CN208768188U - 一种高清视频环出同步拼接的装置 - Google Patents
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Abstract
一种高清视频环出同步拼接的装置，涉及到电子工程视频图像处理技术领域，解决单台装置DVI输出接口数量有限，不能无限拼接，且在播放高速运动视频图像清晰度和同步拼接效果不佳，使用有局限性的技术不足，视频图像编码芯片进行缓冲同步编码恢复成原DVI格式信号的TMDS格式信号传输到用于TMDS格式信号的均衡、反复用输出的均衡反复用芯片，均衡反复用芯片生成两路完全相同的DVI格式信号，一路进入视频图像处理集成电路，另一路同步输出到DVI环出接口；不仅能够满足人们日渐增加的高清需求，扩展更多的输入信号源，还可以无限级联环出同步拼接任意超高分辨率LED显示屏。
Description
技术领域
本实用新型涉及到电子工程视频图像处理技术领域，具体涉及高清视频环出同步拼接的装置。
背景技术
现实生活应用中，我们需要在LED屏上实时显示各种视频图像。人们采用单DVI信号或多路DVI信号输出的电脑显卡，通过DVI线连接到LED大屏幕控制系统，即发送卡，再通过相应的软件设置，驱动LED大屏幕显示视频图像。在超高分辨率LED屏应用场合，当通过多张发送卡级联驱动整块LED屏时，高速运动视频图像会出现撕裂或拖尾现象。为实现视频图像稳定和流畅的播放效果，必须设计专业的LED视频处理装置。
目前有些LED视频处理装置在拼接超高分辨率LED屏时，先将LED屏分成多个小块LED屏，专用的图像处理集成电路接收DVI格式信号，进行数字信号解码（DeCoder）处理及设置截取输入图像的位置和分辨率大小，并转换成系统设定的图像分辨率格式和输出图像数据，比如分辨率为1920×1080 ，场频为60Hz 的逐行格式。每个DVI输出端口经DVI信号线连接发送卡再分别驱动对应的每个小块LED屏，多个小块LED屏图像拼接合成整块LED屏完整视频图像。这种LED视频处理装置只能处理DVI格式信号，已不能满足日渐增多的不同类型和格式高清信号切换应用需求。
现在很多专业视频处理装置能够接收不同类型和格式的信号，如VGA、DVI或HDMI信号等，能在超高分辨率LED屏上拼接显示完整视频图像。但单台装置DVI输出接口数量有限，不能无限拼接，且在播放高速运动视频图像清晰度和同步拼接效果不佳，使用有局限性。
实用新型内容
综上所述，本实用新型的目的在于解决单台装置DVI输出接口数量有限，不能无限拼接，且在播放高速运动视频图像清晰度和同步拼接效果不佳，使用有局限性的技术不足，而提出一种高清视频环出同步拼接的装置。
为解决本实用新型所提出的技术问题，采用的技术方案为：
一种高清视频环出同步拼接的装置，其特征在于所述装置包括有视频图像处理集成电路、DVI格式信号输入接口及DVI环出接口；
DVI格式信号输入接口，用于将DVI格式信号接入至DVI格式信号解码处理电路，DVI格式信号经DVI格式信号解码处理电路完全解码成TTL电平的数字图像数据，行场同步信号，图像像素时钟信号后输出给视频图像编码芯片，视频图像编码芯片进行缓冲同步编码恢复成原DVI格式信号的TMDS格式信号传输到用于TMDS格式信号的均衡、反复用输出的均衡反复用芯片，均衡反复用芯片生成两路完全相同的DVI格式信号，一路进入视频图像处理集成电路，另一路同步输出到DVI环出接口；
视频图像处理集成电路，用于切换输入视频图像处理集成电路直接接入的数字高清信号源和所述均衡反复用芯片提供的DVI格式信号，转换成系统设定视频图像格式相对应的行场同步信号，图像数据信号，及图像时钟信号，对DVI格式信号进行输入视频图像截取和缩放，转换成系统设定的视频图像行场同步信号，图像数据信号，及图像时钟信号数字信号格式。
所述的视频图像处理集成电路转换和缩放输出与系统设定分辨率格式对应的行场同步信号，图像数据信号，图像像素时钟信号的数字信号，并传输到视频图像编码芯片编码成DVI格式信号，再由均衡反复用芯片复制成两路完全同步DVI格式信号到两个DVI输出接口，或者经数字模拟转换芯片转换成VGA格式信号，连接VGA显示器同步监视输出视频图像的视频主板。
所述的视频图像处理集成电路直接接入的数字高清信号源包括HDMI、DVI、VGA、CVBS（PAL/NTSC）高清或标清视频信号。
还包括有HDSDI/SDI接口，HDSDI/SDI接口接入HDSDI/SDI 数字视频信号经过GENNUM 公司的GS2971 解调和解码芯片至视频图像处理集成电路的DIGITAL INPUT 口。
所述的DVI格式信号解码处理电路采用TI公司生产的IT6605芯片。
所述的视频图像处理集成电路采用ST公司生产的型号为FLI32626H-BG的视频图像主处理芯片。
所述的均衡反复用芯片采用PERICOM公司生产的型号为PI3HDMI412AD的均衡反复用芯片。
本实用新型的有益效果为：不仅能够满足人们日渐增加的高清需求，扩展更多的输入信号源（包括HDSDI、HDMI等数字高清信号），还可以无限级联环出同步拼接任意超高分辨率LED显示屏。
附图说明
图1：本实用新型装置主板系统框图；
图2：本实用新型装置DVI格式信号视频解码电路原理图；
图3：本实用新型装置DVI格式信号视频编码电路原理图；
图4：本实用新型装置DVI格式信号环出电路原理图；
图5：本实用新型装置系统同步拼接拓扑示意图。
具体实施方式
以下结合附图和本实用新型优选的具体实施例对本实用新型的结构作地一步地说明。
参照图1中所示，本实用新型高清视频环出同步拼接的装置，主要包括有视频图像处理集成电路、DVI格式信号输入接口及DVI环出接口。
DVI格式信号输入接口，用于将DVI格式信号接入至DVI格式信号解码处理电路，DVI格式信号经DVI格式信号解码处理电路完全解码成TTL电平的数字图像数据，行场同步信号，图像像素时钟信号后输出给视频图像编码芯片，视频图像编码芯片进行缓冲同步编码恢复成原DVI格式信号的TMDS格式信号传输到用于TMDS格式信号的均衡、反复用输出的均衡反复用芯片，均衡反复用芯片生成两路完全相同的DVI格式信号，一路进入视频图像处理集成电路，另一路同步输出到DVI环出接口DVI LOOP；
视频图像处理集成电路，用于切换输入视频图像处理集成电路直接接入的数字高清信号源和所述均衡反复用芯片提供的DVI格式信号，转换成系统设定视频图像格式相对应的行场同步信号，图像数据信号，及图像时钟信号，对DVI格式信号进行输入视频图像截取和缩放，转换成系统设定的视频图像行场同步信号，图像数据信号，及图像时钟信号数字信号格式。视频图像处理集成电路直接接入的数字高清信号源包括HDMI、DVI、VGA、CVBS（PAL/NTSC）高清或标清视频信号。所述的视频图像处理集成电路转换和缩放输出与系统设定分辨率格式对应的行场同步信号，图像数据信号，图像像素时钟信号的数字信号，并传输到视频图像编码芯片编码成DVI格式信号，再由均衡反复用芯片复制成两路完全同步DVI格式信号到两个DVI输出接口，或者经数字模拟转换芯片转换成VGA格式信号，连接VGA显示器同步监视输出视频图像的视频主板。还包括有HDSDI/SDI接口，HDSDI/SDI接口接入HDSDI/SDI 数字视频信号经过 GENNUM 公司的GS2971 解调和解码芯片至视频图像处理集成电路的DIGITAL INPUT 口。
视频图像处理集成电路采集不同类型和格式的视频输入信号，并经缩放处理而转换成系统设定的图像分辨率格式并输出图像数据，比如分辨率为1920×1080 ，场频为60Hz的逐行格式。DVI格式信号经数字解码（DeCoder）和数字编码（EnCoder）生成两路完全相同的DVI格式信号，一路进入视频图像处理集成电路进行同步和缩放处理，转换成系统设定的图像分辨率格式并输出图像数据。如图5中所示，另一路同步输出到DVI环出接口，与另外一台相同本实用新型装置进行同步拼接，而另外一台又以同样方式环出到下一台相同装置同步拼接，最终实现无限环出同步拼接功能，实现多台装置同步拼接。也即可从DVI环出接口输出DVI格式信号，用来进行同步拼接；拼接功能要求使用DVI格式信号，并且DVI格式信号输入和输出分辨率要求一致。另一路同步输出到DVI环出接口，与另外一台相同装置进行同步拼接，拼接的信号不是DVI格式信号时，需要一台前级相同装置做高清信号格式切换及转换处理。
当需要拼接其它类型和格式信号时，可以将不同类型或格式信号输入到第一台装置作为信号切换使用，然后将其转换成系统设定的DVI格式信号输出到后面多台装置环出同步拼接。根据整块LED屏总分辨率大小和装置最高分辨率的关系，将整块LED屏分成多块小LED屏，然后多台环出同步拼接装置各自截取输入视频图像的坐标位置和分辨率点数的图像数据（与多块小LED屏在整块LED屏物理坐标位置及水平和垂直分辨率点数成相对比例），转换为系统设定的图像分辨率格式并输出图像数据到发送卡，驱动每一小块LED屏，最终完整拼接成一整块巨型LED屏同步显示视频图像。采用帧同步技术，可以实现不同类型或格式信号源点对点拼接或放大拼接，拼接视频图像完全同步，图像清晰，实时无错位或延迟。
如图2、图3及图4中所示，实现本实用新型装置高清视频环出同步拼接功能，DVI格式信号先要通过DVI格式信号解码处理电路完全转换成数字信号格式。DVI格式信号的DVI_RXC±、DVI_RX0±、DVI_RX1±、DVI_RX0±2被称为TMDS格式输入信号，即最小化传输差分信号。DVI格式信号解码处理电路接收TMDS信号，将其解码成视频图像对应格式的行场同步信号，图像数据信号，及图像像素时钟信号。本实用新型装置DVI格式信号视频解码电路原理图如图2所示。
经解码的视频图像行场同步信号，图像数据信号，及图像像素时钟信号传输到视频图像编码芯片进行缓冲同步编码恢复成原DVI格式信号的TMDS格式信号。本实用新型装置DVI格式信号视频编码电路原理图如图3所示。
视频图像编码芯片U92输出的TMDS信号传输到均衡反复用芯片U93A，然后复制成两路视频图像完全同步的TMDS信号，一路传输到DVI环出接口，用于级联下一台装置进行同步拼接。另一路传输到视频图像处理集成电路的视频图像主处理芯片进行输入视频图像截取和缩放，转换成系统设定的视频图像行场同步信号，图像数据信号，及图像时钟信号数字信号格式。本实用新型装置DVI格式信号环出电路原理图如图4所示。
以下以本实用新型装置高清视频环出同步拼接宽度最大3840或高度最大1920像素点为例说明，驱动此分辨率的LED 显示屏需要两张内置发送卡级联，如果 LED 屏实际像素点超过本实用新型装置最大输出分辨率，可通过将整块LED屏分成多块小LED屏，由几台本实用新型装置并联拼接，将多块小LED屏拼接成整块LED屏。 采用帧同步技术，本实用新型装置解决了超大 LED屏拼接中输出图像间的错位和延迟问题，可实现实时、清晰和流畅的视频显示效果。
下面以 4 台 本实用新型装置进行2×2 (整块LED屏分成水平方向，垂直方向各两块小LED屏）拼接的示例，详细说明多机环出级联的使用。
一块 LED屏像素点为 3456×1920，我们可将其分成四块1728×960 的小 LED屏，每块小LED屏用一台本实用新型装置驱动，通过4台拼接，使该 3456×1920的显示屏显示一个完整的画面。要实现不同类型和格式的输入信号源（包括HDSDI、HDMI等数字高清信号）的视频图像在整块LED屏同步拼接显示，则所有输入信号源接入#0装置，由其进行切换信号源并转换信号源格式，其输出的DVI格式信号输出给#1装置，再分别环出至其他装置，#0装置的输出图像在#1、#2、#3、#4 这 4 台装置进行截取和缩放，各自驱动每块小LED屏，最终在四块LED屏上同步拼接显示一个完整的视频图像。
为保证各输出图像完全同步拼接，#1、#2、#3、#4 装置输入信号只能使用 DVI 信号，5 台装置应使用相同的输出分辨率。本实用新型装置系统同步拼接拓扑示意图如图5所示。
下面结合具体实际电路，对本实用新型进一步详述。
视频图像处理集成电路采用ST公司生产的型号为FLI32626H-BG的视频图像主处理芯片。视频图像主处理芯片可直接接收HDMI、DVI、VGA、CVBS（PAL/NTSC）等高清或标清视频信号，而HDSDI/SDI 数字视频信号则先经过GENNUM 公司的GS2971 解调和解码芯片至视频图像处理集成电路的视频图像主处理芯片DIGITAL INPUT 口。视频主板上19.6608MHz晶体合成不同格式所需的图像像素时钟，以及对应该格式的行、场同步信号。视频图像主处理芯片采集和缩放处理视频图像数据，最后以系统设定的输出分辨率格式输出视频图像。
DVI格式信号解码处理电路采用TI公司生产的IT6605芯片。IT6605可直接接受TMDS格式信号，并完全解码成TTL电平的数字图像数据，行场同步信号，图像像素时钟信号。图2所示DVI_RXC±、DVI_RX0±、DVI_RX1±、DVI_RX0±2为四组TMDS信号，RX1_R0~RX1_R9、RX1_G0~RX1_G9、RX1_B0~RX1_B9为30位解码输出TTL电平RGB数字图像数据，RX1_HS、RX1_VS、RX1_DE、RX1_PCLK分别为对应视频图像格式的同步信号、数据输出同步控制信号，及像素时钟信号。RX1_PCSCL和RX1_PCSDA、RX1_INT、RX1_RST分别为视频图像主处理芯片与DVI格式信号解码处理电路的通讯和控制信号。
视频图像同步缓冲编码采用TI公司生产的IT6613芯片。图1电路所产生的视频图像信号传输到IT6613芯片数字缓冲输入端口，经同步处理并解码恢复成和原DVI格式信号格式一致的四组TMDS信号输出。RX1_PCSCL和RX1_PCSDA、TX1_RST分别为视频图像主处理芯片与IT6613芯片的通讯和控制信号。
采用PERICOM公司生产的PI3HDMI412AD用于TMDS信号的均衡反复用（复制）输出。PI3HDMI412AD接收由图3解码输出的TX1_RXC±、TX1_RX0±、TX1_RX1±、TX1_RX2±四组TMDS信号，复制成完全同步的两组TMDS信号，其中DVILOOP_TXC±、DVILOOP_TX0±、DVILOOP_TX1±、DVILOOP_TX2±传输到DVI环出接口，用于环出同步拼接。DVI_BRXC±、DVI_BRX0±、DVI_BRX1±、DVI_BRX2±传输到视频图像主处理芯片处理。RX1_PCSCL和RX1_PCSDA为视频图像主处理芯片与PI3HDMI412AD的通讯和控制信号。
Claims (7)
1.一种高清视频环出同步拼接的装置，其特征在于所述装置包括有视频图像处理集成电路、DVI格式信号输入接口及DVI环出接口；
DVI格式信号输入接口，用于将DVI格式信号接入至DVI格式信号解码处理电路，DVI格式信号经DVI格式信号解码处理电路完全解码成TTL电平的数字图像数据，行场同步信号，图像像素时钟信号后输出给视频图像编码芯片，视频图像编码芯片进行缓冲同步编码恢复成原DVI格式信号的TMDS格式信号传输到用于TMDS格式信号的均衡、反复用输出的均衡反复用芯片，均衡反复用芯片生成两路完全相同的DVI格式信号，一路进入视频图像处理集成电路，另一路同步输出到DVI环出接口；
视频图像处理集成电路，用于切换输入视频图像处理集成电路直接接入的数字高清信号源和所述均衡反复用芯片提供的DVI格式信号，转换成系统设定视频图像格式相对应的行场同步信号，图像数据信号，及图像时钟信号，对DVI格式信号进行输入视频图像截取和缩放，转换成系统设定的视频图像行场同步信号，图像数据信号，及图像时钟信号数字信号格式。
2.根据权利要求1所述的一种高清视频环出同步拼接的装置，其特征在于：所述的视频图像处理集成电路转换和缩放输出与系统设定分辨率格式对应的行场同步信号，图像数据信号，图像像素时钟信号的数字信号，并传输到视频图像编码芯片编码成DVI格式信号，再由均衡反复用芯片复制成两路完全同步DVI格式信号到两个DVI输出接口，或者经数字模拟转换芯片转换成VGA格式信号，连接VGA显示器同步监视输出视频图像的视频主板。
3.根据权利要求1所述的一种高清视频环出同步拼接的装置，其特征在于：所述的视频图像处理集成电路直接接入的数字高清信号源包括HDMI、DVI、VGA、CVBS高清或标清视频信号。
4.根据权利要求1所述的一种高清视频环出同步拼接的装置，其特征在于：还包括有HDSDI/SDI接口，HDSDI/SDI接口接入HDSDI/SDI 数字视频信号经过 GENNUM 公司的GS2971解调和解码芯片至视频图像处理集成电路的DIGITAL INPUT 口。
5.根据权利要求1所述的一种高清视频环出同步拼接的装置，其特征在于：所述的DVI格式信号解码处理电路采用TI公司生产的IT6605芯片。
6.根据权利要求1所述的一种高清视频环出同步拼接的装置，其特征在于：所述的视频图像处理集成电路采用ST公司生产的型号为FLI32626H-BG的视频图像主处理芯片。
7.根据权利要求1所述的一种高清视频环出同步拼接的装置，其特征在于：所述的均衡反复用芯片采用PERICOM公司生产的型号为PI3HDMI412AD的均衡反复用芯片。
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