CN203722758U - 一种用于分布式视频系统的同步装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型属于图像通信技术领域，具体为一种用于分布式视频系统的同步装置。其包含用于广播同步信号的主节点、网络交换机以及接收同步信号的从节点；所述主节点为利用分布式系统的任意一个节点，或者为单独设置的一个可接入网络的设备，所述从节点为分布式系统中的其它节点；主节点通过网络连接线依次和网络交换机、从节点连接。与现有技术相比，本实用新型具有不需要外部标准源、不需要专用同步线路和器件、分布式节点数目不限、节点间同步误差小以及同步信号抖动小的优点。
Description
技术领域
本实用新型属于图像通信技术领域，具体涉及一种同步装置，特别是涉及一种用于分布式视频系统的同步装置。
背景技术
在分布式视频传输、播放系统中，尤其是基于网络的分布式系统中，视频数据流通过交换机在各个视频采集、处理、播放节点中传输。由于网络传输、各节点处理的延时和抖动，以及各个节点本地时钟的误差，造成各个节点视频播放无法同步，影响视觉效果。因此该类系统需要产生一个全网同步的、稳定的信号。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种在分布式视频系统中的各个分布节点中产生同步信号的装置，其不需要额外的同步线，系统实施的复杂度和成本较低；可同步的分布式节点数目不限；全局同步信号质量好。
本实用新型利用专用的或者是其中的一个节点（主节点）发送用于同步的网络包，其他节点（从节点）收到该包，解出同步信号，并用于本节点的运行；为了消除主节点到各从节点的时延差，通过直接配置或主节点在线测量的方式获得主节点到各节点的时延量，各从节点根据测量值对各自收到的同步信号进行时延校正。为进一步消除解出的同步信号的抖动，各从节点对收到的同步信号进行自适应调整，得到稳定的同步信号。具体技术方案描述如下。
本实用新型提供的一种用于分布式视频系统的同步装置，包括用于广播同步信号的主节点、网络交换机以及接收同步信号的从节点；所述主节点为分布式系统的任意一个节点，或者为单独设置的一个可接入网络的设备，所述从节点为分布式系统中主节点之外的其它节点；主节点通过网络依次和网络交换机、从节点连接，其中：
所述主节点包括同步时钟信号发生装置，所述从节点包括同步时钟信号提取装置。
本实用新型中，所述主节点中还包括时延测量装置和包选择合路装置；所述从节点中还包括时延测量回应装置和延时量调整装置；其中：
所述主节点中的同步时钟信号发生装置、时延测量装置分别和包选择合路装置连接，所述包选择合路装置和网络交换机连接；
所述从节点中的时延测量回应装置和网络交换机连接，所述延时量调整装置和同步时钟信号提取装置相连。
本实用新型中，所述从节点中还包括自适应抖动消除装置，其和同步时钟信号提取装置或者延时量调整装置相连。其根据同步时钟信号提取装置或者延时量调整装置解出的同步信号，做自适应控制，以消除抖动。
本实用新型中，各从节点的延时量调整值可以手动配置，也可以通过延时量测量装置和流程实时计算并配置到各从节点。
由于采取以上技术方案，本实用新型具有以下优点：所有同步网络包都是通过分布式系统现有的网络，即通过网络连接线或者无线和交换机传输，不需要额外增加线路和网络设备；增强了系统的分布性，减小了系统实施的复杂度和成本；可同步的分布式节点数目不限；可根据实际系统对时钟同步精度的要求，增加延时或自适应抖动消除模块，以获得质量更高的全局同步信号。
附图说明
图1为一种分布式视频系统时钟同步的方法和装置的结构框图。
图2为实施例1结构框图。
图3为实施例2结构框图。
图中标号：1-同步时钟信号发生装置； 2-时延测量装置；3-包选择合路装置；4-时延测量回应装置； 5-同步信号提取装置；6-延时量调整装置； 7-自适应抖动消除装置；8-网络交换机。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步详细阐述。
本实用新型中提供的用于分布式视频系统的同步装置，包含用于广播同步信号的主节点、网络交换机8以及接收同步信号的从节点U0～从节点Un；主节点为分布式系统的任意一个节点，或者为单独设置的一个可接入网络的设备，从节点为分布式系统中主节点之外的其它节点；主节点通过网络依次和网络交换机8、从节点连接；网络交换机8选用以太网交换机（有线、无线）、光交换机等。
其系统结构框图如图1所示。其中：
同步时钟信号发生装置1：产生用于全局同步的标准信号，并编码产生特定的网络包发送到网络交换机8上；同步时钟信号发生装置1是具有发送特定网络包的器件或器件组合，比如可编程控制器PLC、FPGA、DSP芯片或单片机、微控制器、嵌入式处理器，加上网络芯片如PHY芯片、Wifi芯片等。其中，可编程控制器PLC、FPGA、DSP芯片或微控制器、嵌入式处理器用于产生特定格式的同步包，而网络芯片用于将同步包发送到网络上。
时延测量装置2：发送用于测量主节点到各从节点U0～从节点Un时延量的网络包，接受各从节点U0～从节点Un回应的包，计算延时，并向各节点发送测量结果的网络包；时延测量装置2是具有产生特定网络包功能的电子元器件，比如可编程控制器PLC、FPGA、DSP芯片或单片机、微控制器、嵌入式处理器等。
包选择合路装置3：将同步时钟信号发生装置1和时延测量装置2发出的包合成一路，时分发出；其可选用网络芯片如PHY芯片、Wifi芯片等。
时延测量回应装置4：接受时延测量网络包，并回复特定的包给主节点；其选用具有产生特定网络包功能的电子元器件，比如可编程控制器PLC、FPGA、DSP芯片或单片机、微控制器、嵌入式处理器等。
同步信号提取装置5：从同步包中提取出同步信号；它是具有接收、选择网络包的器件或器件组合，比如可编程控制器PLC、FPGA、DSP芯片或微控制器、嵌入式处理器，加上网络芯片如PHY芯片、Wifi芯片等。其中，可编程控制器PLC、FPGA、DSP芯片或微控制器、嵌入式处理器用于从收到的网络包中选择出同步包，而网络芯片用于接收网络包。
延时量调整装置6：根据时延测量结果，将同步信号提取装置5产生的同步信号做相应的延时；其用可编程延时芯片实现。
自适应抖动消除装置7：对同步信号提取装置5或延时量调整装置6输出的同步信号，做自适应控制，以消除抖动；它可选用数字锁相或去抖芯片。
其中利用时延测量装置2和时延测量回应装置4，进行时延测量的具体过程如下：
1) 时延测量装置2在时刻t1，向要测量延时的节点Ui发送用于延时测量的特定以网络包P0；
2) 时延测量回应装置4收到包P0后，立刻向时延测量装置2回特定的网络包P1；
3) 时延测量装置2收到P1后，记录收到的时刻t2；
4) 时延测量装置2到Ui的延时就是dt=t2-t1；
5) 时延测量装置2将dt通过网络发往Ui的延时量调整装置6；
6) 重复1)到4) 的过程，直至计算出时延测量装置2到所有其他节点的延时。
利用延时量调整装置6，调整同步信号延时的具体步骤如下：
1）根据时延测量装置2发送的延时量dt，计算同步信号滞后量dt’=Cycle-dt，Cycle为同步信号的周期；
2）将同步信号提取装置5产生的同步信号向后延时dt’时间。
利用自适应抖动消除装置7，自适应消除同步信号抖动的具体步骤如下：
1）根据同步信号提取装置5或延时量调整装置6产生的同步信号，计算同步信号的周期，以此来产生本地同步信号；
2）如果本地同步信号快于根据同步信号提取装置5或延时量调整装置6产生的同步信号，则将本地同步信号的周期缩短；
3）如果本地同步信号慢于根据同步信号提取装置5或延时量调整装置6产生的同步信号，则将本地同步信号的周期加长。
具体实例如下。
实施例1
对于允许一定的同步时钟误差的分布式视频系统，如分布式液晶拼接显示系统等，本实用新型提供一种同步装置，利用任意一个视频信号输入或显示输出节点作为主节点，发送用于同步的网络包；其他节点作为从节点，收到该包，解出同步信号，并产生与该信号同步的本地同步信号。视频输入节点依据该同步信号发送视频网络包，显示输出节点利用该同步信号接收网络包，并将处理好的信号发送到显示设备上。这种同步装置的优点在于不需要额外的同步线，增强了系统的分布性，减小系统实施的复杂度和成本；可同步的分布式节点数目不限；并可根据实际系统对同步精度的要求，增加延时模块，以获得质量更高的全局同步信号；其结构框图如图2所示；
步骤（1）：配置节点延时量值。依次手动配置各个从节点到主节点的延时量；
步骤（2）：主节点的同步时钟信号发生装置1向各从节点广播包含同步信号的网络包；
步骤（3）：各从节点利用同步信号提取装置5从网络包中解出同步信号，作为本地的同步信号使用；
步骤（4）： 各从节点根据步骤一配置的延时量，通过延时量调整装置6将步骤(3)产生的本地的同步信号向后延迟使用。
实施例2
对于同步性要求较高的分布式视频系统，如多投影融合系统或背投显示系统等，本实用新型提供一种同步装置，利用任意一个视频信号输入或显示输出节点作为主节点，发送用于同步的网络包；其他节点作为从节点，收到该包，解出同步信号，并产生与该信号同步的本地同步信号。视频输入节点依据该同步信号发送视频网络包，显示输出节点利用该同步信号接收网络包，并将处理好的信号发送到显示设备上。不需要额外的同步线，增强了系统的分布性，减小系统实施的复杂度和成本；可同步的分布式节点数目不限；并根据实际系统对同步精度的要求，增加延时和自适应抖动消除模块，以获得质量更高的全局同步信号；其结构框图如图3所示；
步骤（1）：测量、配置节点延时量值。利用主节点中的时延测量装置2和各从节点中的时延测量回应装置4，依次在线测量并配置各个从节点到主节点的延时量；
步骤（2）：主节点同步时钟信号发生装置1向各从节点广播包含同步信号的网络包；
步骤（3）：各从节点利用同步信号提取装置5从网络包中解出同步信号，作为本地的同步信号使用；
步骤（4）：各从节点根据步骤一配置的延时量，通过延时量调整装置6将步骤(3)产生的本地的同步信号向后延迟；
步骤（5）：各从节点将步骤(4)产生的本地的同步信号利用自适应抖动消除装置7抖动去除。
显然，本领域的技术人员刻意对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (3)
1.一种用于分布式视频系统的同步装置，其特征在于：其包括用于广播同步信号的主节点、网络交换机以及接收同步信号的从节点；所述主节点为分布式系统的任意一个节点，或者为单独设置的一个可接入网络的设备，所述从节点为分布式系统中主节点之外的其它节点；主节点通过网络依次和网络交换机、从节点连接，其中：
所述主节点包括同步时钟信号发生装置，所述从节点包括同步时钟信号提取装置。
2.根据权利要求1所述的用于分布式视频系统的同步装置，其特征在于：所述主节点中还包括时延测量装置和包选择合路装置；所述从节点中还包括时延测量回应装置和延时量调整装置；其中：
所述主节点中的同步时钟信号发生装置、时延测量装置分别和包选择合路装置连接，所述包选择合路装置和网络交换机连接；
所述从节点中的时延测量回应装置和网络交换机连接，所述延时量调整装置和同步时钟信号提取装置相连。
3.根据权利要求1或2所述的用于分布式视频系统的同步装置，其特征在于：所述从节点中还包括自适应抖动消除装置，其和同步时钟信号提取装置或者延时量调整装置相连。
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Cited By (3)
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| CN104837047A (zh) * | 2015-05-08 | 2015-08-12 | 中国科学院自动化研究所 | 分布式视频同步播放浏览编辑系统和方法 |
| CN105635752A (zh) * | 2016-01-27 | 2016-06-01 | 广州偕作信息科技有限公司 | 一种用于分布式拼接屏的多级同步显示系统及显示方法 |
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