CN204707190U - 4k2k图像点对点同步处理装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种4K2K图像点对点同步处理装置，该装置包括超高清视频输入信号采集电路模块、全高清视频输入信号采集电路模块、控制底板电路模块和视频输出处理电路模块，全高清视频输入信号采集电路模块可接收多路不同类型和格式的视频信号，并将接收到的视频信号发送给控制底板电路模块；超高清视频输入信号采集电路模块可接收多路不同类型和格式的视频信号，并将接收到的视频信号发送给控制底板电路模块，控制底板电路模块输出视频信号给视频输出处理电路模块。本实用新型同时提供4K2K超高分辨率和全高清视频处理器的视频输入、4K2K输出点对点同步拼接以及无缝切换，放大拼接点屏可以达到8K4K，实现画面开窗、平铺、叠加等画面拼接功能。

Description

4K2K图像点对点同步处理装置

技术领域

本实用新型公开一种电子工程视频图像处理技术，特别是一种把4K2K超高清图像无缝切换、点对点同步拼接装置。

背景技术

当前4K2K超高清视频图像处理器单物理接口可以接收4K2K信号或全高清多路不同类型格式的视频图像经过DSP scale down处理后输出到显示设备，最大分辨率只能做到4K1K或者2K2K；或者通过多屏卡把一幅图像分成四个1080p输出给视频图像处理器，经过DSP合成处理后，可以做到4K2K输出，但是输入信号之间切换时会产生黑屏，只在特定的条件下切换不黑屏。还有4K2K超高清视频图像处理可以做到点对点拼接，在水平方向拼接同步，但是在垂直方向图像断裂，特别是在播放4K2K的动态快速视频时图像拼接处断裂现象明显，即使在垂直方向能做到同步，但是软件设置较难，可操作性复杂，需要专业人员现场指导，灵活性差，有很多局限性。

随着小间距LED显示屏广泛应用，要求跟显示屏配合的LED视频处理设备要有4K2K超高分辨率的单物理视频接口输入的接入能力和4K2K超高分辨率输出的图像实时处理能力。

发明内容

针对上述提到的现有技术中的播放装置播放4K2K的视频时，存在的缺点，本实用新型提供一种新的4K2K图像点对点同步处理装置，其通过而特殊的电路结构设计，能满足4K2K超高分辨率的单物理视频接口输入、4K2K输出点对点同步拼接以及无缝切换，使单台设备能够满足4K2K LED显示屏幕的各种视频处理要求，由此提出一种全新的4K2K超高清图像无缝切换、点对点同步拼接装置满足上述需求。还可以实现不同类型和格式的视频接口输入，画面开窗、平铺、叠加等画面拼接功能。

本实用新型解决其技术问题采用的技术方案是：一种4K2K图像点对点同步处理装置，该装置包括超高清视频输入信号采集电路模块、全高清视频输入信号采集电路模块、控制底板电路模块和视频输出处理电路模块，全高清视频输入信号采集电路模块可接收多路不同类型和格式的视频信号，并将接收到的视频信号发送给控制底板电路模块；超高清视频输入信号采集电路模块可接收多路不同类型和格式的视频信号，并将接收到的视频信号发送给控制底板电路模块，控制底板电路模块输出视频信号给视频输出处理电路模块。

本实用新型解决其技术问题采用的技术方案进一步还包括：

所述的控制底板电路模块包括全数字无阻塞交叉矩阵芯片、切换控制电路和时钟处理电路，超高清视频输入信号采集电路模块和全高清视频输入信号采集电路模块输出视频信号给全数字无阻塞交叉矩阵芯片，全数字无阻塞交叉矩阵芯片输出视频信号给视频输出处理电路模块，切换控制电路输出控制信号给超高清视频输入信号采集电路模块、全高清视频输入信号采集电路模块和视频输出处理电路模块，控制输入输出的切换，时钟处理电路分别输出时钟信号给超高清视频输入信号采集电路模块、全高清视频输入信号采集电路模块和视频输出处理电路模块。

所述的控制底板电路模块包括DVI分配模块、切换控制电路和时钟处理电路，超高清视频输入信号采集电路模块和全高清视频输入信号采集电路模块输出视频信号给DVI分配模块，DVI分配模块输出视频信号给视频输出处理电路模块，切换控制电路输出控制信号给超高清视频输入信号采集电路模块、全高清视频输入信号采集电路模块和视频输出处理电路模块，控制输入输出的切换，时钟处理电路分别输出时钟信号给超高清视频输入信号采集电路模块、全高清视频输入信号采集电路模块和视频输出处理电路模块。

所述的控制底板电路模块包括切换控制电路和时钟处理电路，超高清视频输入信号采集电路模块和全高清视频输入信号采集电路模块与视频输出处理电路模块采用DVI/TTL/V-by-one直连方式连接，切换控制电路输出控制信号给超高清视频输入信号采集电路模块、全高清视频输入信号采集电路模块和视频输出处理电路模块，控制输入输出的切换，时钟处理电路分别输出时钟信号给超高清视频输入信号采集电路模块、全高清视频输入信号采集电路模块和视频输出处理电路模块。

所述的全高清视频输入信号采集电路模块包括全高清主处理芯片、DDR图像存储器、DVI发送模块、串口通信模块和解码电路模块，DDR图像存储器、DVI发送模块、串口通信模块和解码电路模块分别连接在全高清主处理芯片上。

所述的超高清视频输入信号采集电路模块包括超高清主处理芯片、DDR图像存储器、FPGA芯片和串口通信模块，DDR图像存储器、FPGA芯片和串口通信模块分别连接在主处理芯片上，FPGA芯片上还连接有DVI发送模块。

所述的视频输出处理电路模块包括视频输出主处理芯片、数据转换芯片、DDR图像存储器和HDMI发送芯片，数据转换芯片、DDR图像存储器和HDMI发送芯片分别连接在视频输出主处理芯片上。

本实用新型的有益效果是：本实用新型着眼于攻克4K2K超高分辨率视频处理器的视频输入、4K2K输出点对点同步拼接以及无缝切换等技术难题，使单台设备能够满足4K2K LED显示屏幕的各种视频处理要求，为我国小间距LED显示屏的发展提供解决方案。本实用新型同时提供4K2K超高分辨率和全高清视频处理器的视频输入、4K2K输出点对点同步拼接以及无缝切换，放大拼接点屏可以达到8K4K，实现画面开窗、平铺、叠加等画面拼接功能。

下面将结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步说明。

附图说明

图1为本实用新型系统总体架构框图。

图2为全高清视频输入信号采集电路模块从图像采集到输出图像给控制底板电路模块示意图。

图3为超高清视频输入信号采集电路模块从图像采集到输出图像给控制底板电路模块示意图。

图4为本实用新型中超高清视频输入信号采集电路模块信号处理部分电路方框图。

图5为视频输入信号采集电路模块传输的数字信号通过控制底板电路模块给视频输出处理电路实施例一模块示意图。

图6为视频输入信号采集电路模块传输的数字信号通过控制底板电路模块给视频输出处理电路实施例二模块示意图。

图7为视频输入信号采集电路模块传输的数字信号通过控制底板电路模块给视频输出处理电路实施例三模块示意图。

图8为视频输出处理电路模块接收控制底板电路模块送来的信号示意图。

具体实施方式

本实施例为本实用新型优选实施方式，其他凡其原理和基本结构与本实施例相同或近似的，均在本实用新型保护范围之内。

本实用新型中的4K2K超高清图像无缝切换、点对点同步拼接装置采用电路模块化设计，请参看附图1，本实用新型的系统主要包括超高清视频输入信号采集电路模块、全高清视频输入信号采集电路模块、控制底板电路模块和视频输出处理电路模块，本实施例中，全高清视频输入信号采集电路模块可接收多路不同类型和格式的视频信号，如有：1*PAL/NTSC、1*VGA、1*DVI和1*3G-SDI；超高清视频输入信号采集电路模块可接收多路不同类型和格式的视频信号，有：1*DP1.2、1*HDMI1.4、1*DVI和1*VGA(DP1.2、HDMI1.4支持4K2K视频解码)。超高清视频输入信号采集电路模块和全高清视频输入信号采集电路模块分别输入视频信号给控制底板电路模块，控制底板电路模块输出视频信号给视频输出处理电路模块。超高清视频输入信号采集电路模块接入4K2K视频信号，经DSP处理解码输出四组LVDS信号，送至FPGA芯片处理输出两组TTL图像数据，再经HDMI发送芯片输出二组DVI信号。全高清视频输入信号采集电路模块，经DSP处理解码输出一组TTL图像数据，再经DVI发送芯片输出一组DVI信号。用户操作时可任选一路或二路信号作为合成子画面输出，每幅输出画面可以开PIP或POP，且任意信号无缝切换。本实施例中，视频输入信号采集电路模块可产生多路DVI信号输出，通过控制底板电路模块交互或广播有多路输出，每一个通道可以任意选择输入信号中的一路。输出图像可以是相同的，也可以是各自不同的图像。本实施例中，每路视频输出处理电路模块可同时接收从控制底板电路模块送来的视频输入信号采集电路模块输出的四路DVI信号，经内部帧速转换处理以系统设定的图像分辨率格式DVI的接口输出。视频输入信号采集电路模块和视频输出处理电路模块均于控制微处理器MCU设定的图像分辨率输出图像，在画面合成或分割时，通过视频输出处理电路模块任意截取输入图像信号的大小和位置，输出四幅相同或不同的画面，实现4K2K超高清图像点对点同步拼接。

请参看附图2，本实施例中，全高清视频输入信号采集电路模块的主处理芯片采用ST公司生产的专用视频图像处理DSP芯片FLI32626-BG，其芯片可直接支持HDMI、DVI、VGA、CVBS(PAL/NTSC)等高清或其它标清视频信号输入，还可支持一路30bit TTL数字信号输入。主处理芯片上连接有DDR图像存储器、DVI发送模块、串口通信模块和解码电路模块，DDR图像存储器、DVI发送模块、串口通信模块和解码电路模块分别连接在主处理芯片上，3G-SDI高清数字视频信号先经过GENNUM公司的解码芯片GS2971的解码输出到主处理芯片FLI32626-BG的数字输入口处理。经过主处理芯片FLI32626-BG处理输出的30bit TTL数字信号送至DVI发送模块ITE6613转换成DVI信号输出。本实施例中，全高清视频输入信号采集电路模块采用同步方式工作，其中FLI32626-BG工作时所需要的起振时钟19.6608MHz由底板MCU控制同时提供，用于FLI32626-BG产生系统所需时钟和输出分辨率对应该格式的行、场同步信号和像素采样时钟。

请参看附图3和附图4，本实施例中，超高清视频输入信号采集电路模块的主处理芯片采用ST公司生产的专用视频图像处理DSP芯片STDP9320-BB，其可支持1*DP1.2、1*HDMI1.4、1*DVI、1*VGA、1*YPbPr等超高清或其它高清视频信号输入，DP1.2、HDMI1.4支持4K2K视频解码，还可支持一路24bit TTL数字信号输入。主处理芯片上连接有DDR图像存储器、FPGA芯片和串口通信模块，DDR图像存储器、FPGA芯片和串口通信模块分别连接在主处理芯片上，FPGA芯片上还连接有DVI发送模块。超高清视频输入信号采集电路模块接入4K2K视频信号，经STDP9320-BB处理解码输出交错扫描线4K2K四组LVDS信号，LVDS分别为A、B、C、D。A组扫描像素点为1.5.9……3833.3837，B组扫描像素点为2.6.10……3834.3838，C组扫描像素点为3.7.11……3835.3839，D组扫描像素点为4.8.12……3836.3840，经Altera公司的FPGA芯片5CEFA4F23C8N处理把一幅图像按设定的交错穿插排序法方式分割成左右两半图像并输出两组TTL图像数据，左右两半图像分辨率各为1920x2160/30Hz，合在一起是一幅完整的画面。再经Silicon image公司的HDMI发送芯片Sil9136-3转换输出二组DVI信号。芯片FLI32626-BG和STDP9320-BB主要完成图像采集和缩放处理不同类型和格式的视频输入信号，均由其转换成一种系统设定的图像分辨率格式输出。

请参看附图5、附图6和附图7，本实施例中，控制底板电路模块有如下三种实施方式，实施例一，请参看附图5，本实施例中，控制底板电路模块主要为全数字无阻塞交叉矩阵芯片，本实施例中全数字无阻塞交叉矩阵芯片选用MindSpeed公司的M21121，可以实现DVI信号8*8矩阵式数据交互或广播。交互是指任意一路输出图像可以选择任意一路输入信号，广播是指选择任意一路输入信号，芯片内部经过均衡、加重、防抖动、去加重处理，可以同时从8路输出。控制底板电路模块中还包括有切换控制电路，切换控制电路选用ST公司的STM32F207VG，支持LAN，用于视频信号选择、输出图像格式切换、配置时钟等控制，切换控制电路输出控制信号给超高清视频输入信号采集电路模块、全高清视频输入信号采集电路模块和视频输出处理电路模块，控制输入输出的切换。本实施例中，控制底板电路模块中还包括有时钟处理电路，时钟处理电路分别输出时钟信号给超高清视频输入信号采集电路模块、全高清视频输入信号采集电路模块和视频输出处理电路模块。

实施例二，请参看附图6，本实施例中，控制底板电路模块主要为DVI分配模块，可将一路输入的DVI信号分成两路输出信号。控制底板电路模块中还包括有切换控制电路，切换控制电路选用ST公司的STM32F207VG，支持LAN，用于视频信号选择、输出图像格式切换、配置时钟等控制，切换控制电路输出控制信号给超高清视频输入信号采集电路模块、全高清视频输入信号采集电路模块和视频输出处理电路模块，控制输入输出的切换。本实施例中，控制底板电路模块中还包括有时钟处理电路，时钟处理电路分别输出时钟信号给超高清视频输入信号采集电路模块、全高清视频输入信号采集电路模块和视频输出处理电路模块。

实施例三，请参看附图7，本实施例采用DVI/TTL/V-by-one信号输入、输出的直通模式。控制底板电路模块中还包括有切换控制电路，切换控制电路选用ST公司的STM32F207VG，支持LAN，用于视频信号选择、输出图像格式切换、配置时钟等控制，切换控制电路输出控制信号给超高清视频输入信号采集电路模块、全高清视频输入信号采集电路模块和视频输出处理电路模块，控制输入输出的切换。本实施例中，控制底板电路模块中还包括有时钟处理电路，时钟处理电路分别输出时钟信号给超高清视频输入信号采集电路模块、全高清视频输入信号采集电路模块和视频输出处理电路模块。

请参看附图8，本实施例中，视频输出处理电路模块的主处理芯片采用i-Chips公司的IP00C732或IP00C733，集成了独立的四通道的Scale，最高支持输入输出带宽达到WUXGA，内部10bit数据处理，可以并行处理四进四出TTL视频数据，视频输出处理电路模块接收从控制底板电路模块送来的超高清视频输入信号采集电路模块输出的四路DVI信号，其分辨率为1920x2160/30Hz。经ADI公司的数据转换芯片ADV7619处理输出30bit TTL视频数据，然后通过IP00C732或IP00C733独立的四通道scale处理，把每路DVI视频信号分割成上下两半图像，每半部分图像分辨率为1920x1080/30Hz，经内部帧速转换处理以系统设定的图像分辨率格式(如1920x1080/60Hz)输出30bit TTL视频数据，再经ITE公司的HDMI发送芯片IT6613输出DVI信号。

本实用新型可用于接收不同类型和格式的超高清视频输入信号，经DSP处理输出交错扫描线4K2K LVDS信号，经FPGA芯片处理把一幅图像按设定的交错穿插排序法方式分割成左右两半图像并输出图像数据，左右两半图像分辨率各为1920x2160/30Hz，同时把经格式归一化处理的全数字图像数据各自送到对应的控制底板电路模块；

用于接收不同类型和格式的全高清视频输入信号，经DSP缩放处理转换成系统设定的分辨率格式并输出图像数据，同时把经格式归一化处理的全数字图像数据各自送到对应的控制底板电路模块。同时把一路DVI信号送至超高清视频输入信号采集电路模块；

用于接收控制底板电路模块送来的多路信号，把每路视频信号分割成上下两半图像，经DSP帧速转换处理转换成系统设定的分辨率格式并转成DVI接口输出图像数据，供外接显示设备用；

与输入输出电路模块相连接的控制底板电路模块，可采用多种不同的方案：方案1.全高速数字信号交叉式矩阵芯片，把任意一路输入信号采集电路模块的输出数字信号交互或广播到任意一路视频输出处理电路模块的输入通道，广播哪路输出由用户任意设定；方案2.DVI分配芯片，视频输入信号采集电路模块输出的DVI信号进入DVI分配器，一进多路输出给视频输出处理电路模块；方案3.无芯片转换，视频输入信号采集电路模块输出的DVI信号直接与视频输出处理电路模块相连接；方案4.TTL信号相连，视频输入信号采集电路模块输出的TTL信号直接与视频输出处理电路模块相连接；5.V-by-one信号相连，视频输入信号采集电路模块输出的TTL信号转换成V-by-one信号，与视频输出处理电路模块相连接。

本实用新型中超高清视频输入信号采集电路模块以控制微处理器MCU设定的图像分辨率1920x2160/30Hz DVI信号输出图像至控制底板电路模块，即不管超高清视频输入信号采集电路模块选择何种类型或何种分辨率格式的视频信号输入，均由其转换成一种系统设定的图像分辨率格式输出；全高清视频输入信号采集电路模块以控制微处理器MCU设定的图像分辨率输出图像至控制底板电路模块，即不管全高清视频输入信号采集电路模块选择何种类型或何种分辨率格式的视频信号输入，均由其转换成一种系统设定的图像分辨率格式输出。

本实用新型着眼于攻克4K2K超高分辨率视频处理器的视频输入、4K2K输出点对点同步拼接以及无缝切换等技术难题，使单台设备能够满足4K2K LED显示屏幕的各种视频处理要求，为我国小间距LED显示屏的发展提供解决方案。本实用新型同时提供4K2K超高分辨率和全高清视频处理器的视频输入、4K2K输出点对点同步拼接以及无缝切换，放大拼接点屏可以达到8K4K，实现画面开窗、平铺、叠加等画面拼接功能。

Claims (7)

1.一种4K2K图像点对点同步处理装置，其特征是：所述的装置包括超高清视频输入信号采集电路模块、全高清视频输入信号采集电路模块、控制底板电路模块和视频输出处理电路模块，全高清视频输入信号采集电路模块可接收多路不同类型和格式的视频信号，并将接收到的视频信号发送给控制底板电路模块；超高清视频输入信号采集电路模块可接收多路不同类型和格式的视频信号，并将接收到的视频信号发送给控制底板电路模块，控制底板电路模块输出视频信号给视频输出处理电路模块。

2.根据权利要求1所述的4K2K图像点对点同步处理装置，其特征是：所述的控制底板电路模块包括全数字无阻塞交叉矩阵芯片、切换控制电路和时钟处理电路，超高清视频输入信号采集电路模块和全高清视频输入信号采集电路模块输出视频信号给全数字无阻塞交叉矩阵芯片，全数字无阻塞交叉矩阵芯片输出视频信号给视频输出处理电路模块，切换控制电路输出控制信号给超高清视频输入信号采集电路模块、全高清视频输入信号采集电路模块和视频输出处理电路模块，控制输入输出的切换，时钟处理电路分别输出时钟信号给超高清视频输入信号采集电路模块、全高清视频输入信号采集电路模块和视频输出处理电路模块。

3.根据权利要求1所述的4K2K图像点对点同步处理装置，其特征是：所述的控制底板电路模块包括DVI分配模块、切换控制电路和时钟处理电路，超高清视频输入信号采集电路模块和全高清视频输入信号采集电路模块输出视频信号给DVI分配模块，DVI分配模块输出视频信号给视频输出处理电路模块，切换控制电路输出控制信号给超高清视频输入信号采集电路模块、全高清视频输入信号采集电路模块和视频输出处理电路模块，控制输入输出的切换，时钟处理电路分别输出时钟信号给超高清视频输入信号采集电路模块、全高清视频输入信号采集电路模块和视频输出处理电路模块。

4.根据权利要求1所述的4K2K图像点对点同步处理装置，其特征是：所述的控制底板电路模块包括切换控制电路和时钟处理电路，超高清视频输入信号采集电路模块和全高清视频输入信号采集电路模块与视频输出处理电路模块采用DVI/TTL/V-by-one直连方式连接，切换控制电路输出控制信号给超高清视频输入信号采集电路模块、全高清视频输入信号采集电路模块和视频输出处理电路模块，控制输入输出的切换，时钟处理电路分别输出时钟信号给超高清视频输入信号采集电路模块、全高清视频输入信号采集电路模块和视频输出处理电路模块。

5.根据权利要求1或2或3或4所述的4K2K图像点对点同步处理装置，其特征是：所述的全高清视频输入信号采集电路模块包括全高清主处理芯片、DDR图像存储器、DVI发送模块、串口通信模块和解码电路模块，DDR图像存储器、DVI发送模块、串口通信模块和解码电路模块分别连接在全高清主处理芯片上。

6.根据权利要求1或2或3或4所述的4K2K图像点对点同步处理装置，其特征是：所述的超高清视频输入信号采集电路模块包括超高清主处理芯片、DDR图像存储器、FPGA芯片和串口通信模块，DDR图像存储器、FPGA芯片和串口通信模块分别连接在主处理芯片上，FPGA芯片上还连接有DVI发送模块。

7.根据权利要求1或2或3或4所述的4K2K图像点对点同步处理装置，其特征是：所述的视频输出处理电路模块包括视频输出主处理芯片、数据转换芯片、DDR图像存储器和HDMI发送芯片，数据转换芯片、DDR图像存储器和HDMI发送芯片分别连接在视频输出主处理芯片上。