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分布式圖象拼接控制器技術解析

分布式拼接控制器與其他類型處理器對比分析
來源:投影時代 更新日期:2014-04-18 作者:佚名
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分布式拼接控制器與其他類型處理器對比分析

集中式 分布式
PC架構 純硬件 純硬件 嵌入式CPU PC架構
原理 以計算機系統作為主體,通過插入多塊采集卡和顯卡,來實現大屏拼接,圖像處理主要由CPU完成 通過硬件電路將采集到的圖像高速串行化,然后通過背板上的高速串行芯片將圖像分發到各個輸出板卡顯示 在采集節點端,將圖像分解成網絡數據包,在輸出節點,將網絡包合并成圖像 在采集端將圖像轉換成H.264碼流,在圖像輸出端將H.264碼流轉換成視頻輸出 輸入節點機通過插入采集卡采集圖像,通過VNC方式分發到各個輸出節點機顯示
系統構成 采集端 PCI/PCI-E采集卡 采集板 圖像采集節點 輸入節點機
顯示端 顯卡,多屏卡 輸出板 圖像輸出節點 輸出節點機
數據交換設備 電腦主板 自定義高速串行總線交換板 通用交換機
操作系統 Windows/Linux Linux
傳輸 數據結構 數據塊 PCI/PCI-E每次傳輸都從圖像中取出一塊塊進行突發傳輸 全幀切換圖像的傳輸是以幀為單位 數據包輸入節點將圖像分解為標準的網絡數據包 數據流 輸入節點將圖像封裝為H.264視頻碼流
延遲 100MS 60MS 70MS 500MS 100MS
壓縮 無壓縮   無壓縮或者無損壓縮 H.264 H.264
性能 拼接路數 一般不超過16進16出 一般不超過72入72出 取決于交換機能力,目前單臺通用千兆交換最大為576口,通過級聯方式能支持更大的拼接
圖像質量 較好,在文字邊緣有細小馬賽克
分辨率 高清 高清
整屏同步性 一般
功耗 50W/ 每路 20W/ 每路 5W/ 每路 10W/ 每路 60W/ 每路
單屏開窗數 無限制 2路到4路 4路到64路不等
穩定性 一般 高(7×24) 高(7×4) 一般 一般
信號預覽 支持 需要配置預覽卡 支持
超高分辨率 軟件方式支持 硬件方式支持 通過軟件/硬件方式支持 軟件方式支持
網絡攝像頭解碼 支持

    如果從數據處理角度來看,PC架構的集中式采用的方法是分散采集(通過采集卡采集到內存),分散顯示(從內存到顯卡), CPU集中計算(當然,這種架構也在發展,目前開始出現了CPU只負責調度,由PCI-E Switch芯片轉發數據包,由顯卡計算這種方式)。由CPU來集中處理的方式也就決定了PC架構的不穩定性,以及拼接路數的限制。

    PC架構的處理器平均功耗很高,主要原因是在PC上運行,功耗的百分之九十可以叫做靜態功耗,被操作系統等軟件消耗掉。

    集中式硬件架構其實是分散化實現數據處理的,它的圖像處理在輸出板卡完成,交換背板只負責數據分發。由于交換背板是各個廠家自行設計的,每路帶寬可以達到幾G帶寬,但是交換背板的芯片是一種叫做高速串行總線交換開關的芯片,只能通過配置內部寄存器,作點對點傳輸,這樣帶來的一個結果就是無法進行圖像分割,傳輸帶寬是顯示帶寬的好幾倍,所以一般而言,純硬件集中式單屏開窗能力只能做到4路。同樣的道理,交換芯片無法將采集內容數據化,也就不支持圖像直接進入計算機預覽的能力,所以純硬件集中式處理的信號預覽只能通過插入額外的預覽卡,將圖像轉換成網絡數據包。當然,這樣做的好處是不需要做復雜的幀存控制,可以達到很低的延遲。

    分布式,尤其是嵌入式CPU分布式,利用嵌入式CPU 的解碼能力和內嵌Linux操作的便利性,能夠很方便的進行基于H.264碼流的傳輸,做一些靈活的大屏控制。由于H.264碼流無法進行圖像切割,存在著計算帶寬是顯示帶寬的好幾倍的問題。這在做跨屏漫游時很容易突破計算能力而導致畫面停頓。H.264碼流還存在參考幀和關鍵幀的區別,每一幅畫面的解碼都依賴于前幾幅(可到15幅)畫面。所以延遲較大。

    純硬件分布式由于可以作畫面分割,完全按照所需帶寬傳輸,所以可以實現單屏64路信號。純硬件分布式沒有依賴于第三方廠家的圖像處理引擎(嵌入式CPU方式的圖像處理引擎由芯片廠家提供),只能自主開發,由于通用圖像處理引擎過于復雜,一般自主開發時會針對大屏應用舍棄許多不需要的功能,而對大屏應用需要的部分作強化,所以能夠實現低功耗高性能。

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