节点可以根据1588V2协议中的路径算法来计算最大延时时间。

步骤S24：祖父时钟节点提前Tmax+T1时间，给输出节点发送自定义同步显示报文，并配置生效的时间，其中T1为时间裕量。

其中，自定义同步显示报文可以包括同步显示时间、显示周期、本地时间和延时时间等参数。各个输出节点根据同步显示时间和显示周期，生成显示的时钟，并根据后续的自定义同步显示报文进行实时地调整。如果没有收到后续的自定义同步显示报文，则按照此时序继续运行。

正常工作时，各个输出节点都是按照祖父时钟节点发送的自定义同步显示报文进行显示，当祖父时钟节点发生异常时，在T1时间裕量过后，则按照参数产生的时序进行显示，具有容错机制。

步骤S26：输出节点根据自定义同步显示报文，来发送视频。

本发明实施例通过上述步骤，提高了同步显示的时间精度高，而且本发明实施例提供的方法可以应用于分布式系统，也可以应用于集中式插卡设备。

在一个可选的实施例中，祖父时钟节点获取其和输出节点之间的路径传输延时具体包括：

输出节点根据1588V2协议，获取其和祖父时钟节点之间的路径传输延时；输出节点通过自定义报文，将路径传输延时通知给祖父时钟节点。

在该实施例中，输出节点根据1588V2协议进行时间同步，并根据1588V2协议中的参数，获取其和祖父时钟节点之间的路径传输延时。

在一个可选的实施例中，输出节点根据自定义同步显示报文，产生时序，依照该时序来发送视频。

在该实施例中，各输出节点根据自定义同步显示报文的内容，可以自己产生时序，处理缓冲数据，确定输出视频缓冲数据中的视频数据，发送视频给显示设备进行显示。当发生通信故障时，输出节点可以根据自己的晶振，自由运行一段时间；当发生切换时，输出节点的时序不会出现误差。

在一个可选的实施例中，在确定祖父时钟节点之前，基于1588V2协议的视频同步显示方法还包括：根据物理设备资源，配置各个节点的优先级。

在该实施例中，物理设备资源包括但不限于设备类型、设备数目及物理连接关系。在对节点配置优先级时，优选地，根据物理设备资源，配置输出节点的优先级为高优先级。

各个输出节点的优先级按照由高到低的顺序排列。如果高优先级的输出节点发生故障，则发生切换。如果有高优先级的输出节点加入到系统中来，则祖父时钟节点也会发生切换且切换到高优先级。如果祖父时钟节点发生故障，则按照优先级进行切换，并按照1588V2协议产生另外一个祖父时钟节点，然后系统按照原有的逻辑继续运行。其中，切换是1588V2协议标准的过程，根据BMC算法(最佳主时钟算法)，将算法最优的时间节点作为祖父时钟节点。其中选取祖父时钟节点的过程就是一个竞争的过程。

本实施例中将各个步骤按照上述先后次序的方式进行了描述，本领域技术人员可以理解，为了实现本实施例的效果，不同的步骤之间不必按照这样的次序执行，其可以同时执行或执行次序颠倒，这些简单的变化都在本发明的保护范围之内。

本发明的各个步骤可以用通用的计算装置来实现，例如，它们可以集中在单个的计算装置上，例如：个人计算机、服务器计算机、手持设备或便携式设备、平板型设备或者多处理器装置，也可以分布在多个计算装置所组成的网络上，它们可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。因此，本发明不限于任何特定的硬件和软件或者其结合。

基于与方法实施例相同的构思，本发明实施例还提供一种基于1588V2协议的视频同步显示装置。如图3所示，该装置30可以包括：确定模块32、祖父时钟节点34和输出节点36。其中，确定模块32用于确定一输出节点为OC节点，并将该OC节点作为祖父时钟节点34。祖父时钟节点34与确定模块32和输出节点36相连，用于获取其和输出节点36之间的路径传输延时，并计算出最大延时时间Tmax，提前Tmax+T1时间，给输出节点36发送自定义同步显示报文，并配置生效的时间，其中T1为时间裕量。输出节点36用于根据自定义同步显示报文，来发送视频。

在硬件方面，本发明实施例可以采用同步以太网，以提高同步显示的精度。

在一个可选的实施例中，输出节点36还用于根据1588V2协议，获取其和祖父时钟节点34之间的路径传输延时，并通过自定义报文，将路径传输延时通知给祖父时钟节点34。

在一个可选的实施例中，输出节点还用于根据自定义同步显示报文，产生时序，依照该时序来发送视频。

如图4所示，在一个可选的实施例中，基于1588V2协议的视频同步显示装置还包括优先级配置模块38。其中，优先级配置模块38用于根据物理设备资源，配置各个节点的优先级。优选地，优先级配置模块38还可以用于根据物理设备资源，配置各个输出节点的优先级为高优先级。

此外，本发明实施例还提供一种拼接显示系统，该系统包括基于1588V2协议的视频同步显示装置。

需要说明的是：上述实施例提供的基于1588V2协议的视频同步显示装置在进行视频同步显示时，仅以上述各功能模块的划分进行举例说明，在实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块来完成，即将装置的内部结构划分成不同的功能模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。

所属技术领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的装置的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

应指出的是，上面分别对本发明的装置实施例和方法实施例进行了描述，但是对一个实施例描述的细节也可应用于另一个实施例。

以上对本发明实施例所提供的技术方案进行了详细的介绍。虽然本文应用了具体的个例对本发明的原理和实施方式进行了阐述，但是，上述实施例的说明仅适用于帮助理解本发明实施例的原理；同时，对于本领域技术人员来说，依据本发明实施例，在具体实施方式以及应用范围之内均会做出改变。

需要说明的是：附图中的标记只是为了更清楚地说明本发明，不视为对本发明保护范围的不当限定。

术语“包括”、“包含”或者任何其它类似用语旨在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备/装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其它要素，或者还包括这些过程、方法、物品或者设备/装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备/装置中还存在另外的要素，即“包括一个”的意思还涵盖“包括另一个”的意思。

本发明实施例提供的方法可以使用可编程逻辑器件来实现，也可以实施为计算机程序软件或程序模块(其包括执行特定任务或实现特定抽象数据类型的例程、程序、对象、组件或数据结构等等)，例如根据本发明的实施例可以是一种计算机程序产品，运行该计算机程序产品使计算机执行用于所示范的方法。所述计算机程序产品包括计算机可读存储介质，该介质上包含计算机程序逻辑或代码部分，用于实现所述方法。所述计算机可读存储介质可以是被安装在计算机中的内置介质或者可以从计算机主体上拆卸下来的可移动介质(例如：采用热插拔技术的存储设备)。所述内置介质包括但不限于可重写的非易失性存储器，例如：RAM、ROM、快闪存储器和硬盘。所述可移动介质包括但不限于：光存储介质(例如：CD－ROM和DVD)、磁光存储介质(例如：MO)、磁存储介质(例如：磁带或移动硬盘)、具有内置的可重写非易失性存储器的媒体(例如：存储卡)和具有内置ROM的媒体(例如：ROM盒)。

本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明实质内容的情况下，本领域普通技术人员可以想到的任何变形、改进或替换均落入本发明的范围。

尽管上文已经示出、描述和指出了适用于各种实施方式的本发明的基本新颖特征的详细描述，但是将会理解，在不脱离本发明意图的情况下，本领域技术人员可以对系统的形式和细节进行各种省略、替换和改变。

Claims (9)

1.一种基于1588V2协议的视频同步显示方法，其特征在于，该方法至少包括：

确定一输出节点为OC节点，并将该OC节点作为祖父时钟节点；

所述祖父时钟节点获取其和其他输出节点之间的路径传输延时，并计算出最大延时时间Tmax；

所述祖父时钟节点提前Tmax+T1时间，给所述其他输出节点发送自定义同步显示报文，并配置生效的时间，其中T1为时间裕量；

每个所述其他输出节点根据所述自定义同步显示报文的内容，自己产生时序，处理缓冲数据，确定输出视频缓冲数据中的视频数据，发送视频给显示设备进行显示。

2.根据权利要求1所述的基于1588V2协议的视频同步显示方法，其特征在于，所述祖父时钟节点获取其和其他输出节点之间的路径传输延时，具体包括：

所述其他输出节点根据所述1588V2协议，获取其和所述祖父时钟节点之间的所述路径传输延时；

所述其他输出节点通过自定义报文，将所述路径传输延时通知给所述祖父时钟节点。

3.根据权利要求1所述的基于1588V2协议的视频同步显示方法，其特征在于，在所述确定一输出节点为OC节点，并将该OC节点作为祖父时钟节点，之前还包括：

根据物理设备资源，配置各个节点的优先级。

4.根据权利要求3所述的基于1588V2协议的视频同步显示方法，其特征在于，所述根据物理设备资源，配置各个节点的优先级，具体包括：

根据所述物理设备资源，配置所述其他输出节点的优先级为高优先级。

5.一种基于1588V2协议的视频同步显示装置，其特征在于，该装置至少包括：

确定模块，用于确定一输出节点为OC节点，并将该OC节点作为祖父时钟节点；

所述祖父时钟节点，其与所述确定模块和其他输出节点相连，用于获取其和所述其他输出节点之间的路径传输延时，并计算出最大延时时间Tmax，提前Tmax+T1时间，给所述其他输出节点发送自定义同步显示报文，并配置生效的时间，其中T1为时间裕量；

每个所述其他输出节点，用于根据所述自定义同步显示报文的内容，自己产生时序，处理缓冲数据，确定输出视频缓冲数据中的视频数据，发送给显示设备进行显示。

6.根据权利要求5所述的基于1588V2协议的视频同步显示装置，其特征在于，所述其他输出节点，还用于根据所述1588V2协议，获取其和所述祖父时钟节点之间的所述路径传输延时，并通过自定义报文，将所述路径传输延时通知给所述祖父时钟节点。

7.根据权利要求5所述的基于1588V2协议的视频同步显示装置，其特征在于，所述装置还包括：

优先级配置模块，用于根据物理设备资源，配置各个节点的优先级。

8.根据权利要求7所述的基于1588V2协议的视频同步显示装置，其特征在于，

所述优先级配置模块，还用于根据所述物理设备资源，配置所述其他输出节点的优先级为高优先级。

9.一种拼接显示系统，其特征在于，该系统包括权利要求5至8中任一项所述的基于1588V2协议的视频同步显示装置。