TWI493442B - 用於顯示牆的顯示系統與顯示方法 - Google Patents

Description

用於顯示牆的顯示系統與顯示方法

本發明是有關於一種顯示系統與顯示方法，且特別是有關於一種適用於顯示牆(video wall)的顯示系統與顯示方法。

所謂顯示牆，就是用多個顯示器以拼接方式組成的大型顯示裝置，可用於監控室(control room)、視訊會議(video conference)、或做為室內外大型告示牌。

目前的顯示牆解決方案是用多台x86架構的伺服器提供顯示牆所顯示的影像。每一台伺服器可用多重輸出的顯示卡透過支援高畫質多媒體介面(HDMI：High-Definition Multimedia Interface)或數位視覺介面(DVI：Digital Visual Interface)的訊號傳輸線同時連接顯示牆的多個顯示器，或使用多張顯示卡以同時連接顯示牆的多個顯示器。目前的解決方案比較缺乏彈性，也受限於訊號傳輸線的長度。

本發明提供一種適用於顯示牆的顯示系統和顯示方法，以提高顯示牆的應用彈性，並解除訊號傳輸線的長度限制。

本發明提出一種適用於顯示牆的顯示系統，包括至少一伺服器和多個播放裝置。每一上述伺服器繪製影像並將 影像發送至網路。上述多個播放裝置透過網路耦接上述伺服器。每一上述播放裝置自網路接收上述伺服器其中之一所繪製的影像或該影像的一部分，和至少一個其餘播放裝置共同決定一同步時間。每一上述播放裝置在此同步時間分別使用顯示牆的一顯示器同步顯示該影像或該影像的該部分。

本發明另提出一種適用於顯示牆的顯示方法，包括下列步驟：繪製至少一影像；將上述影像發送至網路；自網路接收上述影像；決定一同步時間；以及在此同步時間，使用顯示牆的多個顯示器同步顯示上述影像。

基於上述，本發明使用網路做為伺服器和播放裝置之間傳送影像的媒介，只要有網路存在的地方，就可以架設播放裝置與顯示牆。所以伺服器和顯示牆之間的距離不受訊號傳輸線的長度限制，可以視應用需求而增加或減少伺服器、播放裝置或顯示器的數量，在應用上可達成極大的靈活性。

為讓本發明之上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

圖1A是依照本發明一實施例的一種顯示系統100的示意圖。本發明的顯示系統可包括至少一個伺服器以及任意數量的多個播放裝置。在此實施例中，顯示系統100包括三個伺服器111~113以及九個播放裝置131~139。其中， 每一個伺服器111~113各自繪製一個影像，並將該影像發送至網路120。網路120可以是有線網路或無線網路，可以是網際網路(Internet)或區域網路，本發明不加以限制。

九個播放裝置131~139透過網路120耦接至上述三個伺服器111~113。其中，上述九個播放裝置中的每一個播放裝置131~139可自網路120接收上述三個伺服器111~113其中之一所繪製的影像的一部分。之後，每一個播放裝置131~139和至少一個其餘播放裝置共同決定一個同步時間，並且在此同步時間分別使用顯示牆140的顯示器141~149其中之一顯示自網路120接收的該影像的該部分。

更詳細的說，如圖1B所示，伺服器111可繪製影像I₁ ，並將影像I₁ 切分為三部分a₁ 、b₁ 、c₁ ，編碼後發送至網路120，這三部分可分別由播放裝置131~133接收，並經解碼和同步處理後分別顯示在顯示器141~143。同理，伺服器112可繪製另一影像I₂ ，並將影像I₂ 切分為三部分a₂ 、b₂ 、c₂ ，編碼後發送至網路120，這三部分可分別由播放裝置134~136接收，並經解碼和同步處理後分別顯示在顯示器144~146。亦同理，伺服器113可繪製另一影像I₃ ，並將影像I₃ 切分為三部分a₃ 、b₃ 、c₃ ，編碼後發送至網路120，這三部分可分別由播放裝置137~139接收，並經解碼和同步處理後分別顯示在顯示器147~149。如此，經過遠端伺服器的繪製、切分、編碼和網路傳輸，以及此處播放裝置的接收和同步處理之後，顯示牆140可同時顯示影像I₁ 、 I₂ 和I₃ ，也就是說，顯示牆140所顯示的畫面是由伺服器111~113所繪製的影像I₁ 、I₂ 和I₃ 組成。

伺服器111~113的結構都相同，如圖2所示，每一個伺服器111~113都包括以串列方式耦接的圖形處理單元(GPU：graphical processing unit)210、記憶體220、中央處理單元(CPU：central processing unit)230、以及網路單元240。網路單元240也耦接網路120。圖形處理單元210、記憶體220、中央處理單元230、以及網路單元240全部由硬體電路組成。

播放裝置131~139的結構都相同，如圖3所示，每一個播放裝置131~139都包括網路單元310、同步單元320、解碼單元330、以及顯示單元340。網路單元310透過網路120耦接伺服器111~113，同步單元320和解碼單元330都耦接網路單元310，顯示單元340耦接同步單元320和解碼單元330。網路單元310、同步單元320、解碼單元330、以及顯示單元340全部由硬體電路組成。

圖4是依照本發明一實施例的一種顯示方法的流程圖。此方法可由伺服器111~113和播放裝置131~139平行執行，其中步驟410至440由伺服器111~113執行，步驟450~480由播放裝置131~139執行。

首先，在步驟410，圖形處理單元210繪製一影像，並將該影像存入記憶體220。該影像可以是二維影像、三維影像、由視訊解碼所得的影像，或以上各種影像的組合。在步驟420，中央處理單元230將圖形處理單元210繪製 的影像切分為多個部分，在本實施例是切分為三個部分。在步驟430，中央處理單元230對切分後的每一個影像部分進行編碼。

上述編碼可以壓縮影像以節省網路頻寬，或者對影像加密以保護其內容，也可以同時進行壓縮和加密。中央處理單元230可包括多個處理器(processor)或多個處理核心(core)，這些處理器或處理核心可用平行方式執行步驟420和430以提高效率。

然後，在步驟440，網路單元240將經過中央處理單元230的切分與編碼之後的影像的每一部分發送至網路120。

接下來，在步驟450，網路單元310自網路120接收上述的影像部分。每一個上述的影像部分由播放裝置131~139其中之一的網路單元310接收。在步驟460，解碼單元330對網路單元310接收的影像部分進行解碼。上述解碼和中央處理單元230的編碼相對應，可將影像還原為編碼前的原始影像。

在步驟470，同步單元320透過網路單元310和至少一個其餘播放裝置的同步單元320共同決定一個同步時間。播放裝置131~139的同步單元320可使用任何一種現有的同步機制，透過網路120互相傳遞訊號，以決定上述同步時間。在步驟480，每一個播放裝置131~139的顯示單元340在上述同步時間，分別使用顯示牆140的顯示器141~149其中之一，同步顯示經過解碼單元330還原的影 像部分。上述同步時間可由播放裝置131~139共同決定，因此顯示器141~149會在上述同步時間同步顯示伺服器111~113所繪製的影像I₁ 、I₂ 和I₃ ，以免因為各播放裝置的顯示時間不協調而造成混亂。

本發明的顯示系統可包括多組播放裝置，每一組播放裝置可分別包括多個播放裝置，每一組播放裝置可分別耦接一個顯示牆，例如圖5所繪示的依照本發明另一實施例的顯示系統500。顯示系統500包括伺服器111~113以及三組播放裝置，也就是播放裝置131~139、511~519和531~539。播放裝置131~139、511~519和531~539分別耦接顯示牆140、520和540。顯示牆140、520和540可顯示相同的影像，顯示牆140、520和540與其對應的播放裝置可設置在同一位置或不同位置。

如前所述，伺服器111可繪製影像I₁ ，將影像I₁ 切分為三部分發送至網路120。播放裝置131~133可分別接收影像I₁ 的三個部分，並分別將這三個部分顯示在顯示器141~143。播放裝置511~513可分別接收影像I₁ 的三個部分，並分別將這三個部分顯示在顯示器521~523。播放裝置531~533可分別接收影像I₁ 的三個部分，並分別將這三個部分顯示在顯示器541~543。

伺服器112可繪製影像I₂ ，將影像I₂ 切分為三部分發送至網路120。播放裝置134~136可分別接收影像I₂ 的三個部分，並分別將這三個部分顯示在顯示器144~146。播放裝置514~516可分別接收影像I₂ 的三個部分，並分別將 這三個部分顯示在顯示器524~526。播放裝置534~536可分別接收影像I₂ 的三個部分，並分別將這三個部分顯示在顯示器544~546。

伺服器113可繪製影像I₃ ，將影像I₃ 切分為三部分發送至網路120。播放裝置137~139可分別接收影像I₃ 的三個部分，並分別將這三個部分顯示在顯示器147~149。播放裝置517~519可分別接收影像I₃ 的三個部分，並分別將這三個部分顯示在顯示器527~529。播放裝置537~539可分別接收影像I₃ 的三個部分，並分別將這三個部分顯示在顯示器547~549。

播放裝置131~139、511~519和531~539以及顯示牆140、520和540可以設置在同一地點。在此情況下，播放裝置131~139、511~519和531~539其中每一個播放裝置用來顯示影像的同步時間可由所有播放裝置131~139、511~519和531~539共同決定。也就是說，顯示牆140、520和540所顯示的影像可完全同步。

另一種情況是每一個顯示牆與其對應的播放裝置可分別設置在不同地點。例如播放裝置131~139和顯示牆140可設置在第一個地點，播放裝置511~519和顯示牆520可設置在第二個地點，播放裝置531~539和顯示牆540可設置在第三個地點。在此情況下，每一個播放裝置用來顯示影像的同步時間可以和對應同一顯示牆的其餘播放裝置共同決定。也就是說，播放裝置131~139可共同決定同步時間T₁ ，播放裝置511~519可共同決定同步時間T₂ ，播放裝 置531~539可共同決定同步時間T₃ 。T₁ 、T₂ 和T₃ 可以相同也可以不同。如此，每一個顯示器所對應的同步時間和同一顯示牆的其餘顯示器相同。

以上實施例的顯示系統都包括多個伺服器，但本發明並不以此為限。本發明的顯示系統也可以僅包括一個伺服器，例如圖6繪示的依照本發明另一實施例的顯示系統600。顯示系統600包括伺服器610和播放裝置131~139。伺服器610可繪製一個影像，將此影像切分為九部分發送至網路120，這九個部分可分別由播放裝置131~139接收，並分別顯示在顯示器141~149。

本發明的某些實施例可以省略圖4方法的步驟420，在此情況下，伺服器和播放裝置的數量必須相等，例如圖7所繪示的依照本發明另一實施例的顯示系統700。顯示系統700包括伺服器711~719和播放裝置131~139。伺服器711~719可分別繪製九個影像I₁ ~I₉ ，將影像I₁ ~I₉ 分別發送至網路120。影像I₁ ~I₉ 可分別由播放裝置131~139接收，並分別顯示在顯示器141~149。在這樣的實施例中，每一個伺服器的中央處理單元230不切分圖形處理單元210所繪製的影像，只對影像編碼。網路單元240將未切分的完整影像發送至網路120。每一個播放裝置131~139的網路單元310自網路120接收未切分的完整影像，也就是影像I₁ ~I₉ 其中之一。解碼單元330對完整影像進行解碼，顯示單元340使用顯示器141~149其中之一顯示未切分的完整影像。

圖1A、圖5和圖6的實施例可以省略圖4方法的步驟430和460。在此情況下，每一個伺服器的中央處理單元230只切分圖形處理單元210繪製的影像而不進行編碼，網路單元240將未編碼的影像部分發送至網路120。每一個播放裝置可省略解碼單元330，如圖8所示。在這樣的實施例中，顯示單元340耦接網路單元310，直接顯示網路單元310接收的影像部分。

圖7的實施例除了省略圖4方法的步驟420，還可以進一步省略步驟430和460。在此情況下，每一個伺服器可以省略中央處理單元230，如圖9所示。在這樣的實施例中，每一個伺服器的網路單元240可將圖形處理單元210所繪製的影像直接發送至網路120。

在以上的各實施例中，每一個伺服器的圖形處理單元210可根據預設的解析度(resolution)和畫面更新率(refresh rate)繪製影像，以供顯示牆顯示。當網路120的頻寬不足時，可將上述的解析度所對應的畫素(pixel)數量和畫面更新率設定成反比關係。例如在顯示三維遊戲的畫面時，可保持高畫面更新率而降低解析度的畫素數量。在顯示靜態的文件時，可以提高解析度的畫素數量而降低畫面更新率。

綜上所述，本發明可藉由網路的普及和遠程特性，延長顯示牆和提供影像的伺服器的間距，並提高顯示牆的設置的靈活度。在佈署顯示牆時，只需要搬動顯示牆和播放裝置，不需要搬動伺服器，顯示牆和伺服器的間距不受限於傳統訊號傳輸線的長度。本發明的顯示系統具有高延展 性(scalability)，可視應用需求而增加伺服器以繪製更複雜或更高解析度的影像，也可以增加播放裝置以連接更多顯示器。本發明的顯示系統也可以利用伺服器的平行處理能力以提高效率。同一組伺服器所繪製的影像可同時提供給多個顯示牆，可降低伺服器的數量與成本。本發明的顯示系統和顯示方法也可靈活調整解析度和畫面更新率，以提供較佳的顯示品質。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，故本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

100、500、600、700‧‧‧顯示系統

111~113、610、711~719‧‧‧伺服器

120‧‧‧網路

131~139、511~519、531~539‧‧‧播放裝置

140、520、540‧‧‧顯示牆

141~149、521~529、541~549‧‧‧顯示器

210‧‧‧圖形處理單元

220‧‧‧記憶體

230‧‧‧中央處理單元

240、310‧‧‧網路單元

320‧‧‧同步單元

330‧‧‧解碼單元

340‧‧‧顯示單元

410~480‧‧‧流程步驟

I₁ ~I₃ ‧‧‧影像

a₁ ~a₃ 、b₁ ~b₃ 、c₁ ~c₃ ‧‧‧部分影像

圖1A是依照本發明一實施例的一種顯示系統的示意圖。

圖1B是依照本發明一實施例的一種遠端伺服器虛擬影像切分方式的示意圖。

圖2是依照本發明一實施例的一種伺服器的示意圖。

圖3是依照本發明一實施例的一種播放裝置的示意圖。

圖4是依照本發明一實施例的一種顯示方法的流程圖。

圖5是依照本發明另一實施例的一種顯示系統的示意圖。

圖6是依照本發明另一實施例的一種顯示系統的示意 圖。

圖7是依照本發明另一實施例的一種顯示系統的示意圖。

圖8是依照本發明另一實施例的一種播放裝置的示意圖。

圖9是依照本發明另一實施例的一種伺服器的示意圖。

100‧‧‧顯示系統

111~113‧‧‧伺服器

120‧‧‧網路

131~139‧‧‧播放裝置

140‧‧‧顯示牆

141~149‧‧‧顯示器

Claims (13)

1. 一種適用於顯示牆的顯示系統，包括：至少一伺服器，其中每一上述伺服器繪製一影像，將該影像切分為多個部分，並將該影像的上述多個部分發送至一網路；以及多個播放裝置，透過該網路耦接該至少一伺服器，其中每一上述播放裝置自該網路接收該至少一伺服器其中之一所繪製的該影像的對應部分，和至少一其餘播放裝置共同決定一同步時間，並且每一上述播放裝置在該同步時間分別使用一顯示牆的一顯示器同步顯示該影像的對應部分。
2. 如申請專利範圍第1項所述之顯示系統，其中上述多個播放裝置在至少一顯示牆顯示上述影像，而且每一上述播放裝置的該同步時間都是由所有上述播放裝置共同決定。
3. 如申請專利範圍第1項所述之顯示系統，其中上述多個播放裝置在至少一顯示牆顯示上述影像，每一上述播放裝置的該同步時間是和對應同一顯示牆的其餘播放裝置共同決定。
4. 如申請專利範圍第1項所述之顯示系統，其中每一上述伺服器包括：一記憶體；一圖形處理單元，耦接該記憶體，繪製該影像並將該影像存入該記憶體；以及 一第一網路單元，耦接於該記憶體和該網路之間，將該影像發送至該網路；而且每一上述播放裝置包括：一第二網路單元，透過該網路耦接該至少一伺服器，自該網路接收該影像的對應部分；一同步單元，耦接該第二網路單元，透過該第二網路單元和該至少一其餘播放裝置的同步單元共同決定該同步時間；以及一顯示單元，耦接該第二網路單元和該同步單元，在該同步時間使用該顯示牆的該顯示器顯示該影像的對應部分。
5. 如申請專利範圍第4項所述之顯示系統，其中每一上述伺服器更包括：一中央處理單元，耦接於該記憶體和該第一網路單元之間，將該圖形處理單元繪製的該影像切分為上述多個部分，其中該第一網路單元將上述多個部分發送至該網路，每一上述部分由上述多個播放裝置其中之一接收。
6. 如申請專利範圍第4項所述之顯示系統，其中每一上述伺服器更包括：一中央處理單元，耦接於該記憶體和該第一網路單元之間，對該圖形處理單元繪製的該影像的上述多個部分進行編碼，其中該第一網路單元將上述編碼之後的該影像的上述多個部分發送至該網路；而且每一上述播放裝置更包括： 一解碼單元，耦接於該第二網路單元和該顯示單元之間，對該第二網路單元接收的該影像的對應部分進行解碼，以供該顯示單元進行上述顯示。
7. 如申請專利範圍第4項所述之顯示系統，其中該圖形處理單元根據一解析度和一畫面更新率繪製該影像，該解析度所對應的畫素數量和該畫面更新率成反比。
8. 一種適用於顯示牆的顯示方法，包括：繪製至少一影像；將每一上述影像切分為多個部分；將上述多個部分發送至一網路；藉多個播放裝置分別自該網路接收該至少一影像的對應部分；決定一同步時間；以及在該同步時間，使用一顯示牆的多個顯示器同步顯示該至少一影像。
9. 如申請專利範圍第8項所述之顯示方法，其中該至少一影像顯示於至少一顯示牆，而且每一上述顯示牆的每一顯示器所對應的該同步時間皆相同。
10. 如申請專利範圍第8項所述之顯示方法，其中該至少一影像顯示於至少一顯示牆，該至少一顯示牆的每一顯示器所對應的該同步時間和同一顯示牆的其餘顯示器相同。
11. 如申請專利範圍第8項所述之顯示方法，更包括：對上述多個部分進行編碼；以及 將上述編碼後的上述多個部分發送至該網路。
12. 如申請專利範圍第11項所述之顯示方法，更包括：在自該網路接收上述多個部分之後，對上述多個部分進行解碼，以用於同步顯示該至少一影像的步驟。
13. 如申請專利範圍第8項所述之顯示方法，更包括：根據一解析度和一畫面更新率繪製該至少一影像，其中該解析度所對應的畫素數量和該畫面更新率成反比。