TW202223619A - 多屏幕顯示控制裝置 - Google Patents

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Abstract

本發明涉及一種多屏幕顯示控制裝置，以一通用串行總線(USB)接口鏈接主機接收影像數據，並以複數個高畫質多媒體接口(HDMI)接口，將複數個HDMI畫面輸出至複數個顯示器播放，其中是以一USB集線器將該USB接口耦接至複數個圖像處理器(GPU)，使該等GPU根據該影像數據產生該等HDMI畫面。

Description

多屏幕顯示控制裝置
本發明有關於多屏幕組裝成的大屏幕的顯示技術。
多屏幕顯示有多種應用，如商場的超大規模液晶屏、或大規模的監控顯示屏。由於液晶面板的製作瓶頸，大屏幕是由複數個小屏幕組裝而成；故此技術稱多屏幕顯示。
第1圖以方塊圖圖解傳統的多屏幕顯示系統100，由2x2顯示器102_1、102_2、102_3、102_4組裝成大屏幕。主機104以高畫質多媒體接口(High Definition Multimedia Interface，縮寫：HDMI)與分配器(splitter)106通信；主機104產生的4K高畫質多媒體接口影像信號HDMI_0傳遞至分配器106，由分配器106複製為四個相同的4K高畫質多媒體接口影像信號HDMI_1、HDMI_2 、HDMI_3、HDMI_4，交予對應的圖像縮放晶片(scaler)108_1、108_2、108_3、108_4。各圖像縮放晶片會將接收到的4K高畫質多媒體接口影像信號放大四倍，取其中四分之一畫面(HDMI 1080p)由對應的顯示器播放。顯示器102_1、102_2、102_3、102_4組合出的大屏幕畫面。
傳統多屏幕顯示系統100的分配器106的HDMI影像複製技術成本高。特別是，複數個圖像縮放晶片108_1…108_4間有同步問題，可能會引入±1幀(16ms)的畫面不同步現象。面對更大尺寸的畫面播放需求，顯示器數量激增，HDMI影像複製量更多，圖像縮放晶片數量也更多；伴隨而來的，是更驚人的成本，以及越發明顯的畫面不同步現象。此外，視頻牆的屏幕有一定邊框厚度且厚度不確定，需要裁剪掉一部分圖像。使用分配器複製畫面的方法，可以理解為"信號複製後裁剪"，所以很難做到"邊框消除"。
傳統的另一個弊端是，純硬件完成視頻牆拼接，無法做到任意形態，比如16屏顯示器，架構就是固定的4X4。
本發明提出低成本的多屏幕顯示方案，除了有效同步多屏幕顯示，更完美呈現邊框消除的畫面，且可驅動任意尺寸(例如，1x16 2x8 16x1顯示器陣列)的大尺寸顯像。
根據本發明一種實施方是所實現的一多屏幕顯示控制裝置包括：一通用串行總線(USB)接口；複數個圖像處理器(GPUs)；一通用串行總線集線器(USB hub)；以及複數個高畫質多媒體接口(HDMI)接口。該通用串行總線接口用以鏈接一主機，以接收一影像數據。該通用串行總線集線器耦接該通用串行總線接口至該等圖像處理器，使該等圖像處理器根據該影像數據產生複數個高畫質多媒體接口畫面。該等高畫質多媒體接口自該等圖像處理器接收該等高畫質多媒體接口畫面，以輸出至所連結的複數個顯示器播放。
藉由通用串行總線通訊，主機傳遞至本裝置的影像數據可為極大數據量，完全有能力應付超大畫面顯示。例如，面對8K顯示需求，主機可直接傳遞8K(甚至更大)畫面的影像數據給本裝置，無須使用分配器(106)的畫面複製、以及圖像縮放晶片(108_1…108_4)的畫面放大技術。
一種實施方式中，本發明多屏幕顯示設備包括一同步電路，耦接該等圖像處理器，控制該等圖像處理器同步輸出該等高畫質多媒體接口畫面，經該等高畫質多媒體接口交由該等顯示器播放。
一種實施方式中，該等圖像處理器各自以一第一通用輸入輸出(GPIO)腳位、以及一第二通用輸入輸出腳位耦接該同步電路。該等圖像處理器各自是以該第一通用輸入輸出腳位將自身狀態傳遞給該同步電路。該同步電路系通過該等圖像處理器各自的該第二通用輸入輸出腳位，統一操作該等圖像處理器。
一種實施方式中，該同步電路為該等圖像處理器各自提供默認為導通的一三極管；該三極管的一基極耦接該第一通用輸入輸出腳位，該三極管的一射極耦接一地端，且該三極管的一集極耦接該第二通用輸入輸出腳位、且於浮接時為高電平。各圖像處理器可令該第一通用輸入輸出腳位默認為高電平，並藉由切換該第一通用輸入輸出腳位為低電平，舉手參與畫面播放。
一種實施方式中，經該通用串行總線接口接收的該影像數據為壓縮內容。該等圖像處理器還對該影像數據進行解壓縮。
一種實施方式中，該影像數據包括該主機以一個視頻牆配置軟件自一大畫面切割出的複數個小畫面，該等小畫面對應該等顯示器，且已完成邊框消除。
一種實施方式中，該通用串行總線接口、該通用串行總線集線器、該等圖像處理器、該等高畫質多媒體接口、以及該同步電路製作在一印刷電路板上，形成一單卡。
所述單卡可以串接使用。根據本發明另一種實施方式所實現的一多屏幕顯示控制裝置包括：複數張卡；以及串接上述複數張卡的多條通用串行總線。一種實施方式中，不同單卡的所有同步電路的所有三極管的集極連結在一起。一種實施方式中，複數張卡包裝在一機殼中。
下文特舉實施例，並配合附圖，詳細說明本發明內容。
以下敘述列舉本發明的多種實施例。以下敘述介紹本發明的基本概念，且並非意圖限制本發​​明內容。實際發明範圍應依照申請專利範圍來界定。
本發明多屏幕顯示技術不採用分配器(splitter)以及圖像縮放晶片(scaler)。本發明多屏顯示方案是由主機經通用串行總線(USB)接口提供高畫質的影像數據，交由複數個圖像處理器(GPUs)處理成複數個小屏幕畫面，再組合出大屏幕顯示。相比傳統多屏幕顯示系統100，本發明有以下優點： l  不若圖像縮放晶片(scaler)有所限制，圖像處理器(GPUs)可以實現任意數量小屏幕的組合，如1x9、2x4、1x16 2x8 16x1…等； l  不受主顯示適配器的限制，圖像處理器(GPUs)有能力實現任意角度的旋轉，以達到藝術牆的效果，也有能力實現高分辨率(如，4K、8K…)的圖像拼接； l  圖像處理器(GPUs)得以輕鬆去邊框，優化顯示器與顯示器邊緣的畫面； l  不若圖像縮放晶片的放大失真，本發明大屏幕顯示清晰度高； l  除了高帶寬(例如，USB 3.0的5G bps帶寬)，經通用串行總線(USB)傳遞的高畫質影像信號還可為壓縮型式，足以驅動16個甚至更多的高畫質多媒體接口( HDMI)顯示器，低成本組成大屏幕畫面。 特別是，本說明書對圖像處理器(GPUs)提供同步設計以及復位方案，使所有小屏幕顯示器得以正確組出大屏幕畫面。
第2圖圖解根據本發明一種實施方式實現的一多屏幕顯示系統200，由2x2顯示器202_1、202_2、202_3、以及202_4組裝成大屏幕。主機204以通用串行總線(如USB 3.0)與一多屏幕顯示控制裝置206通信。多屏幕顯示控制裝置206與顯示器202_1、202_2、202_3、以及202_4係採高畫質多媒體接口(High Definition Multimedia Interface，縮寫：HDMI)通信。多屏幕顯示控制裝置206中採用兩個圖像處理器(GPUs)GPU_1、以及GPU_2。單個圖像處理器可以應付兩個小屏幕。
主機204可運行一影像壓縮器208，可由主機204安裝多屏幕顯示控制裝置206的驅動程序實現。經USB接口，壓縮後的高畫質(如4K)的影像數據USB_S透過USB接口傳遞至多屏幕顯示控制裝置206，由USB接口210接收，再經USB集線器(USB hub)212交予圖像處理器GPU_1以及GPU_2。圖像處理器GPU_1以及GPU_2有解壓縮功能。圖像處理器GPU_1對應顯示器202_1以及202_2產生兩個HDMI畫面(如，兩幅HDMI 1080p)，經由兩個HDMI接口214_1以及214_2供應給顯示器202_1以及202_2播放。圖像處理器GPU_2對應顯示器202_3以及202_4產生兩個HDMI畫面(如，兩幅HDMI 1080p)，經由兩個HDMI接口214_3以及214_4供應給顯示器202_3以及202_4播放。顯示器202_1、202_2、202_3、以及202_4所播放的四個HDMI 1080p畫面組合成大屏幕畫面。
由於主機204具有影像壓縮器208、且是採用USB接口與多屏幕顯示控制裝置206通信，影像數據USB_S不只可為4K高畫質影像信號，還可為8K或16K的大量數據，足以高質量實現超大屏幕的顯示器。主機204還可安裝有一個視頻牆配置軟件，目的是把大畫面切割為2 x 2個小畫面後通過通用串行總線輸出。如此一來，影像數據USB_S傳遞的4K高畫質影像信號是2 x 2個小畫面串流組成。影像數據USB_S完全能夠應付4K高畫質影像信號的傳遞。同時，這個視頻牆配置軟件，可更負責邊框消除，旋轉等功能。
以上設計使得主機204提供的影像數據USB_S可以就是大屏幕顯像需求。例如，應付8K大屏幕顯像，主機204提供的影像數據USB_S可以就是8K的影像數據：應付16K大屏幕顯像，主機204提供的影像數據USB_S可以就是16K的影像數據。
特別是，組合出來的畫面越大，使用到的顯示器越多，相應使用的圖像處理器(GPUs)數量也越多。為了兼容各種尺寸的大屏幕顯示，本發明一種實施方式是設計單卡。每張單卡為一張印刷電路板，焊接有複數個圖像處理器。複數張卡串接使用即可提供大量圖像處理器。
第3圖根據本發明一種實施方式圖解一單卡300，連結在前一級單卡302、以及後一級單卡304之間。各級單卡結構可以類似單卡300。
主機204提供的影像數據USB_S將自前一級單卡302的輸出端USB接口傳遞至單卡300的輸入端USB接口306，再經USB集線器308交予單卡300的輸出端USB接口310輸出，傳遞至下一級單卡304的輸入端USB接口。 USB集線器308還將影像數據USB_S傳遞至四個圖像處理器GPU_1、GPU_2、GPU_3、以及GPU_4，使產生八個HDMI畫面(如，八幅HDMI 1080p)，經HDMI接口輸出，交由八個顯示器顯像。除了單卡300所產生的八個HDMI畫面，前一級單卡302、以及後一級單卡304也根據影像數據USB_S各自產生八個HDMI畫面。串接的複數張卡可根據同一影像數據USB_S產生高質量的分割畫面，控制數量龐大的顯示器組合出大屏幕畫面。
特別是，單卡300具有一同步電路312，除了同步單卡300上的四個圖像處理器GPU_1、GPU_2、GPU_3、以及GPU_4，還用於不同級單卡的圖像處理器(GPUs)同步。
單卡300以一同步控制輸入接口SYNC_IN與前一級單卡302的同步控制輸出接口SYNC_OUT鏈接。單卡300還以一同步控制輸出接口SYNC_OUT與後一級單卡304的同步控制輸入接口SYNC_IN鏈接。不同單卡302、304、306上的同步電路因而耦接在一起，使單卡302、304、306上所有圖像處理器(GPUs)同步。
第4圖圖解同步電路312的一種實施方式。由於不同圖像處理器接收到影像數據USB_S的時間點可能有出入，所以不同圖像處理器需要彼此握手通信後，再一起輸出HDMI畫面，使顯示器同步顯像。同步電路312以表決電路實現不同圖像處理器之間的握手通信。
同步電路312對應四個圖像處理器GPU_1、GPU_2、GPU_3、以及GPU_4提供四個三極管BJT_1、BJT_2、BJT_3、以及BJT_4。各圖像處理器有兩個通用輸入輸出(GPIO)腳位被用於同步設計，標號為gpio_wr以即gpio_rd。通用輸入輸出腳位gpio_wr耦接對應的三極管的基極(base)。通用輸入輸出腳位gpio_rd耦接對應的三極管的集極(collector)。所有三極管BJT_1、BJT_2、BJT_3、以及BJT_4的集極連結在一起。
通用輸入輸出腳位gpio_wr默認值為高準位，使三極管BJT_1、BJT_2、BJT_3、以及BJT_4默認導通，具有低電平集極。圖像處理器接收到影像數據USB_S時，拉低其通用輸入輸出腳位gpio_wr的準位(舉手)，關閉對應的三極管。四個圖像處理器GPU_1、GPU_2、GPU_3、以及GPU_4全數收到影像數據USB_S時，四個三極管BJT_1、BJT_2、BJT_3、以及BJT_4全數關閉，集極準位拉高，並同步反應在四個圖像處理器GPU_1、GPU_2、GPU_3、以及GPU_4的通用輸入輸出腳位gpio_rd上，使四個圖像處理器GPU_1、GPU_2、GPU_3、以及GPU_4同步輸出HDMI畫面信號，達成複數個顯示器的同步顯像。
如圖所示，四個三極管BJT_1、BJT_2、BJT_3、以及BJT_4的集極(collectors)連結單卡上的同步控制輸入接口SYNC_IN(與前一級單卡連結)、以及同步控制輸出接口SYNC_OUT(與後一級單卡連結)。如此一來，串接的複數張卡上的所有圖像處理器(GPUs)都參與舉手表決。
圖像處理器(GPUs)同步的另一項重要手段，是令其時鐘同源。每顆圖像處理器(GPUs)使用相同時鐘信號，可確保同步。以下段落說明多種時鐘同源技術。
一種實施方式中，時鐘信號是從第一級單卡一路耦接至最後一級單卡使用。一種實施方是在單卡上設計一時鐘自動切換機制，預設選擇前一級單卡提供的時鐘信號，並在偵測不到前一級單卡提供的時鐘信號時，切換選擇自身單卡上的晶振(oscillator)提供的時鐘信號。
相應時鐘信號切換，本發明一種實施方式提供復位設計：在時鐘信號切換時，觸發圖像處理器的復位(例如，重新上電、或硬件復位)。特別是，復位要求會捆綁後級所有單卡。複數張卡的串接可還包括復位信號輸入/輸出接口的串接。
本發明還有一種實施方式係用於應付圖像處理器的當機狀況。是以一看門狗晶片提供自動復位功能。
第5A圖圖解根據本發明一種實施方式所實現的一單卡500，著眼於同步、以及當機修復技術。
為了實現時鐘同源，單卡500具備一時鐘緩衝器(clock buffer)502，將同一時鐘信號clk以四路clk_1、clk_2、clk_3、以及clk_4供應給四個圖像處理器GPU_1、GPU_2、GPU_3、以及GPU_4。四個圖像處理器GPU_1、GPU_2、GPU_3、以及GPU_4達成時鐘同源，更穩定同步。
因應複數張卡串接的應用，時鐘緩衝器502還可將時鐘信號clk複製在線路clk_out上，由後級同步接口504的一時鐘信號輸出端傳遞到下一級單卡。
時鐘信號clk來源可能是單卡500本身的晶振(oscillator)506，也可能是前一級單卡經一前級同步接口508的一時鐘信號輸入端傳來的一前級時鐘信號clk_in。如圖所示，單卡500包括一時鐘多任務器510以及一時鐘切換邏輯電路512。時鐘切換邏輯電路512偵測前級時鐘信號clk_in。若前級時鐘信號clk_in存在且正常工作，時鐘切換邏輯電路512以多任務器控制信號Sel令該時鐘多任務器510將前級時鐘信號clk_in輸出作為時鐘信號clk。若偵測不到前級時鐘信號clk_in，時鐘切換邏輯電路512以多任務器控制信號Sel令該時鐘多任務器510將晶振506輸出的晶振信號clk_osc輸出作為時鐘信號clk。
整理之，若僅使用單卡500，圖像處理器GPU_1、GPU_2、GPU_3、以及GPU_4所採用的時鐘信號為晶振506所產生的晶振時鐘clk_osc，時鐘同源。若串接複數個單卡使用，第一級單卡的晶振信號串接到每一級單卡，不同單卡上的所有圖像處理器(GPUs)時鐘同源。
不論是由晶振信號clk_osc切換到前級時鐘信號clk_in、或是從前級時鐘信號clk_in切換到晶振信號clk_osc，時鐘信號切換事件可能引發圖像處理器當機。一種實施方式中，根據512的電路，當發生板級插拔，必然觸發時鐘切換事件。時鐘切換事件必然觸發復位。因應復位需求的復位電路可單純包括脈衝產生電路514、或還包括邏輯閘516、或還包括看門狗晶片518。
脈衝產生電路514耦接該時鐘切換邏輯電路512，相應時鐘切換事件產生脈衝作為復位信號RST_S，耦接圖像處理器GPU_1…GPU_4的復位腳位rst，使圖像處理器GPU_1…GPU_4重新上電，解決當機問題。
因應多級單卡串接的應用，復位事件也可能是由上一級單卡引發。前一級單卡可經前級同步接口508的一復位信號輸入端得到復位輸入RST_in。邏輯閘516將前級單卡傳來的復位輸入RST_in、與脈衝產生電路514產生的復位信號RST_S合成，耦接圖像處理器GPU_1…GPU_4的復位腳位rst，使圖像處理器GPU_1…GPU_4重新上電，解決當機問題。邏輯閘516運算前級單卡傳來的復位輸入RST_in、以及復位信號RST_S，其輸出還耦接後級同步接口504做為復位輸出RST_out，經後級同步接口504的一復位信號輸出端傳輸到下一級單卡。
第5B圖圖解邏輯閘516的一種實施方式。以低位復位為例，邏輯閘516可由兩個電路組成，分別為電壓比較器522及"與"門524。電壓比較器522用於判斷前級單卡傳來的復位輸入RST_in是否確實為低位。脈衝產生電路514（如"同或"門）的輸出RST_S、和電壓比較器522的輸出作為"與"門524的輸入，"與"門524的輸出即用作圖像處理器GPU_1…GPU_4的復位腳位rst控制, 且為RST_out輸出到後級。多卡級聯時，如果出現前級板卡斷電但前後級同步接口的物理連接未斷開的情況，前級板卡的RST_in 會因斷電變低（因為前後級板卡同步接口連接， RST_in電壓大約在1V左右），如果沒有電壓比較器，RST_in的1V電壓直接傳遞給"與"門後會輸出低，那麼後級板卡的reset就會變低，從而導致所有後級板卡都不能正常工作了。加入電壓比較器後，可以保證這種情況時，比較器的後端輸出為高。
圖示實施例為了還應付任一圖像處理器當機的狀況，在邏輯閘516之後還設置看門狗晶片518(選用)，統整各種復位事件。看門狗晶片518除了接收邏輯閘516的輸出，將前述復位操作反映在各圖像處理器的復位腳位rst，還在圖像處理器當機時，操作各圖像處理器的復位腳位rst進行復位。
看門狗晶片518有自動復位的設計。圖像處理器GPU_1…GPU_4各自提供一通用輸入輸出腳位gpio_mr連接至該看門狗晶片518作為輸入。主機端可以根據各圖像處理器的響應信號(心跳)發覺任一級單卡的任一圖像處理器的異常。一種實施方式中，各圖像處理器係經該通用串行總線接口定時輸出信息給主機，使主機監控是否有當機的圖像處理器。一旦定時信息消失，主機即認定相應的圖像處理器當機。反之，圖像處理器也可偵測主機端的響應信號(心跳)，判斷是否與主機正常通信。一種實施方式中，圖像處理器嘗試解碼失敗或無法訪問圖像處理器存儲器(如DDR)…等動作時，圖像處理器無能力在規定時間內收到主機發送的"心跳包"，從而通過通用輸入輸出腳位gpio_mr操作所鏈接的看門狗晶片518輸出一復位信號(如，240ms的低電平脈衝)，灌入所連結的圖像處理器的復位腳位rst。舉例來說，與主機通信中斷的單卡上只要還有固件程序活著的圖像處理器，便可實現所述自動復位，復位該張單卡上的所有圖像處理器。倘若固件程序已跑飛，看門狗晶片518感測不到信號,也會操作各圖像處理器的復位腳位rst進行復位。
一種實施方式中，圖像處理器有內置緊密耦合存儲器(Tightly-Coupled Memory，TCM)，為高可靠的內置存儲區域，固件的中斷向量表位於其中。當程序跑飛後，進階精簡指令集機器（Advanced RISC Machine, ARM)會進入ABORT分支，而預讀取中斷或資料中斷異常發生時進入的特權模式(ABORT分支)在TCM區工作，處理的內容就是使用彙編代碼控制該通用輸入輸出腳位gpio_mr，從而復位該看門狗晶片518。
一種實施方式中，時鐘切換邏輯電路512是以一單穩態觸發器實現。如圖6A所示，用作時鐘切換邏輯電路512的單穩態觸發器600的輸入端A接收前級時鐘信號clk_in，輸入端B固定高電平"1"，輸出端Q提供多任務器控制信號Sel操作時鐘多任務器510。相應輸入端A所接收的前級時鐘信號clk_in的下降緣(有振盪)，輸出端Q信號維持高電平至少一時間長度RT，使時鐘多任務器510選擇前級時鐘信號clk_in作為時鐘信號clk輸出。倘若連結輸入端A的前級時鐘clk_in不存在，輸出端Q信號維持低電平，使時鐘多任務器510選擇晶振信號clk_osc作為時鐘信號clk輸出。
第6B圖圖解第6A圖單穩態觸發器的輸入端A、B以及輸出端Q的信號。輸入端A的前級時鐘信號clk_in存在且正常工作，則輸出端Q信號為高電平。反之，輸出端Q信號為低電平。
第7A圖圖解脈衝產生電路514的一種實施方式，採用的邏輯電路會將輸入端A、B的電平變化反應在輸出端Y上。輸入端A接收時鐘切換邏輯電路512所產生的多任務器控制信號Sel。多任務器控制信號Sel還經RC延時輸入該輸入端B。輸出端Y信號即復位信號RST_S。
第7B圖圖解第7A圖脈衝產生電路514的輸入端A、B以及輸出端Y的信號。相應輸入端A、B信號的電平變化，輸出端Y信號產生低電平脈衝，即復位信號RST_S。
第8圖根據本發明一種實施方式圖解一多屏幕顯示控制裝置800。一主機802以USB接口804鏈接該多屏幕顯示控制裝置800。該多屏幕顯示控制裝置800以HDMI接口806鏈接複數個顯示器所組成的多屏幕顯示器808，以實現大屏幕顯示。多屏幕顯示控制裝置800包括串接的M張單卡，並可以一機殼包裝所述M張單卡。各級單卡以USB接口鏈接，且有用於同步與復位的前、後級同步接口810。各級單卡以圖像處理器負責複數個顯示器的畫面播放。用戶可透過主機802上執行的人機接口(如，GUI)，設定如何驅動該等單卡。
一種實施方式中, 使用者供應作業系統(如WINDOWS10) 4K或者8K畫面，由作業系統視為一個"大畫面" 經USB接口804傳遞給多屏幕顯示控制裝置800驅動多屏幕顯示器808。如此設計是將多屏幕顯示器808虛擬為完整的超大屏幕驅動，以虛擬顯示器的方式上報作業系統，讓它以為多屏幕顯示器808是一個4K或者8K顯示器。所述顯卡驅動，等同於一般顯卡驅動，把作業系統提供的圖像，展現到視為單一完整屏幕的多屏幕顯示器808上。所述虛擬畫面同一般顯​​示器畫面，可以複製(使多組大螢幕顯示同影像)，也可以拓展(使影像拓展到多組大螢幕上)。
在視頻牆方案中，主機802可安裝有一個視頻牆配置軟件，目的是把大畫面切割為A x B個小畫面後通過USB輸出。同時這個配置軟件，可更負責邊框消除，旋轉等功能。
一種使用情境下，多屏幕顯示控制裝置800上電後，主機802以及多屏幕顯示控制裝置800之間的USB線才接上。多屏幕顯示控制裝置800為熱插入裝置。
說明之，單卡之間的同步接口插拔實現熱插入。單卡經前、後級同步接口接上後(前級單卡的後級同步接口504接上後級單卡的前級同步接口508)，切換成時脈同源會使得M級單卡一起復位，故正常運作。
雖然本發明已以較佳實施例揭示如上，然其並非用以限定本發明，任何熟悉本技術領域者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可做些許更動與潤飾，因此本發明的保護範圍以權利要求書界定為準。
100:傳統的多屏幕顯示系統； 102_1、102_2、102_3、102_4:小屏幕； 104:主機； 106:分配器； 108_1、108_2、108_3、108_4:圖像縮放晶片； 200:多屏幕顯示系統； 202_1、202_2、202_3、以及202_4:顯示器； 204:主機； 206:多屏幕顯示控制裝置； 208:影像壓縮器； 210:通用串行總線接口； 212:通用串行總線集線器； 214_1、214_2、214_3、以及214_4:高畫質多媒體接口； 300:單卡； 302、304:前一級、後一級單卡； 306:輸入端通用串行總線接口； 308:通用串行總線集線器； 310:輸出端通用串行總線接口； 312:同步電路； 500:單卡； 502:時鐘緩衝器； 504:後級同步接口； 506:晶振； 508:前級同步接口； 510:時鐘多任務器； 512:時鐘切換邏輯電路； 514:脈衝產生電路； 516:邏輯閘； 518:看門狗晶片； 522:電壓比較器； 524:”與”門； 600:單穩態觸發器； 800:多屏幕顯示控制裝置； 802:主機； 804:通用串行總線接口； 806:高畫質多媒體接口； 808:多屏幕顯示器； 810:前、後級同步接口； A、B、Q、Y:單穩態觸發器600/脈衝產生器514的輸入、輸出端； BJT_1、BJT_2、BJT_3、BJT_4:三極管； clk:時鐘信號； clk_1、clk_2、clk_3、clk_4、以及clk_out:複製時鐘信號clk的多路； clk_osc:晶振信號； gpio_mr、gpio_rd、gpio_wr:通用輸入輸出腳位； GPU_1、GPU_2、GPU_3、GPU_4:圖像處理器； HDMI_0、HDMI_1、HDMI_2 、HDMI_3、HDMI_4:4K高畫質多媒體接口影像信號； RT:時間長度； rst:復位腳位； RST_in、RST_out:復位信號輸入、輸出； RST_S:復位信號； Sel:多任務器控制信號； SYNC_IN、SYNC_OUT:同步控制輸入、輸出接口； USB_S:通用串行總線接口傳輸之影像數據。
第1圖1以方塊圖圖解傳統的多屏幕顯示系統100，採用分配器(splitter)106以及圖像縮放晶片(scaler)108_1…108_4； 第2圖圖解根據本發明一種實施方式實現的一多屏幕顯示系統200，採用USB接口與主機204通信，並採用HDMI接面連結顯示器202_1、202_2、202_3、以及202_4； 第3圖根據本發明一種實施方式圖解一單卡300，連結在前一級單卡302、以及後一級單卡304之間； 第4圖圖解同步電路312的一種實施方式，為表決電路； 第5A圖圖解根據本發明一種實施方式所實現的一單卡500，著眼於同步、以及當機修復技術； 第5B圖圖解邏輯閘516的一種實施方式； 第6A圖圖解用作時鐘切換邏輯電路512的單穩態觸發器600； 第6B圖圖解第6A圖單穩態觸發器的輸入端A、B以及輸出端Q的信號； 第7A圖圖解脈衝產生電路514的一種實施方式； 第7B圖圖解第7A圖脈衝產生電路514的輸入端A、B以及輸出端Y的信號； 第8圖根據本發明一種實施方式圖解一多屏幕顯示控制裝置800。
無
200:多屏幕顯示系統
202_1、202_2、202_3、以及202_4:顯示器
204:主機
206:多屏幕顯示控制裝置
208:影像壓縮器
210:通用串行總線接口
212:通用串行總線集線器
214_1、214_2、214_3、以及214_4:高畫質多媒體接口
GPU_1、GPU_2:圖像處理器
USB_S:通用串行總線接口傳輸之影像數據

Claims (19)

  1. 一種多屏幕顯示控制裝置，包括： 一通用串行總線接口，用以鏈接一主機，以接收一影像數據； 複數個圖像處理器、以及耦接該通用串行總線接口至該等圖像處理器的一通用串行總線集線器，其中，該等圖像處理器根據該影像數據產生複數個高畫質多媒體接口畫面；以及 複數個高畫質多媒體接口，自該等圖像處理器接收該等高畫質多媒體接口畫面，以輸出至所連結的複數個顯示器播放。
  2. 如請求項1之多屏幕顯示控制裝置，更包括： 一同步電路，耦接該等圖像處理器，控制該等圖像處理器同步輸出該等高畫質多媒體接口畫面，經該等高畫質多媒體接口交由該等顯示器播放。
  3. 如請求項2之多屏幕顯示控制裝置，其中： 該等圖像處理器各自以一第一通用輸入輸出腳位、以及一第二通用輸入輸出腳位耦接該同步電路； 該等圖像處理器各自是以該第一通用輸入輸出腳位將自身狀態傳遞給該同步電路；且 該同步電路係通過該等圖像處理器各自的該第二通用輸入輸出腳位，統一操作該等圖像處理器。
  4. 如請求項3之多屏幕顯示控制裝置，其中： 該同步電路為該等圖像處理器各自提供默認為導通的一三極管，該三極管的一基極耦接該第一通用輸入輸出腳位，該三極管的一射極耦接一地端，該三極管的一集極耦接該第二通用輸入輸出腳位、且於浮接時為高電平。
  5. 如請求項4之多屏幕顯示控制裝置，其中： 各圖像處理器令該第一通用輸入輸出腳位默認為高電平，並藉由切換該第一通用輸入輸出腳位為低電平，舉手參與畫面播放。
  6. 如請求項1之多屏幕顯示控制裝置，其中： 經該通用串行總線接口接收的該影像數據為壓縮內容；且 該等圖像處理器還對該影像數據進行解壓縮。
  7. 如請求項1之多屏幕顯示控制裝置，其中： 該影像數據包括該主機以一個視頻牆配置軟件自一大畫面切割出的複數個小畫面，該等小畫面對應該等顯示器，且已完成邊框消除。
  8. 如請求項1之多屏幕顯示控制裝置，其中： 該等圖像處理器各自產生N個高畫質多媒體接口畫面，N為大於1的整數。
  9. 如請求項2之多屏幕顯示控制裝置，其中： 該通用串行總線接口、該通用串行總線集線器、該等圖像處理器、該等高畫質多媒體接口、以及該同步電路製作在一印刷電路板上，形成一單卡。
  10. 一種多屏幕顯示控制裝置，包括： 複數張卡；以及 串接上述複數張卡的多條通用串行總線， 其中，上述複數張卡中，各級單卡包括： 一輸入端通用串行總線接口，接收一影像數據； 複數個圖像處理器、以及耦接該輸入端通用串行總線接口至該等圖像處理器的一通用串行總線集線器，其中，該等圖像處理器根據該影像數據產生複數個高畫質多媒體接口畫面； 複數個高畫質多媒體接口，自該等圖像處理器接收該等高畫質多媒體接口畫面，以輸出至所連結的複數個顯示器播放；以及 耦接該通用串行總線集線器的一輸出端通用串行總線接口，用以耦接下一級單卡，以傳遞該影像數據。
  11. 如請求項10之多屏幕顯示控制裝置，其中： 各級單卡還包括一同步電路，耦接所屬單卡的所有圖像處理器；且 不同單卡的所有同步電路串接在一起，使所有單卡上的所有圖像處理器同步將高畫質多媒體接口畫面交由對應的高畫質多媒體接口畫面接口輸出。
  12. 如請求項11之多屏幕顯示控制裝置，其中： 各圖像處理器以一第一通用輸入輸出腳位、以及一第二通用輸入輸出腳位耦接所屬單卡的該同步電路； 各圖像處理器是以該第一通用輸入輸出腳位將自身狀態傳遞給所屬單卡的該同步電路；且 各圖像處理器是根據該第二通用輸入輸出腳位接收到的信號輸出高畫質多媒體接口畫面。
  13. 如請求項12之多屏幕顯示控制裝置，其中： 各同步電路為所屬單卡上的所有圖像處理器各自提供默認為導通的一三極管，該三極管的一基極耦接對應的圖像處理器的該第一通用輸入輸出腳位，該三極管的一射極耦接一地端，該三極管的一集極耦接對應的圖像處理器的該第二通用輸入輸出腳位、且於浮接時為高電平。
  14. 如請求項13之多屏幕顯示控制裝置，其中： 不同單卡的所有同步電路的所有三極管的集極連結在一起。
  15. 如請求項14之多屏幕顯示控制裝置，其中： 各圖像處理器令該第一通用輸入輸出腳位默認為高電平，並藉由切換該第一通用輸入輸出腳位為低電平，舉手參與畫面播放。
  16. 如請求項10之多屏幕顯示控制裝置，其中： 該影像數據係一主機提供，為壓縮內容；且 各級單卡的該等圖像處理器包括解壓縮功能。
  17. 如請求項10之多屏幕顯示控制裝置，其中： 該影像數據包括該主機以一個視頻牆配置軟件自一大畫面切割出的複數個小畫面，該等小畫面對應各級單卡的該等顯示器，且已完成邊框消除。
  18. 如請求項10之多屏幕顯示控制裝置，其中： 各級單卡的該等圖像處理器各自產生N個高畫質多媒體接口畫面，N為大於1的整數。
  19. 如請求項18之多屏幕顯示控制裝置，由一機殼包裝，其中： 上述複數張卡中第一級單卡的該輸入端通用串行總線接口使該機殼包裝的該多屏幕顯示控制裝置耦接一主機，以接收該影像數據；且 各級單卡的該等高畫質多媒體接口使該機殼包裝的該多屏幕顯示控制裝置耦接各級單卡供應畫面顯像的該等顯示器。
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