CN215581328U - 一种多路4k图像输入的led视频处理器 - Google Patents

Abstract

一种多路4K图像输入的LED视频处理器，涉LED显示屏的图像处理系统及装置技术领域，提供一种便捷装配及维保的、满足中小数目通道4K图像输入应用的LED视频处理器，技术方案包括：机壳，其内设有载板，载板上以抽屉式便捷抽拉拆装的方式装配有图像输入卡、图像处理卡和图像输出卡，三者通过设于载板上的连接座组件顺次电性连接。图像输入卡2个，支持4K六路图像输入，包括四路HDMI2.0输入和两路DP1.2输入，通过信号接口组件与上位机连接。本实用新型的有益效果在于：抽拉式组合装配结构便于拆装，非专业技术人员也可顺利装配及拆卸，便于使用及维保，降低了用户使用成本及维修成本。两个图像输入卡能够满足常规尺寸LED显示屏的播放需求，成本相对较低，利于推广。

Description

一种多路4K图像输入的LED视频处理器

技术领域

本实用新型涉及LED显示屏所使用的图像处理系统及装置，更具体的涉及一种多路4K图像输入的LED视频处理器。

背景技术

随着4K技术的成熟，将4K技术应用在LED大屏上符合技术发展趋势。工程领域的LED大屏对尺寸有要求，对图像的通道也有要求，对切换的效果还有要求，如果单纯的使用电脑及软件做输出将难以满足这些复杂的应用。而LED视频处理器是专门开发来解决这些问题的，因此使用处理器代替简单的视频源已经成为产业共识，4K、多路则是行业最新的技术指标。

特别是4K的LED大屏出现后，提出来更高的技术指标要求，主要集中在4K的通道数目，及图像芯片吞吐能力。4K图像处理中其时钟高达600MHz,即使使用双沿采集的方式也有300M，对于TTL信号传输系统的稳定挑战极大，故对于更多路通道的4K处理器开发是一项比较艰巨的任务。现有插卡式的LED视频处理器的图像处理系统使用FPGA开发，使用了多片协同处理进行开发，其优势是可以做到并行处理，可扩展更多路4K输入卡，非常灵活。但其缺点是需要通过复杂的线缆进行连接，且装配及拆解都比较困难，也影响了后期使用过程中的维护与维修，一旦电路板等主要器件损坏只能将设备整体更换，维修成本极高。

另外，现有插卡式的LED视频处理器虽然能够以并行处理的方式接收多路4K图像信号，但是其生产制造成本过高，在处理超级大的LED显示屏视频播放时比较合适，只有使用4K通道扩展到一定数目时其成本才能显示出优势。而市面上的超大LED显示屏的总量相对较少，市场需求量并不巨大，反而是中小数目通道4K图像输入应用的、常规尺寸的LED显示屏占据了LED显示屏市场的绝大部分份额。

因此，如何针对非超大LED显示屏视频播放的实际需要，而提供一种便于装配使用及后期维修保养的、中小数目通道4K图像输入应用的、制造及使用维护的成本相对较低的多路4K图像输入的LED视频处理器成为行业目前急需解决的技术问题。

实用新型内容

综上所述，本实用新型的目的在于提供一种便于装配使用及后期维修保养的、中小数目通道4K图像输入应用的、制造及使用维护的成本相对较低的多路4K图像输入的LED视频处理器，在满足常规尺寸的LED显示屏视频播放的实际需求的前提下降低制造商生产制造的成本及用户使用、维护的成本。

为解决本实用新型所提出的技术不足，采用的技术方案为：

一种多路4K图像输入的LED视频处理器，包括有机壳，其特征在于：所述机壳的容腔内固设有一载板，所述的载板上以抽屉式便捷抽拉拆装的方式装配有图像输入卡、图像处理卡和图像输出卡，三者通过设于载板上的连接座组件顺次电性连接；所述图像输入卡的个数为2个，支持4K六路图像输入，包括四路HDMI2.0输入和两路DP1.2输入，通过设于载板上的信号接口组件与上位机连接。

进一步的，所述的图像输入卡接收上位机发送的多路图像信号并进行格式转换，并将转换后的图像信号经所述连接座组件发送给所述的图像处理卡处理；图像处理卡将接收到的图像信号进行特效处理后编码，并经连接座组件输出给所述的图像输出卡；图像输出卡将接收到的、经过特效处理后的图像信号解码，并根据LED显示屏的尺寸将图像画面分割成四等分，并通过四个DVI发送器经所述的信号接口组件发送给LED显示屏的接收卡。

优选的，所述的信号接口组件包括有用于所述图像输入卡接收上位机发送的数字图像信号的DP1.2输入接口和HDMI2.0输入接口，以及用于所述图像输出卡向LED显示屏的接收卡发送等分处理后的四路图像信号的DVI输出接口。

进一步的，两个所述的图像输入卡之间以矩阵传输的方式接收上位机传输的多路4K图像信号并转换为TTL格式，编码处理后通过连接座组件的高速传输信道发送给所述的图像处理卡。

进一步的，所述的图像处理卡包括有CPU处理器和与其连接的C331模块及第一存储模块，所述的C331模块具有四条4K图像处理通道，接收所述图像输入卡发送的图像信号并转换成数据信号发送给所述的CPU处理器，CPU处理器按照配置要求对数据信号进行特效处理后反馈回C331模块， C331模块将处理后的图像数据存储到所述的第一存储模块内，并将图像数据编码后经所述的连接座组件发送给所述的图像输出卡。

进一步的，所述的图像输出卡包括有MCU控制器，与所述MCU控制器连接的解码模块、画面分割模块和第二存储模块，以及与所述的画面分割模块连接的四个DVI发送器；所述的解码模块接收所述图像处理卡发送的经过特效处理并编码后的图像数据，解码后发送给所述的画面分割模块处理；画面分割模块按照MCU控制器的配置要求将图像画面等分成四份后将图像数据存储到所述的第二存储模块内，并将分割后的四份图像数据一一对应地发送给所述的DVI发送器。

优选的，所述的载板上设有屏蔽结构以减少信号辐射并降低耗损。

优选的，所述的图像输入卡为RTD2797。

具体的，所述的机壳内设有供电机构，通过设于所述载板上的供电接口组件和所述的信号接口组件与载板连接以为所述的视频处理器供电。

具体的，所述的机壳内设有散热机构，通过所述的供电接口组件与所述的供电机构连接，通过所述的信号接口组件与所述的载板连接以为所述的视频处理器散热。

本实用新型的有益效果为：

1、本实用新型的LED视频处理器以载板作为基础板承载图像输入卡、图像处理卡和图像输出卡，且三者是以抽屉式便捷抽拉拆装的方式通过可快速插拔的连接座组件装配在载板上的，并通过载板上的信号接口组件与上位机进行连接，不仅减少了LED视频处理器内部线缆的复杂程度和数量，且不需要通过复杂的线缆连接各部件，也不需要复杂、困难的装配步骤，非专业技术人员也可以进行简便、快捷的组装，方便使用及维护、维修，降低了用户的使用成本，同时也降低了制造商生产制造的成本。

2、本实用新型的LED视频处理器内部各主要部件是可抽拉式拆卸的，哪个部件出了问题就将哪个部件单独抽拉出来拆下以便于进行维修或者更换，不会对其他部件造成影响，无需对整个LED视频处理器进行更换，降低了维修更换的成本。

3、本实用新型的LED视频处理器具有两个支持4K六路图像输入、具有四路HDMI2.0输入和两路DP1.2输入的图像输入卡，完全满足了市面上绝大多数常规尺寸的LED显示屏对中小数目的4K多通道图像信号的采集需求，后端只配置一张图像处理卡利用DSP就能够满足对4K多通道图像信号的处理和加工。相较于现有使用FPGA开发，使用了多片图像处理卡进行级联以便于协同处理多通道4K图像输入的LED视频处理器，本实用新型针对常规尺寸的LED显示屏实际播放的需要，提供六路4K通道以下的应用，设备生产制造的成本更低，能够适用于市面上数量占据绝对优势的非超大尺寸的常规LED显示屏使用，有利于市场推广。

附图说明

图1为本实用新型整体结构示意图；

图2为本实用新型电路原理方框图；

图3为本实用新型图像输入卡电路原理方框图；

图4为本实用新型图像处理卡电路原理方框图；

图5为本实用新型图像输出卡电路原理方框图；

图6为本实用新型供电机构及散热机构电路原理方框图。

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进一步地说明。

参照图1至图2中所示，本实用新型：

一种多路4K图像输入的LED视频处理器，包括有机壳1，在该机壳1的容腔内固设有一载板2，在该载板2上以抽屉式便捷抽拉拆装的方式装配有图像输入卡3、图像处理卡4和图像输出卡5，图像输入卡3、图像处理卡4和图像输出卡5通过焊接在载板2上的连接座组件21顺次电性连接，即图像处理卡4是连接在图像输入卡3与图像输出卡5之间的。

具体的，本实用新型的图像输入卡3的个数为2个，以级联并行的方式连接，每个图像输入卡3皆支持4K六路图像输入，皆包括有四路HDMI2.0输入和两路DP1.2输入，通过焊接在载板2上的信号接口组件22与上位机6连接。

本实用新型图像输入卡3的六路4K输入通道能够支持HDMI协议和DP协议，在满足常规尺寸LED显示屏7中小数量通路的4K图像输入应用的前提下，能够支持的视频信号源的格式较多，可以适用于更多种类的上位机6，提高了本实用新型的适用性。

采用上述技术方案，本实用新型具有以下技术效果：

首先，本实用新型的LED视频处理器以载板2作为基础板承载图像输入卡3、图像处理卡4和图像输出卡5，且三者是以抽屉式便捷抽拉拆装的方式通过连接座组件21可快速插拔的装配在载板2上的，并通过载板2上的信号接口组件22与上位机6进行连接，不仅减少了LED视频处理器内部线缆的复杂程度和数量，且不需要通过复杂的线缆连接各部件，也不需要复杂、困难的装配步骤，非专业技术人员也可以进行简便、快捷的组装，方便使用及维护、维修，降低了用户的使用成本，同时也降低了制造商生产制造的成本。

而且，本实用新型的LED视频处理器内部各主要部件是可抽拉式抽拉拆卸的，哪个部件出了问题就将哪个部件单独抽拉出来拆下以便于进行维修或者更换，不会对其他部件造成影响，无需对整个LED视频处理器进行更换，降低了维修更换的成本。

另外，本实用新型的LED视频处理器具有两个支持4K六路图像输入、具有四路HDMI2.0输入和两路DP1.2输入的图像输入卡3，完全满足了市面上绝大多数常规尺寸的LED显示屏7对中小数目的4K多通道图像信号的采集需求，后端只配置一张图像处理卡4利用DSP就能够满足对4K多通道图像信号的处理和加工。相较于现有使用FPGA开发，通过多片图像处理卡进行级联以便于协同处理多通道4K图像输入的LED视频处理器，本实用新型针对常规尺寸的LED显示屏7视频播放的实际需要，提供六路4K通道以下的应用，设备生产制造的成本更低，能够适用于市面上数量占据绝对优势的非超大尺寸的常规LED显示屏7使用，有利于市场推广，销售前景好，有利于提高生产商的效益。

进一步的，本实用新型的图像输入卡3接收上位机6发送的多路图像信号并进行格式转换，并将转换后的图像信号经载板2上的连接座组件21发送给图像处理卡4处理。图像处理卡4将接收到的图像信号进行特效处理后编码，并经连接座组件21输出给所述的图像输出卡5。图像输出卡5将接收到的、经过特效处理后的图像信号解码，并根据LED显示屏7的尺寸将图像画面分割成四等分，并通过四个DVI发送器经所述的信号接口组件22发送给LED显示屏7的接收卡71。

优选的，参照图3所示，本实用新型信号接口组件22包括有用于所述图像输入卡3接收上位机6发送的数字图像信号的DP1.2输入接口221和HDMI2.0输入接口222，以及用于所述图像输出卡5向LED显示屏7的接收卡71发送等分处理后的四路图像信号的DVI输出接口223。

进一步的，本实用新型的两个图像输入卡3之间以矩阵传输的方式并行接收上位机6传输的多路4K图像信号，并将数字图像信号转换为可供图像处理卡4接收并处理的TTL格式，编码处理后通过连接座组件21的高速传输信道发送给后端的图像处理卡4处理。

本实用新型的每张图像输入卡3接支持六路进两路出，且带有HDCP2.2证书，不仅能够接收多路的4K图像信号，也能向下兼容4K以下图像信号，兼容性更高。两张图像输入卡3级联并行则可以向图像处理卡4输出总计四路的最高4K的图像信号。

实际使用时两张图像输入卡3受控于MCU进行矩阵切换，进行信号的切换更加简单、方便。完成格式转换并编码后，图像输入卡3通过载板2上的连接座组件21将四路图像信号通过高速传输信道以V-BY-ONE协议高速发送给图像处理卡4处理，完成图像输入、格式转换、编码及传输的过程。本实用新型的图像输入卡3可接收上位机6发送的多路4K图像信号，满足了常规尺寸LED显示屏7对中小数量的4K图像输入的需求，且通过连接座组件21进行图像信号的传输，传输效率更高、帧数损失少，保证了LED显示屏7的播放效果。

进一步的，参照图4所示，本实用新型的图像处理卡4包括有CPU处理器41和与其连接的C331模块42及第一存储模块43，所述的C331模块42具有四条4K图像处理通道421，通过连接座组件21接收所述图像输入卡3发送的四路4K图像信号并转换成数据信号发送给所述的CPU处理器41，CPU处理器41按照配置要求对数据信号进行去隔行、缩放、格式转换、叠加等特效处理后输出一副最高4K的画面并反馈回C331模块42，而后由C331模块42将处理后的图像数据存储到所述的第一存储模块43内，并将图像数据编码后经连接座组件21的高速传输信道输出一副4K60Hz的画面给后端的图像输出卡5处理。

进一步的，参照图5所示，本实用新型的图像输出卡5包括有MCU控制器51，与所述MCU控制器51连接的解码模块52、画面分割模块53和第二存储模块54，以及与所述的画面分割模块53连接的四个DVI发送器55。实际使用时解码模块52通过连接座组件21接收由图像处理卡4发送的、经过特效处理并编码后的图像数据，解码模块52将该图像数据解码后发送给所述的画面分割模块53处理。而后画面分割模块53按照MCU控制器51的配置要求将图像画面等分成四份，然后将处理后的图像数据存储到所述的第二存储模块54内，并将分割后的四份图像数据一一对应地发送给四个DVI发送器55，最后处理后的图像信号由四个DVI发送器55经连接座组件21的高速传输信道和载板2上的DVI输出接口223发送给LED显示屏7的接收卡71进行播放前的进一步处理。

本实用新型的LED视频处理器由具有单颗核芯的图像处理卡4对多路4K图像进行处理，其主芯片吞吐4K能力为四路进、两路出，具有高达4×1333Mbps的缓存速度，对于单颗IC来说具有非常高的带宽吞吐能力，是本实用新型图像处理卡4的处理能力强大的关键。而且，本实用新型的图像处理卡4还能叠加淡入淡出、无缝切换等图像效果，作为单科芯片处理具有多颗系统不具有的同步能力，因此，本实用新型在设计系统时无需另外设计同步系统，简化设计使系统更加的稳定。此外，本实用新型的图像输出卡5多路4K输入通道可以选择2路4K进行并行处理，接收画面进行解码，然后根据LED显示屏7的实际尺寸特点进行画面分割并经DVI发送器55和DVI输出接口223送入LED显示屏7的接收卡71，到最后点亮LED大屏。本实用新型的图像输出卡5最高支持4K画面的分割，通过DVI输出接口223将最多四路的分割画面发送给LED显示屏7的接收卡71后，每路图像信号皆能够最高点亮完208万颗LED。

本实用新型载板2上的连接座组件21为高速连接座接口，图像输入卡3、图像处理卡4和图像输出卡5都需要通过连接座组件21插入载板2进行工作。

本实用新型的载板2设计为高速信号走线方式，为了提高信号传输效率、降低对外辐射及干扰，本实用新型还在载板2上设置有屏蔽结构以减少信号辐射并降低耗损。

优选的，本实用新型的图像输入卡3具体型号采用RTD2797。RTD2797结合了一个模拟RGB输入接口、多个符合HDMI 2.0的数字输入接口与HDCP1.4/HDCP2.2、多个DP1.4数字输入接口与HDCP1.4/HDCP2.2、多个HDMI 1.4兼容的数字输入接口与HDCP1.4，多个MHL2.2数字输入接口与HDCP1.4。嵌入式MCU基于具有外部串行闪存的工业标准8051内核，适用于多个细分市场和显示应用，可靠性和适用性更好。

具体的，参照图6所示，本实用新型的机壳1内还设有供电机构8，供电机构8通过设于载板2上的供电接口组件23和信号接口组件22与载板2连接以为本实用新型的LED视频处理器供电。

具体的，参照图6所示，本实用新型的机壳1内还设有散热机构9，散热机构9通过载板2上的供电接口组件23与供电机构8连接以获取运行电力，并通过载板2上的信号接口组件22与载板2连接以在控制系统的控制下为本实用新型的LED视频处理器散热。

上述实施例仅仅为了表述清楚本实用新型的具体一种实施方式，并不是对本实用新型的实施方式的限定。对于本领域技术人员来说，依据本实用新型可以推导总结出其他一些对载板2、图像输入卡3、图像处理卡4、图像输出卡5、连接座组件21及信号接口组件22等的调整或改动，在此就不进行一一列举。凡是依据本实用新型的精神和原则之内做出的任何修改、替换或改进等，均应包含在本实用新型的权利要求保护范围内。

Claims (10)

1.一种多路4K图像输入的LED视频处理器，包括有机壳，其特征在于：所述机壳的容腔内固设有一载板，所述的载板上以抽屉式便捷抽拉拆装的方式装配有图像输入卡、图像处理卡和图像输出卡，三者通过设于载板上的连接座组件顺次电性连接；所述图像输入卡的个数为2个，支持4K六路图像输入，包括四路HDMI2.0输入和两路DP1.2输入，通过设于载板上的信号接口组件与上位机连接。

2.根据权利要求1所述的一种多路4K图像输入的LED视频处理器，其特征在于：所述的图像输入卡接收上位机发送的多路图像信号并进行格式转换，并将转换后的图像信号经所述连接座组件发送给所述的图像处理卡处理；图像处理卡将接收到的图像信号进行特效处理后编码，并经连接座组件输出给所述的图像输出卡；图像输出卡将接收到的、经过特效处理后的图像信号解码，并根据LED显示屏的尺寸将图像画面分割成四等分，并通过四个DVI发送器经所述的信号接口组件发送给LED显示屏的接收卡。

3.根据权利要求2所述的一种多路4K图像输入的LED视频处理器，其特征在于：所述的信号接口组件包括有用于所述图像输入卡接收上位机发送的数字图像信号的DP1.2输入接口和HDMI2.0输入接口，以及用于所述图像输出卡向LED显示屏的接收卡发送等分处理后的四路图像信号的DVI输出接口。

4.根据权利要求1所述的一种多路4K图像输入的LED视频处理器，其特征在于：两个所述的图像输入卡之间以矩阵传输的方式接收上位机传输的多路4K图像信号并转换为TTL格式，编码处理后通过连接座组件的高速传输信道发送给所述的图像处理卡。

5.根据权利要求1所述的一种多路4K图像输入的LED视频处理器，其特征在于：所述的图像处理卡包括有CPU处理器和与其连接的C331模块及第一存储模块，所述的C331模块具有四条4K图像处理通道，接收所述图像输入卡发送的图像信号并转换成数据信号发送给所述的CPU处理器，CPU处理器按照配置要求对数据信号进行特效处理后反馈回C331模块，C331模块将处理后的图像数据存储到所述的第一存储模块内，并将图像数据编码后经所述的连接座组件发送给所述的图像输出卡。

6.根据权利要求1所述的一种多路4K图像输入的LED视频处理器，其特征在于：所述的图像输出卡包括有MCU控制器，与所述MCU控制器连接的解码模块、画面分割模块和第二存储模块，以及与所述的画面分割模块连接的四个DVI发送器；所述的解码模块接收所述图像处理卡发送的经过特效处理并编码后的图像数据，解码后发送给所述的画面分割模块处理；画面分割模块按照MCU控制器的配置要求将图像画面等分成四份后将图像数据存储到所述的第二存储模块内，并将分割后的四份图像数据一一对应地发送给所述的DVI发送器。

7.根据权利要求1所述的一种多路4K图像输入的LED视频处理器，其特征在于：所述的载板上设有屏蔽结构以减少信号辐射并降低耗损。

8.根据权利要求1所述的一种多路4K图像输入的LED视频处理器，其特征在于：所述的图像输入卡为RTD2797。

9.根据权利要求1所述的一种多路4K图像输入的LED视频处理器，其特征在于：所述的机壳内设有供电机构，通过设于所述载板上的供电接口组件和所述的信号接口组件与载板连接以为所述的视频处理器供电。

10.根据权利要求9所述的一种多路4K图像输入的LED视频处理器，其特征在于：所述的机壳内设有散热机构，通过所述的供电接口组件与所述的供电机构连接，通过所述的信号接口组件与所述的载板连接以为所述的视频处理器散热。

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