CN110958405A - 一种基于光纤编解码4Kx2K超高清显示控制系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于光纤编解码4Kx2K超高清显示控制系统及方法，包括光纤接口单元、光电转换与视频编解码单元、视频处理转换单元、故障监测单元、通讯接口单元和电源管理单元；光纤接口单元双向连接所述光电转换与视频编解码单元，光电转换与视频编解码单元的输出端连接视频处理转换单元的输入端，视频处理转换单元双向连接故障监测单元，故障监测单元双向连接所述通讯接口单元；视频处理转换单元和故障监测单元分别连接电源管理单元。该系统实现了HDMI/DP长线传输，减少了视频信号传输过程中的信号损耗，提高了系统的抗干扰能力；同时也实现了本地视频远端显示，本发明采用无损编解码方式，很好的解决了传输延时问题，最大程度的优化了用户体验。

Description

一种基于光纤编解码4Kx2K超高清显示控制系统及方法
技术领域
本发明涉及一种基于光纤编解码显示控制系统及方法，具体是一种基于光纤编解码4Kx2K超高清显示控制系统及方法，属于视频显示控制技术领域。
背景技术
随着显示技术的日益更新，终端用户已经不能满足于2K分辨率，4Kx2K的产品也已经成为主流，现在的船舶行业、视频电子会议等行业对显示都提出了强烈需求，既要求能够支持超高清视频显示和播放，又能连续长时间不间断使用，另外，在船舶行业、视频电子会议需要支持超高清视频信号的长线传输，并可支持本地视频的在远端进行显示播放。
目前，常用的视频传输主要为IP网络进行传输，采用的编码4Kx2K格式H.264/265，此种编码4Kx2K方式为有损数据压缩，传输延时相对较大，用户体验感较差。此外现有HDMI/DP无法进行长线传输、传输系统抗干扰能力弱、传输延时导致用户体验不良；现有的视频控制系统的抗干扰能力不强，不能够更好适应恶劣环境，也不能进行本地视频远端显示。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供一种基于光纤编解码4Kx2K超高清显示控制系统及方法，该控制系统及方法不仅实现了HDMI/DP长线传输，同时减少了视频信号传输过程中的信号损耗，提高了系统的抗干扰能力和环境适应性，能够更好适应恶劣环境，同时也实现了本地视频远端显示，本发明采用无损编解码方式，很好的解决了传输延时问题，最大程度的优化了用户体验。
一方面,针对现有技术存在的问题，本发明提供一种基于光纤编解码4Kx2K超高清显示控制系统，包括：
光纤接口单元，用于接收视频信号源发出的光信号；
光电转换与视频编解码单元，用于将所述光信号进行编解码，进一步转换为标准视频信号；以及将所述标准视频信号转换为光信号供本地视频信号远端环出显示；
视频处理转换单元，用于先将所述标准视频信号进行处理，然后转换为终端显示器可以识别的第一高清视频信号，并拷贝输出第二高清视频信号；
故障监测单元，用于对整个基于光纤编解码4Kx2K超高清显示控制系统进行健康状态监控与管理；
通讯接口单元，用于对整个基于光纤编解码4Kx2K超高清显示控制系统与外设扩展设备之间进行通讯；
以及电源管理单元，用于为整个基于光纤编解码4Kx2K超高清显示控制系统提供电源动力，并采集该系统的电压和电流信息上报给故障监测单元；
所述光纤接口单元双向连接所述光电转换与视频编解码单元，所述光电转换与视频编解码单元的输出端连接所述视频处理转换单元的输入端，所述视频处理转换单元双向连接所述故障监测单元，所述故障监测单元双向连接所述通讯接口单元；所述视频处理转换单元和故障监测单元分别连接所述电源管理单元。
进一步地，所述光纤接口单元包括光纤输入接口和光纤输出接口；所述光电转换与视频编解码单元包括UFO-HDMI/DP光电编解码模块和UFO-DP光电编码模块；所述光纤输入接口单向连接所述UFO-HDMI/DP光电编解码模块，所述UFO-DP光电编码模块单向连接所述光纤输出接口。
进一步地，所述标准视频信号为HDMI/DP视频信号；所述第一高清视频信号为VbyOne/eDP，第二高清视频信号为DP信号。
进一步地，所述终端显示器为液晶显示器或液晶模组。
进一步地，所述视频处理转换单元以RTD279X和HI3751作为主控器。
进一步地，所述通讯接口单元采用RS485/232、CAN、IIC、USB3.0以及USB3.0以下版本的通讯接口。
另一方面，本发明提供一种基于光纤编解码4Kx2K超高清显示控制方法，所述方法包括：
S1、先将视频信号源发出的光信号通过光纤接入到光纤输入接口,然后通过所述光纤输入接口接收所述光纤传入的光信号；
S2、将所述光信号通过UFO-HDMI/DP光电编解码模块进行编解码，进一步转换为标准视频信号；
S3、先将所述标准视频信号通过视频处理转换单元进行处理，然后转换为终端显示器可以识别的第一高清视频信号，并拷贝输出第二高清视频信号；
S4、将所述第二高清视频信号通过UFO-DP光电编码模块进行编码为光信号，进一步将所述光信号通过光纤输出接口进行本地视频信号远端环出显示。
进一步地，所述光纤为6芯共模光纤。
进一步地，所述标准视频信号为HDMI/DP视频信号，所述第一高清视频信号为VbyOne/eDP；第二高清视频信号为DP信号。
进一步地，所述终端显示器为液晶显示器。
本发明的有益效果是：
1、采用光纤代替原有的网线、HDMI/DP电缆，提高了传输链路的抗干扰能力及传输距离，为远距离视频传输带来可行方案。
2、通过视频处理转换单元和通讯接口单元，使得本系统支持画中画、分屏显示、图像拼接等多种显示模式，实现了将多个终端显示合二为一，一机多用，大大节约成本，显示更加直观；而且还支持触摸漫游、空鼠和悬浮OSD，实现了多人多点操控，大大的提高的操作效率和用户体验度。
3、通过光纤接口单元、光电转换与视频编解码单元和视频处理转换单元的组合，能对图像视频进行录制和回放，以及对本地视频进行远端环出显示；同时为单纯的显示器增加视频录制回放功能，提高了显示器的多功能化需求，本地视频远端传输为多功能会议提供更新更简洁的解决方案。
4、通过电转换与视频编解码单元和视频处理转换单元采用无损编解码方式，很好的解决了传输延时问题，最大程度的优化了用户体验。
附图说明
图1是本发明的控制系统原理示意图；
图2是本发明的控制系统应用示意图。
图中：10-光纤接口单元；20-光电转换与视频编解码单元；30-视频处理转换单元；40-故障监测单元；50-通讯接口单元；60-电源管理单元；70-视频信号源；81-超高清显示器；82-远端环出显示器。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
需要说明的是，在本发明的描述中，需要说明的是，如出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
图1为本发明实施例提供的一种基于光纤编解码4Kx2K超高清显示控制系统原理示意图，结合图1可知，光纤接口单元10，用于接收视频信号源发出的光信号。
光电转换与视频编解码单元20，用于将所述光信号进行编解码，进一步转换为HDMI/DP视频信号；以及将HDMI/DP视频信号转换为光信号供本地视频信号远端环出显示。
视频处理转换单元30，用于先将标准视频信号进行处理，然后转换为终端显示器可以识别的VbyOne/eDP信号，并拷贝输出DP信号；终端显示器可兼容大多数高清显示器，比如IPS、TFT和SLCD液晶显示器以及液晶模组。视频处理转换单元30其中一个主控器选用RTD279X视频处理Scalar控制器，支持视频输入信号自动识别，分辨率自动转换，图像增益自动设置；采用数字3D梳状滤波器、3D降噪；支持画中画、分屏显示、图像拼接等多种显示模式；支持触摸漫游、空鼠、悬浮OSD等个性化操作。此外还支持本地图像视频远端环出显示，同时远端可支持USB键鼠。
视频处理转换单元30另外一个主控器选用HI3751型NVR控制器。HI3751型NVR控制器支持图像视频录制、视频回放；支持多路超高清视频输入，多种视频接口输出，支持Scalar视频缩放等功能。NVR控制器最主要的功能是通过网络接收IPC(网络摄像机)设备传输的数字视频码流，并进行存储、管理，从而实现网络化带来的分布式架构优势。
故障监测单元40，用于对整个基于光纤编解码4Kx2K超高清显示控制系统进行监控与管理；主要负责整个显示控制系统健康状态的监控与管理，包含故障告警、故障定位和故障上传功能。故障监测单元40和电源管理单元60共用一个STM32F103主控器。
通讯接口单元50，用于对整个基于光纤编解码4Kx2K超高清显示控制系统与外设扩展设备之间进行通讯。该显示控制系统支持多种通讯总线模式，通过设置通讯接口单元上的RS485/232、CAN、IIC、USB3.0以及USB3.0以下版本的通讯接口来依据实际应用和需求配置多种外设，具有人性化的扩展能力。
以及电源管理单元60，用于为整个基于光纤编解码4Kx2K超高清显示控制系统提供电源动力，并实时监测该系统的电压和电流；所述电源管理单元60，选用电源种类有DCDC、LDO，电源时序管理选用STM32F103作主控器，为整个系统提供电源动力，保障整个系统电源稳定工作，支持系统电压和电流在线监测。
光纤接口单元10双向连接光电转换与视频编解码单元20，其中：光纤接口单元10包括2个光纤输入接口和1个光纤输出接口；光电转换与视频编解码单元20包括UFO-HDMI/DP模块和UFO-DP光电编解码模块；光纤输入接口单向连接所述UFO-HDMI/DP模块，所述UFO-DP光电编解码模块单向连接所述光纤输出接口。
光电转换与视频编解码单元20的输出端连接视频处理转换单元30的输入端，其中：UFO-HDMI/DP模块单向连接视频处理转换单元30的HDMI接口；视频处理转换单元30的DP接口单向连接UFO-DP光电编解码模块。
视频处理转换单元30双向连接故障监测单元40，故障监测单元40双向连接通讯接口单元50；视频处理转换单元30和故障监测单元40分别连接电源管理单元60。
本发明基于光纤编解码4Kx2K超高清显示控制系统，采用6芯光纤代替原有的网线、HDMI/DP电缆，提高了传输链路的抗干扰能力及传输距离，为远距离视频传输带来可行方案；通过视频处理转换单元30中的RTD279X主控器，可以同时支持画中画、分屏显示、图像拼接等多种显示模式，实现了将多个终端显示合二为一，一机多用，节约成本，显示更加直观；还能支持触摸漫游、空鼠、悬浮OSD，实现了多人多点操控，大大的提高的操作效率和用户体验度；
通过视频处理转换单元30中的HI3751型NVR主控器而且支持图像视频录制、视频回放，本地视频远端环出显示，为单纯的显示器增加视频录制回放功能，提高了显示器的多功能化需求，同时本地视频远端传输为多功能会议提供更新更简洁的解决方案。
结合图1和图2可知，本发明实施例还提一种基于光纤编解码4Kx2K超高清显示控制系统及方法，所述方法包括：
步骤S1、先将视频信号源70发出的光信号通过光纤接入到光纤输入接口,然后通过所述光纤输入接口接收所述光纤传入的光信号；
步骤S2、将所述光信号通过UFO-HDMI/DP模块进行编解码，进一步转换为标准视频信号；
步骤S3、先将所述标准视频信号通过视频处理转换单元30进行处理，然后转换为终端显示器可以识别的第一高清视频信号，并拷贝输出第二高清视频信号；
步骤S4、将所述第二高清视频信号通过UFO-DP光电编解码模块进行编码为光信号，进一步将所述光信号通过光纤输出接口进行本地视频信号远端环出显示。
作为本实施例的一种技术优化方案,在步骤S1中，所述光纤采用6芯共模光纤。选用超细、耐用光纤，支持300米以内任意长度，UFO全面支持符合HDMI2.0和DP标准，支持更大的数据传输吞吐量，将其带宽扩充到18Gbps，可很好支持4Kx2K分辨率和60FPS帧率，以充分发挥4Kx2K超高清显示的潜力。
在步骤S2-S3中，所述标准视频信号为HDMI/DP视频信号，所述第一高清视频信号为VbyOne/eDP；第二高清视频信号为DP信号。视频处理转换单元30采用Scalar控制器RTD279X，可以自动识别输入信号，采用数字3D梳状滤波器、3D降噪，进行亮色分离，并将噪波自动滤出，得到更佳的数字视频信号和更纯净细腻的画面；自动调整增益等视频参数，支持画中画、分屏显示等多种显示模式；
终端显示器为超高清显示器81。该显示控制系统到显示液晶器，采用VbyOne/eDP高速差分传输技术，单通道信号数据率可达3.4Gb/5.4Gb/s,仅需要很少的信号通道就可以满足信号传输需求。
在步骤S4中，将视频处理转换单元30，Scalar控制器RTD279X接收到视频信号进行克隆为DP信号输出至UFO-DP光电编解码模块进行编码，转换成光信号；再通过光纤输出接口将此光信号传输到远端终端的远端环出显示器82进行显示，进而实现本地视频的远端环出。
以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明原理和实质的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种基于光纤编解码4Kx2K超高清显示控制系统，其特征在于，包括：
光纤接口单元，用于接收视频信号源发出的光信号；
光电转换与视频编解码单元，用于将所述光信号进行编解码，进一步转换为标准视频信号；以及将所述标准视频信号转换为光信号供本地视频信号远端环出显示；
视频处理转换单元，用于先将所述标准视频信号进行处理，然后转换为终端显示器可以识别的第一高清视频信号，并拷贝输出第二高清视频信号；
故障监测单元，用于对整个基于光纤编解码4Kx2K超高清显示控制系统进行健康状态监控与管理；
通讯接口单元，用于对整个基于光纤编解码4Kx2K超高清显示控制系统与外设扩展设备之间进行通讯；
以及电源管理单元，用于为整个基于光纤编解码4Kx2K超高清显示控制系统提供电源动力，并采集该系统的电压和电流信息上报给故障监测单元；
所述光纤接口单元双向连接所述光电转换与视频编解码单元，所述光电转换与视频编解码单元的输出端连接所述视频处理转换单元的输入端，所述视频处理转换单元双向连接所述故障监测单元，所述故障监测单元双向连接所述通讯接口单元；所述视频处理转换单元和故障监测单元分别连接所述电源管理单元。
2.如权利要求1所述的一种基于光纤编解码4Kx2K超高清显示控制系统，其特征在于，所述光纤接口单元包括光纤输入接口和光纤输出接口；所述光电转换与视频编解码单元包括UFO-HDMI/DP光电编解码模块和UFO-DP光电编码模块；所述光纤输入接口单向连接所述UFO-HDMI/DP光电编解码模块，所述UFO-DP光电编码模块单向连接所述光纤输出接口。
3.如权利要求1所述的一种基于光纤编解码4Kx2K超高清显示控制系统，其特征在于，所述标准视频信号为HDMI/DP视频信号；所述第一高清视频信号为VbyOne/eDP，第二高清视频信号为DP信号。
4.如权利要求1所述的一种基于光纤编解码4Kx2K超高清显示控制系统，其特征在于，所述终端显示器为液晶显示器或液晶模组。
5.如权利要求1-4所述的任一项基于光纤编解码4Kx2K超高清显示控制系统，其特征在于，所述视频处理转换单元以RTD279X和HI3751作为主控器。
6.如权利要求1所述的一种基于光纤编解码4Kx2K超高清显示控制系统，其特征在于，所述通讯接口单元采用RS485/232、CAN、IIC、USB3.0以及USB3.0以下版本的通讯接口。
7.一种基于权利要求1-6任一项所述的基于光纤编解码4Kx2K超高清显示控制系统的光纤编解码4Kx2K超高清显示控制方法，其特征在于，所述方法包括：
S1、先将视频信号源发出的光信号通过光纤接入到光纤输入接口,然后通过所述光纤输入接口接收所述光纤传入的光信号；
S2、将所述光信号通过UFO-HDMI/DP光电编解码模块进行编解码，进一步转换为标准视频信号；
S3、先将所述标准视频信号通过视频处理转换单元进行处理，然后转换为终端显示器可以识别的第一高清视频信号，并拷贝输出第二高清视频信号；
S4、将所述第二高清视频信号通过UFO-DP光电编码模块进行编码为光信号，进一步将所述光信号通过光纤输出接口进行本地视频信号远端环出显示。
8.如权利要求7所述的一种光纤编解码4Kx2K超高清显示控制方法，其特征在于，所述光纤为6芯共模光纤。
9.如权利要求7所述的一种光纤编解码4Kx2K超高清显示控制方法，其特征在于，所述标准视频信号为HDMI/DP视频信号，所述第一高清视频信号为VbyOne/eDP；第二高清视频信号为DP信号。
10.如权利要求7所述的一种光纤编解码4Kx2K超高清显示控制方法，其特征在于，所述终端显示器为液晶显示器。
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