CN110855851B - 一种视频同步装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种视频同步装置及方法，该视频同步装置包括：图像同步模块、基准模块和管理模块；图像同步模块包括：数据帧偏移计算单元、图像处理单元、生成控制模式指令单元、控制模式转换单元、可控时钟单元；数据帧偏移计算单元计算出获取到的数据帧与基准帧之间的数据帧偏移值；生成控制模式指令单元根据数据帧偏移值生成控制模式的指令；控制模式转换单元根据控制模式的指令调整可控时钟单元的时钟信号频率；图像处理单元接收视频数据，在管理模块分配的图像输出范围内，根据时钟信号频率生成数据帧并发送到显示屏。本发明通过调节时钟频率使各个图像处理单元的帧同步，避免插入帧或丢弃帧，避免拼接屏的显示延时。

Description

一种视频同步装置及方法

技术领域

本发明涉及拼接屏视频处理领域，更具体地，是一种视频同步装置及方法。

背景技术

拼接显示屏也称为拼接墙，它是将多个显示屏拼接在一起，当作一个超大型的屏幕来进行图像显示。视频数据经过处理后输出并显示在相应的显示屏上，各个显示屏显示的图像共同拼接组成一个完整的画面，所以对于各个显示屏之间的同步要求非常高。

现有的拼接屏同步显示多利用分布式编解码处理系统来实现，该系统基于网络帧缓存技术，利用同步时间戳来实现各视频数据在大屏幕拼接屏上的同步显示。该方法通过网络视频输出接口以及交换机，将帧数据包输送至各个显示屏对应的解码装置的网络帧缓存单元内，当网络帧缓存单元收到其他显示屏解码装置内网络帧缓存单元内的相同的帧数据包时，将帧数据包输送到解码处理模块进行解码处理，解码处理模块对帧数据包进行解码处理后，输送到拼接屏内对应的显示屏。通常地，网络帧缓存单元的容量是有限的，如果存储的数据帧超过其容量，就会出现丢弃帧的现象，整体流畅性差。另外，为保证同步性，网络帧缓存模块内存储的数据至少为3到5帧，因此相应地，整个系统也会产生至少3到5帧的延迟。最后，存储元件比较贵，整个系统的成本比较高。

发明内容

为了克服现有技术中的拼接屏同步方法流畅性差、有延时和成本高等至少一种缺陷，本分明提供一种视频同步装置及方法，本发明采用的技术方案如下。

第一方面，提供一种视频同步装置，所述视频同步装置包括：图像同步模块、基准模块；

所述基准模块包括：基准帧生成单元；

所述图像同步模块包括：数据帧偏移计算单元、图像处理单元、可控时钟单元以及可控时钟单元控制单元；

其中，所述基准帧生成单元用于确定基准帧；

所述数据帧偏移计算单元用于获取图像处理单元发送的数据帧，并计算出获取到的数据帧与基准帧之间的数据帧偏移值；

所述可控时钟单元控制单元用于根据所述数据帧偏移值调整所述可控时钟单元的时钟信号的频率，以使得所述数据帧偏移值减少；

所述可控时钟单元能够在预设频率范围内生成多种频率的时钟信号；

所述图像处理单元接收视频图像源的数据，根据所述可控时钟单元的时钟信号生成数据帧并将生成的数据帧发送到所述数据帧偏移计算单元和显示屏。

进一步的，所述可控时钟单元控制单元包括：生成控制模式指令单元、控制模式转换单元；

所述生成控制模式指令单元根据所述数据帧偏移值生成控制模式的指令，并将所述生成的指令发送给所述控制模式转换单元；

所述控制模式转换单元根据所述生成控制模式指令单元的控制模式的指令调整所述可控时钟单元的时钟信号的频率。

进一步的，预设数据帧偏移值的第一阈值，预设可控时钟单元的基准频率；所述控制模式包括：逼近模式；

逼近模式，可控时钟单元采用正或负的频偏实现时钟输出，使所述数据帧偏移值减少；

当所述数据帧偏移值大于第一阈值时，所述生成控制模式指令单元发送所述逼近模式的指令。

进一步的，所述基准模块还包括基准时钟单元，所述图像同步模块还包括：上行时钟接收单元和比较滤波单元；

所述基准时钟单元用于生成基准时钟信号；

所述上行时钟接收单元用于接收所述基准时钟单元生成的基准时钟信号；

所述比较滤波单元用于对可控时钟单元输出的时钟信号的反馈与接收到的基准时钟信号进行计算对比；

所述控制模式还包括精确跟随模式；

精确跟随模式，所述比较滤波单元根据计算对比结果调节所述可控时钟单元生成的时钟信号；

当所述数据帧偏移值不大于第一阈值时，执行所述精确跟随模式。

进一步的，所述控制模式还包括：微调模式；

微调模式，可控时钟单元采用正或负的频偏实现时钟输出，使所述数据帧偏移值减少；

当处于精确跟随模式时，若所述数据帧偏移值大于第一阈值时，发送所述微调模式的指令。

进一步的，预设可控时钟单元的第一频偏和第二频偏，第一频偏大于第二频偏；

在所述逼近模式中，所述可控时钟单元采用正或负的第一频偏实现时钟输出；

在所述微调模式中，所述可控时钟单元采用正或负的第二频偏实现时钟输出。

进一步的，所述第一频偏为所述可控时钟单元在预设范围内的最大频偏。

进一步的，所述可控时钟单元在预设范围内设置一锁定频率；所述控制模式还包括：锁定模式；

锁定模式，可控时钟单元在所述锁定频率下进行稳定时钟输出；

处于精确跟随模式时，所述控制模式转换单元还检测所述上行时钟接收单元是否接收到所述基准时钟信号；

若所述控制模式转换单元检测到所述上行时钟接收单元没有接收到所述基准时钟信号，则所述控制模式转换单元执行所述锁定模式。

进一步的，所述的视频同步装置还包括管理模块，所述管理模块用于分配图像处理单元图像输出的范围。

进一步的，所述基准帧生成单元自己生成数据帧，并将所述自己生成的数据帧确定为基准帧。

进一步的，所述图像同步模块的数量至少为2个。

另一方面，提供一种视频同步的方法，所述方法用于一种视频同步装置，所述视频同步装置包括：可控时钟单元、图像处理单元；所述可控时钟单元能够在预设范围内生成多种频率的时钟信号；所述方法包括以下步骤：

S1.确定基准帧；

S2.获取图像处理单元发送的数据帧，计算出获取到的数据帧与基准帧之间的数据帧偏移值；

S3.根据所述数据帧偏移值调整可控时钟单元生成的时钟信号的频率；

S4.图像处理单元根据所述时钟信号生成数据帧并发送。

进一步的，所述可控时钟单元根据不同的控制模式调整生成的时钟信号的频率；

所述控制模式包括：逼近模式，可控时钟单元采用正或负的频偏实现时钟输出，使所述数据帧偏移值减少；

步骤S3包括以下步骤：

S31.预设数据帧偏移值的第一阈值；

S32.判断所述数据帧偏移值是否大于所述第一阈值；

S33.当所述数据帧偏移值大于所述第一阈值时，所述可控时钟单元执行所述逼近模式的指令。

进一步的，所述视频同步的方法还包括以下步骤：接收基准时钟信号；

所述控制模式还包括精确跟随模式；

精确跟随模式，对可控时钟单元生成的时钟信号的反馈与接收到的基准时钟信号进行计算对比，调节可控时钟单元的时钟输出；

步骤S3还包括以下步骤：

S34.当所述数据帧偏移值不大于第一阈值时，所述可控时钟单元执行所述精确跟随模式。

进一步的，所述控制模式还包括：微调模式；微调模式，可控时钟单元采用正或负的频偏实现时钟输出，使所述数据帧偏移值减少；

步骤S3还包括以下步骤：

S35.当处于精确跟随模式时，若所述数据帧偏移值大于第一阈值时，所述可控时钟单元执行所述微调模式。

进一步的，预设可控时钟单元的第一频偏和第二频偏，第一频偏大于第二频偏；

在所述逼近模式中，所述可控时钟单元采用正或负的第一频偏实现时钟输出；

在所述微调模式中，所述可控时钟单元采用正或负的第二频偏实现时钟输出。

进一步的，所述第一频偏为所述可控时钟单元在预设范围内的最大频偏。

进一步的，所述可控时钟单元在预设范围内设置一锁定频率；所述控制模式还包括：锁定模式；

锁定模式，可控时钟单元在所述锁定频率下进行稳定时钟输出；

步骤S3还包括以下步骤：

S36.处于精确跟随模式时，若检测到没有接收到所述基准时钟信号，所述可控时钟单元执行所述锁定模式。

进一步的，步骤S1中将自己生成的数据帧确定为基准帧。

进一步的，所述视频同步的方法还包括以下步骤：确定图像处理单元图像输出的范围。

与现有技术相比，有益效果是：

1、本发明通过调整时钟频率的方式实现各个显示屏对应的图像处理单元的帧同步，能避免出现单个显示屏插入帧或丢弃帧的现象，因此整个拼接屏的观感好，没有画面撕裂。

2、本发明直接通过调节时钟频率的方式实现各个图像处理单元的帧同步，不需要使用缓存，可以避免拼接屏的显示延时现象。

3、当图像源是多个时，由于各个调节时钟的频率一致，所以工作内容也相同，集体丢弃或插入相同的帧，不会出现拼接屏画面撕裂。

4、本发明的逼近模式和微调模式都是通过调节时钟频率实现，不需要使用缓存，节省了存储元件，降低了成本。

附图说明

图1是本发明实施例一的整体结构示意图。

图2是本发明实施例一的详细结构示意图。

图3是本发明实施例一的实施过程示意图。

图4是本发明实施例一的优化实施过程示意图。

图5是本发明实施例二整体流程示意图。

图6是本发明实施例二的一个步骤的细化流程示意图。

具体实施方式

附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。附图中描述位置关系仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制。

实施例一

如图1所示，拼接屏200是一个2×2的拼接屏，由显示屏A、B、C、D组成。视频图像源的视频图像输出到本发明的视频同步装置100，经过视频同步装置100的处理后，分别输出到显示屏A、B、C、D，显示屏A、B、C、D拼接组成了拼接屏200的完整画面。其中，视频同步装置1包括：图像同步模块和基准模块。示例性的，图1中的视频同步装置1的图像同步模块有四个，分别是图像同步模块1-4。

如图2所示，图2中详细地展示了图像同步模块和基准模块的内部部件的连接关系，由于各个图像同步模块的内部结构均相同，所以图2中只象征性地展示了图1中的图像同步模块1、2，还有图像同步模块1、2分别连接的显示屏B、A。其中，所述基准模块包括：基准帧生成单元；所述图像同步模块包括：数据帧偏移计算单元、图像处理单元、可控时钟单元控制单元和可控时钟单元；所述基准帧生成单元用于确定基准帧；所述数据帧偏移计算单元用于接收图像处理单元发送的数据帧，并计算出接收到的数据帧与基准帧之间的数据帧偏移值；所述可控时钟单元控制单元用于根据所述数据帧偏移值调整所述可控时钟单元的时钟信号的频率，以使得所述图像处理单元生成的数据帧逼近基准帧，即使得数据帧偏移值减少；所述可控时钟单元能够在预设范围内生成多种频率的时钟信号；所述图像处理单元接收视频图像源的数据，根据所述可控时钟单元的时钟信号生成数据帧并将生成的数据帧发送到所述数据帧偏移计算单元和显示屏。

优选的，如图1所示，所述的视频同步装置还包括管理模块，所述管理模块用于分配图像处理单元图像输出的范围。

管理模块用于统筹各个图像同步模块，控制图像处理单元图像输出的范围。视频图像源的视频图像输出到各个图像处理单元，对于各个图像处理单元来说，并不知道其连接的是哪个显示屏，要输出哪些内容，管理模块的作用就是告诉各个图像处理单元图像输出的范围是哪个显示屏的范围，例如对于图像同步模块1的图像处理单元来说，管理模块告诉其输出的范围就是2×2拼接屏中左上角显示屏范围的内容。这里必须指出的是，这里各个图像处理单元既可以与视频图像源直接连接，也可以是间接连接，例如视频图像源将视频信号发送到交换机，交换机再将视频信号发送到各个图像处理单元。

优选的，所述可控时钟单元控制单元包括：生成控制模式指令单元、控制模式转换单元；所述生成控制模式指令单元根据所述数据帧偏移值生成控制模式的指令，并将所述生成的指令发送给所述控制模式转换单元；所述控制模式转换单元根据所述生成控制模式指令单元的控制模式的指令调整所述可控时钟单元的时钟信号的频率。当然，本领域技术人员也可以采用其它方式的可控时钟单元控制单元以达到调整可控时钟单元的时钟信号的频率的目的，从而减少数据帧偏移值，使得所述图像处理单元生成的数据帧逼近基准帧，即使得数据帧偏移值减少。

一开始，例如开机的时候，这时各个图像同步模块之间是不同步的。各个图像同步模块的可控时钟单元以默认的振动频率工作发出时钟信号，图像处理单元接收视频图像源的数据，在管理模块设定的图像输出范围内，根据该默认振动频率的时钟信号工作，生成数据帧，将生成的数据帧分两路发送，分别发送到数据帧偏移计算单元和显示屏。另一方面，基准模块与视频图像源做好了时钟同步，基准模块的基准帧生成单元确定基准帧。数据帧偏移计算单元接收到图像处理单元发送的数据帧后，与基准帧比对，计算出接收到的数据帧与基准帧之间的数据帧偏移值。由于基准帧是同时发送至各个图像同步模块的，所以各个图像同步模块的数据帧偏移值表示的是各自的图像处理单元与基准时钟之间的偏移量。生成控制模式指令单元根据数据帧偏移计算单元得出数据帧偏移值，选择使用何种控制模式，以使图像处理单元生成的数据帧逼近基准帧，即使得数据帧偏移值减少，然后向控制模式转换单元发送控制模式的指令，告诉控制模式转换单元用何种控制模式控制可控时钟单元。另外，可控时钟单元已经预先设定好在预设范围内能生成多种频率的时钟信号。控制模式转换单元根据所述生成控制模式指令单元的控制模式的指令调整可控时钟单元的时钟信号的频率。此时，可控时钟单元的时钟信号的频率改变了，图像处理单元根据该改变了的振动频率的时钟信号工作，生成数据帧，将生成的数据帧分两路发送，分别发送到数据帧偏移计算单元和显示屏。数据帧偏移计算单元又再次将接收到的数据帧与基准帧比对，往后继续上面的过程，不断循环。经过若干次循环后，数据帧偏移值会越来越小，最后达至接收到的数据帧与基准帧之间的同步。当然，对于不同的图像同步模块可能采用不同的控制模式的指令，相对应地各个可控时钟单元也采用不同的频率生成数据帧，但最终目的都是为了使各自的数据帧逼近基准帧。当每个图像同步模块发出的数据帧都与基准帧同步时，各个图像同步模块之间就实现了同步。

本发明通过改变各个图像同步模块的图像处理单元的工作频率，让快的图像处理单元使用较慢的频率，让慢的图像处理单元使用较快的频率追上去，最终实现同步。虽然各个图像处理单元的工作频率发生了改变，但其影响的仅仅是单个数据帧形成的时间，图像处理单元所输出的视频帧还是连续的，在执行同步处理的过程中，在相同的时间间隔内输出到各个显示屏的视频帧的总量是一样的。因此，当视频图像源是一个时，可以解决其中一个显示屏丢弃帧或者插入帧导致画面撕裂流畅性差的问题。

在一个实施例中，预设数据帧偏移值的第一阈值；所述控制模式包括：逼近模式，可控时钟单元采用正或负的频偏实现时钟输出，使数据帧逼近基准帧，即使得数据帧偏移值减少；当所述数据帧偏移值大于第一阈值时，发出所述逼近模式的指令。生成控制模式指令单元监视着数据帧偏移计算单元生成的数据帧偏移值，当数据帧偏移值超过了一定的阈值时，就认为需要进行同步相关的调整，此时发出逼近模式的指令去改变可控时钟单元的频率，以改变图像处理单元的工作速率，从而使数据帧偏移值减少。

例子，如图3所示，在图像同步模块1中，基准帧与接收到的的数据帧之间的数据帧偏移值为ΔT，ΔT大于预设的数据帧偏移值的第一阈值。于是，调整可控时钟单元的时钟信号，由频率f1调高到f1’,由于频率增大，“工作效率”提高，输出的视频帧也“奋起直追”，ΔT逐渐变小，最终达至ΔT1不大于第一阈值，此时则认为图像同步模块1实现了同步。这里必须指出的是，数据帧偏移值指的是接收到的数据帧与基准帧之间偏差的值，所以不论接收到的数据帧是偏快了还是偏慢了，数据帧偏移值都永远是正值。

可以理解的是，ΔT是一个预设的阈值，体现了同步的精度，本领域技术人员可以根据实际情况，合理设置ΔT，以使其满足工程的需要。

必须指出的是，本实施例中通过采用频偏的方法来调整可控时钟单元的频率，但对于本领域技术人员来说，也可以采用其他改变时钟频率的方法来改变可控时钟单元的频率。此外，还要说明的是，由于可控时钟单元能够在预设范围内生成多种频率的时钟信号，所以在逼近模式中，也可以采用多种不同的频率来逼近，例如采用先大频偏后小频偏的方法，也可以预设不同的阈值，在不同的阈值范围内使用不同的频偏。

如图2所示，在一个实施例中，所述基准模块还包括基准时钟单元，所述图像同步模块还包括：上行时钟接收单元和比较滤波单元；所述基准时钟单元用于生成基准时钟信号；所述上行时钟接收单元用于接收所述基准时钟单元生成的基准时钟信号；所述比较滤波单元用于对可控时钟单元输出的时钟信号的反馈与接收到的基准时钟信号进行计算对比；所述控制模式还包括精确跟随模式；精确跟随模式，所述比较滤波单元根据计算对比结果调节所述可控时钟单元生成的时钟信号；当所述数据帧偏移值不大于第一阈值时，执行所述精确跟随模式。

一般来说，造成视频不同步的原因是多种多样的，即使预设好各个图像同步模块的时钟频率一致且进行了上述同步工作，也会由于其它客观原因，如其中一个图像处理单元因过热造成频率下降等，导致其频率与其他机器不同，输出的视频帧无法同步。鉴于上述情况，本发明中在一个实施例中设置了精确跟随模式，并针对该模式的使用对基准模块和图像同步模块作出相应的改造。在基准模块中设置基准时钟单元，基准时钟单元用于生成基准时钟信号；在图像同步模块中设置上行时钟接收单元，用于接收基准时钟信号。当通过所述逼近模式完成数据帧与基准帧的同步后，生成控制模式指令单元就会向控制模式转换单元发出精确跟随模式的指令，进行基准时钟的跟随，对自身输出的时钟信号与接收到的基准时钟单元的时钟信号进行计算对比，调节所述可控时钟单元的时钟输出。执行精确跟随模式，保证了各个图像同步模块都在同一个频率下工作，巩固了之前逼近模式的成果。当然，如果本身就已经同步，不需要执行逼近模式，也可以使用精确跟随模式，所以使用该模式的条件可以理解为：当所述数据帧偏移值不大于第一阈值时。

需要指出的是，精确跟随模式并不是“盲目地”对基准时钟单元进行跟随，与现有技术中通过电子开关直接切换到基准时钟信号是有区别的。精确跟随模式的一个大的特点是基准时钟的频率是一个参考频率，输出频率的实际上还是可控时钟单元。基准时钟信号会受到各种各样的突发情况影响，导致基准时钟信号产生突发性的改变或偶然性的改变。如果直接切换到基准时钟信号，则势必又会造成二次不同步。基于此，利用可控时钟单元的时钟信号的稳定性，限制基准时钟信号输出的范围。一般来说，可控时钟单元生成的频率只会在预设范围内，在任何情况下，其输出的频率也不可能超出该预设范围。精确跟随模式用自身输出时钟信号与接收到的基准时钟信号进行计算对比，调节所述可控时钟单元的时钟输出。经过计算比对，如果接收到的主机端的基准时钟信号没有发生重大异常，可控时钟单元的时钟输出与基准时钟一致；如果基准时钟信号发生重大异常，由于受到可控时钟单元的预设范围的限制，导致其无法完全跟随发出基准时钟的重大异常频率信号，最多只能发出可控时钟单元的最大或最小的频率，所以可以在一定程度内减少了突发性不同步的产生。

当视频图像源是多个，如多个流媒体服务器，多个流媒体服务器之间的图像需要拼接时，这时由于各个流媒体服务器之间没有进行同步，所以各个服务器不同步时，一般会对其中的某个流媒体服务器的图像丢弃帧或插入帧。此时，得益于精确跟随模式，各个图像处理单元之间的工作频率是一致的，所以工作的内容也会相同，即集体丢弃或插入相同的帧，所以最终输出到拼接屏的图像不会出现图像撕裂等现象。

实际使用中，生成控制模式指令单元发送的指令是需要一段时间才能到达控制模式转换单元，所以在传输精确跟随模式的指令的这段时间里，控制模式转换单元仍然以逼近模式指挥可控时钟单元工作，所以很大可能会“矫枉过正”，造成二次不同步。具体地，如图4所示，在时刻t1的时候已经实现同步了，此时发送精确跟随模式的指令，但控制模式转换单元要到t2时刻才能接收响应，但t1到t2这段时间内仍然以逼近模式工作，所以最终的结果是数据帧从落后变成了提前了。如果此时又以反向的逼近模式矫正的话，受困于信号传输的延时问题，可能会出现另外一次“矫枉过正”，接收到的数据帧又从提前变成了落后，最终的结果是图像处理单元一直在忽快忽慢中工作，但却没办法实现基准帧与接收到的数据帧的同步。鉴于上述情况，本发明中在一个实施例中设置了微调模式；微调模式，可控时钟单元采用正或负的频偏实现时钟输出，使数据帧偏移值减少；当处于精确跟随模式时，若所述数据帧偏移值大于第一阈值时，发送所述微调模式的指令。继续图4的例子，t2时刻图像同步模块开始以精确跟随模式工作，生成控制模式指令单元在t3发现了数据帧偏移值大于第一阈值，发送微调模式的指令(图3的表达只是方便理解，实际中，t3的时刻往往会在t2之前)，控制模式转换单元在t4时刻接收到指令并响应，在t5时刻达到同步，此时生成控制模式指令单元再次发送精确跟随模式指令，控制模式转换单元在t6时刻接收到指令并响应。在t6时刻，数据帧偏移值已经控制在第一阈值内了，可以一直使用精确跟随模式，但有的情况是在t6时刻还没在第一阈值内，那么可以继续上述精确跟随模式和微调模式的循环，使拼接屏接收的数据帧在振荡中最终达至同步。另外，即使一直处于精确跟随模式，也有可能出现微小的偏移，当这些偏移累积到一定的量时，会超出数据帧偏移值的第一阈值范围，此时也适合使用微调模式，以使数据帧偏移值再次回到第一阈值范围内。

优选的，预设可控时钟单元的第一频偏和第二频偏，第一频偏大于第二频偏；在所述逼近模式中，所述可控时钟单元采用正或负的第一频偏实现时钟输出；在所述微调模式中，所述可控时钟单元采用正或负的第二频偏实现时钟输出。一般来说，逼近模式是为了快速达至同步，所以要采用大的频偏来逼近，但又由于数据传输的延时而导致大的频偏无法实现最终的同步，而小频偏慢速逼近可以降低传输延时带来的影响，所以微调模式使用小的频偏来逼近同步。

优选的，所述第一频偏为所述可控时钟单元在预设范围内的最大频偏。一般来说，逼近模式是为了快速达至同步，所以采用可控时钟单元在预设范围内的最大频偏能够很好地达到快速的目的。

实际使用中，有可能受到各种客观情况的影响导致基准时钟单元的基准时钟信号无法传输至上行时钟接收单元，此时若处于精确跟随模式，图像同步模块就会处于无时钟信号可跟的境地，从而导致没有数据帧输出。鉴于可能会出现这种情况，本发明在一个实施例中进行适当的改进，对所述可控时钟单元在预设范围内设置一锁定频率，并增加了锁定模式；锁定模式，图像同步模块的可控时钟单元在所述锁定频率下进行稳定时钟输出；处于精确跟随模式时，所述控制模式转换单元还检测所述上行时钟接收单元是否接收到所述基准时钟信号；若所述控制模式转换单元检测到所述上行时钟接收单元没有接收到所述基准时钟信号，则所述控制模式转换单元执行所述锁定模式。此时，如果控制模式转换单元检测到上行时钟接收单元没有接收到基准时钟单元的时钟信号时，执行锁定模式，可控时钟单元在预设范围内设置的一锁定频率工作，图像处理单元继续对外输出数据帧。

在一个实施例中，本发明的图像同步模块的数量至少为2个。当只有一个图像同步模块时，可以做到让图像同步模块与基准模块同步；当多个图像同步模块时，可以做到多个图像同步模块与基准模块同步，实现拼接屏内各个显示屏的同步。

在一个实施例中，所述基准帧生成单元自己生成数据帧，并将所述自己生成的数据帧确定为基准帧。相对于采用其中一个图像处理单元生成的数据帧作为基准帧，直接生成数据帧作为数据帧能够避免生成数据帧的图像处理单元关闭或者故障或者传输出现问题，导致没有基准帧生成。

本发明生成控制模式指令单元采用指令控制的方式来控制控制模式转换单元，由于指令是经过校验的，所以指令具有较高的有效性。另外，可控时钟单元预设自身生成的频率在一定的范围内，因此可以自动忽略超出该范围的指令为错误指令，再一次提高指令的有效性。

实施例二

与实施例一的视频同步装置相对应，本发明还提出了一种视频同步的方法，该方法与实施例二类似，该方法的整体流程图如图5所示。

一种视频同步的方法，所述方法用于一种视频同步装置，所述视频同步装置包括：可控时钟单元、图像处理单元；所述可控时钟单元能够在预设范围内生成多种频率的时钟信号；所述方法包括以下步骤：

S1.确定基准帧；

S2.获取图像处理单元发送的数据帧，计算出获取到的数据帧与基准帧之间的数据帧偏移值；

S3.根据所述数据帧偏移值调整可控时钟单元生成的时钟信号的频率；

S4.图像处理单元根据所述时钟信号生成数据帧并发送。

为了能够更好地实现同步，实施例二也可以与实施例一一样，在步骤S3中设置逼近模式、精确跟随模式、微调模式和锁定模式，具体步骤可以图6。

在一个实施例中，所述控制模式包括：逼近模式，可控时钟单元采用正或负的频偏实现时钟输出，使数据帧逼近基准帧，即使得数据帧偏移值减少；

步骤S3包括以下步骤：

S31.预设数据帧偏移值的第一阈值；

S32.判断所述数据帧偏移值是否大于所述第一阈值；

S33.当所述数据帧偏移值大于所述第一阈值时，所述可控时钟单元执行所述逼近模式的指令。

参照实施例一的说明可知，此时步骤S3通过改变图像处理单元的“工作效率”来使接生成的数据帧逼近基准帧，即使得数据帧偏移值减少，以实现最后的同步。这种通过改变“工作效率”来实现同步的方法，既可以避免丢弃帧或插入帧造成的画面不流畅，也可以实现数据帧的“零库存”，不需要使用储蓄元件，节省了成本。

在一个实施例中，所述视频同步的方法还包括以下步骤：接收基准时钟信号；所述控制模式还包括精确跟随模式；

精确跟随模式，对可控时钟单元生成的时钟信号的反馈与接收到的基准时钟信号进行计算对比，调节可控时钟单元的时钟输出；

步骤S3还包括以下步骤：

S34.当所述数据帧偏移值不大于第一阈值时，所述可控时钟单元执行所述精确跟随模式。

如图6所示，步骤S32是第一阈值的判断，其紧接着包括两个分支。第一个分支是步骤S33，第二个分支是步骤S34。

如实施例一所述，精确跟随模式是基于基准时钟单元的基准时钟信号对自身时钟单元信号的调整，既能保证在基准时钟下正常工作，又能避免信号传输过程中的意外。

在一个实施例中，所述控制模式还包括：微调模式；微调模式，可控时钟单元采用正或负的频偏实现时钟输出，使得数据帧偏移值减少；

步骤S3还包括以下步骤：

S35.当处于精确跟随模式时，若所述数据帧偏移值大于第一阈值时，执行所述微调模式。

优选的，预设可控时钟单元的第一频偏和第二频偏，第一频偏大于第二频偏；

在所述逼近模式中，所述可控时钟单元采用正或负的第一频偏实现时钟输出；

在所述微调模式中，所述可控时钟单元采用正或负的第二频偏实现时钟输出。

优选的，所述第一频偏为所述可控时钟单元在预设范围内的最大频偏。

在一个实施例中，所述可控时钟单元在预设范围内设置一锁定频率；所述控制模式还包括：锁定模式；

锁定模式，可控时钟单元在所述锁定频率下进行稳定时钟输出；

步骤S3还包括以下步骤：

S36.处于精确跟随模式时，若检测到没有接收到所述基准时钟信号，则执行所述锁定模式。

在一个实施例中，步骤S1中将自己生成的数据帧确定为基准帧。

在一个实施例中，所述视频同步的方法还包括以下步骤：确定图像处理单元图像输出的范围。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (17)

1.一种视频同步装置，其特征在于，所述视频同步装置包括：图像同步模块、基准模块；

所述基准模块包括：基准帧生成单元和基准时钟单元；

其中，所述基准帧生成单元用于确定基准帧；

所述基准时钟单元用于生成基准时钟信号；

所述图像同步模块包括：数据帧偏移计算单元、图像处理单元、可控时钟单元、可控时钟单元控制单元、上行时钟接收单元和比较滤波单元；

所述数据帧偏移计算单元用于获取图像处理单元发送的数据帧，并计算出获取到的数据帧与基准帧之间的数据帧偏移值；

所述可控时钟单元控制单元用于根据所述数据帧偏移值调整所述可控时钟单元的时钟信号的频率，以使得所述数据帧偏移值减少；

所述可控时钟单元能够在预设频率范围内生成多种频率的时钟信号；

所述图像处理单元接收视频图像源的数据，根据所述可控时钟单元的时钟信号生成数据帧并将生成的数据帧发送到所述数据帧偏移计算单元和显示屏；

所述上行时钟接收单元用于接收所述基准时钟单元生成的基准时钟信号；

所述比较滤波单元用于对可控时钟单元输出的时钟信号的反馈与接收到的基准时钟信号进行计算对比；

所述可控时钟单元控制单元包括：生成控制模式指令单元、控制模式转换单元；

所述生成控制模式指令单元根据所述数据帧偏移值生成控制模式的指令，并将所述生成的指令发送给所述控制模式转换单元；

所述控制模式转换单元根据所述生成控制模式指令单元的控制模式的指令调整所述可控时钟单元的时钟信号的频率；

所述控制模式包括精确跟随模式；

精确跟随模式，所述比较滤波单元根据计算对比结果调节所述可控时钟单元生成的时钟信号；

当所述数据帧偏移值不大于预设的第一阈值时，执行所述精确跟随模式。

2.根据权利要求1所述的视频同步装置，其特征在于，预设可控时钟单元的基准频率；所述控制模式还包括：逼近模式；

逼近模式，可控时钟单元采用正或负的频偏实现时钟输出，使所述数据帧偏移值减少；

当所述数据帧偏移值大于第一阈值时，所述生成控制模式指令单元发送所述逼近模式的指令。

3.根据权利要求2所述的视频同步装置，其特征在于，所述控制模式还包括：微调模式；

微调模式，可控时钟单元采用正或负的频偏实现时钟输出，使所述数据帧偏移值减少；

当处于精确跟随模式时，若所述数据帧偏移值大于第一阈值时，发送所述微调模式的指令。

4.根据权利要求3所述的视频同步装置，其特征在于，预设可控时钟单元的第一频偏和第二频偏，第一频偏大于第二频偏；

在所述逼近模式中，所述可控时钟单元采用正或负的第一频偏实现时钟输出；

在所述微调模式中，所述可控时钟单元采用正或负的第二频偏实现时钟输出。

5.根据权利要求4所述的视频同步装置，其特征在于，所述第一频偏为所述可控时钟单元在预设范围内的最大频偏。

6.根据权利要求1-5任一项所述的视频同步装置，其特征在于，所述可控时钟单元在预设范围内设置一锁定频率；所述控制模式还包括：锁定模式；

锁定模式，可控时钟单元在所述锁定频率下进行稳定时钟输出；

处于精确跟随模式时，所述控制模式转换单元还检测所述上行时钟接收单元是否接收到所述基准时钟信号；

若所述控制模式转换单元检测到所述上行时钟接收单元没有接收到所述基准时钟信号，则所述控制模式转换单元执行所述锁定模式。

7.根据权利要求1-5任一项所述的视频同步装置，其特征在于，所述的视频同步装置还包括管理模块，所述管理模块用于分配图像处理单元图像输出的范围。

8.根据权利要求1-5任一项所述的视频同步装置，其特征在于，所述基准帧生成单元自己生成数据帧，并将所述自己生成的数据帧确定为基准帧。

9.根据权利要求1-5任一项所述的视频同步装置，其特征在于，所述图像同步模块的数量至少为2个。

10.一种视频同步的方法，其特征在于，所述方法用于一种视频同步装置，所述视频同步装置包括：可控时钟单元、图像处理单元；

所述可控时钟单元能够在预设范围内生成多种频率的时钟信号；

所述可控时钟单元根据不同的控制模式调整生成的时钟信号的频率；

其中，所述控制模式包括精确跟随模式；

精确跟随模式，对可控时钟单元生成的时钟信号的反馈与接收到的基准时钟信号进行计算对比，调节可控时钟单元的时钟输出；

所述方法包括以下步骤：

S1.确定基准帧；

S2.获取图像处理单元发送的数据帧，计算出获取到的数据帧与基准帧之间的数据帧偏移值；

S3.根据所述数据帧偏移值调整可控时钟单元生成的时钟信号的频率；

S4.图像处理单元根据所述时钟信号生成数据帧并发送；

S5.接收基准时钟信号；

其中，步骤S3包括以下步骤：

S31.预设数据帧偏移值的第一阈值；

S34.当所述数据帧偏移值不大于第一阈值时，所述可控时钟单元执行所述精确跟随模式。

11.根据权利要求10所述的视频同步的方法，其特征在于，

所述控制模式还包括：逼近模式，可控时钟单元采用正或负的频偏实现时钟输出，使所述数据帧偏移值减少；

步骤S3还包括以下步骤：

S32.判断所述数据帧偏移值是否大于所述第一阈值；

S33.当所述数据帧偏移值大于所述第一阈值时，所述可控时钟单元执行所述逼近模式的指令。

12.根据权利要求11所述的视频同步的方法，其特征在于，所述控制模式还包括：微调模式；微调模式，可控时钟单元采用正或负的频偏实现时钟输出，使所述数据帧偏移值减少；

步骤S3还包括以下步骤：

S35.当处于精确跟随模式时，若所述数据帧偏移值大于第一阈值时，所述可控时钟单元执行所述微调模式。

13.根据权利要求12所述的视频同步的方法，其特征在于，预设可控时钟单元的第一频偏和第二频偏，第一频偏大于第二频偏；

在所述逼近模式中，所述可控时钟单元采用正或负的第一频偏实现时钟输出；

在所述微调模式中，所述可控时钟单元采用正或负的第二频偏实现时钟输出。

14.根据权利要求13所述的视频同步的方法，其特征在于，所述第一频偏为所述可控时钟单元在预设范围内的最大频偏。

15.根据权利要求10-14任一项所述的视频同步的方法，其特征在于，所述可控时钟单元在预设范围内设置一锁定频率；所述控制模式还包括：锁定模式；

锁定模式，可控时钟单元在所述锁定频率下进行稳定时钟输出；

步骤S3还包括以下步骤：

S36.处于精确跟随模式时，若检测到没有接收到所述基准时钟信号，所述可控时钟单元执行所述锁定模式。

16.根据权利要求10-14任一项所述的视频同步的方法，其特征在于，步骤S1中将自己生成的数据帧确定为基准帧。

17.根据权利要求10-14任一项所述的视频同步的方法，其特征在于，所述视频同步的方法还包括以下步骤：确定图像处理单元图像输出的范围。

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