应用于小间距LED显示屏的拼接处理威廉希尔官方网站

图像拼接处理器的要求

随着LED显示屏像素间距不断变小，观看距离不断拉近，为了达到出色的显示效果，不但要求LED显示屏本身在图像处理和拼装工艺上精益求精，对LED显示屏前端的图像拼接处理器(以下简称拼接器)也提出了更高的要求：

(1)证输出同步性，避免拼接画面不同步现象;

(2)优化图像处理算法，使经过缩放处理的图像保持高清晰度;

(3)自定义输出分辨率，应对LED显示屏物理分辨率不规则的特点。

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2.1 拼接器与小间距LED显示屏的配合使用

拼接器的一个关键应用是可以输出多路DVI信号，对矩阵排列的多个显示屏进行拼接显示，使之成为逻辑上的一个完整的显示区域。

对于LED显示屏而言，我们可以将一台LED控制器所驱动的显示区域定义为一个独立的LED显示屏，当前的LED控制器采用DVI/HDMI作为信号输入接口，支持最大的输入分辨率为1920×1200@60Hz，最大带宽为165MHz，所驱动的LED显示屏最大物理分辨率为1920×1200。

随着LED小间距产品的显示面积越来越大，几十平方米的项目屡见不鲜，LED显示屏的物理分辨率往往会超过1920×1200，即每一块超大规模的LED显示屏，都是由若干个LED控制器所驱动的若干个独立的显示区域组成的，对于拼接器的应用而言，只需要对应LED控制器的数量提供若干个DVI输出接口，并对整个LED屏幕进行拼接显示即可。

拼接器在小间距LED显示屏的应用中，有几个关键威廉希尔官方网站 值得关注：

(1)信号的输出同步性

拼接器的多路DVI信号输出，必然存在信号的同步性问题。不同步的信号输出到LED显示屏上，在拼接处就会出现画面撕裂现象，在播放高速运动的图像时尤为明显。如何保证信号的输出同步性，成为衡量一个拼接系统成败的关键。

(2)图形处理算法

我们知道，点对点的图像显示效果是最好的，经过缩小处理后的图像，如果仅采用普通的图形处理威廉希尔官方网站 或通用的FPGA图形处理算法，图像的边缘会出现锯齿，甚至会出现像素缺失，图像的亮度也会下降。而高端的图像处理芯片或利用复杂图形处理算法的FPGA系统会最大限度的保证缩小后图像的显示效果。因此，好的图形处理算法是一款应用于小间距LED显示屏的拼接器的关键威廉希尔官方网站 。

(3)非标准分辨率的输出

小间距LED显示屏是由一块一块相同规格的显示单元矩阵拼接而成，每个显示单元尺寸和物理分辨率是固定的，但是拼接起来的整个大屏幕，往往不是一个标准的物理分辨率。比如，显示单元的分辨率为128×96，只能拼成1920×1152，却拼不出1920×1080。在超大规模的拼接系统里，每台LED控制器所驱动的LED显示区域可能不是标准的分辨率，这个时候，拼接器具有非标准分辨率的输出就显得关键，它可以帮助我们快速找到合适的拼接方式，从而合理的分配资源，有效节约LED控制器和传输设备的使用数量。

2.2 应用于小间距LED显示屏的拼接器

目前拼接器可分为四类，即嵌入式纯硬件架构、PCI-E总线架构、分布式网络架构、混合架构。

(1)嵌入式纯硬件架构

整机结构通常会采用“背板+信号采集板+主控板+信号输出板”的设计，信号采集板进行诸如视频采集、缩放、叠加、格式转换等信号处理工作，通过背板总线将经过处理的信号传送给主控板的FPGA信号处理系统，通过嵌入式ARM系统实现对主控FPGA配置、与上位PC机通信、系统间的数据交换等功能，通过信号输出板将信号输出给显示终端。

纯硬件架构拼接器的结构相对简单、不容易出现系统故障;采集板和输出板可热插拔，易于更换;可实现多路、多格式信号的采集和处理;背板交换式威廉希尔官方网站 和输出板卡统一时钟威廉希尔官方网站 确保了多路信号输出的同步性;每一路DVI输出信号的分辨率均可自定义，符合LED显示屏的拼接特点。

诸多特点使纯硬件架构迅速成为当今拼接器领域的主流产品之一。但是，由于采用了FPGA作为核心的图像处理单元，算法的优劣决定了一款拼接器处理效果的好坏，尤其是图像缩放的算法，如何进行优化以达到更清晰的显示效果，已经成为判定纯硬件拼接器产品价值的重要指标。

(2)PCI-E总线架构

通常总线架构的拼接器采用PCIExpress威廉希尔官方网站 ，可用数据带宽高达上百Gbps。主机配备高性能的CPU及大容量内存，可根据应用领域的不同预装不同的操作系统(如64位的Windows7)，并可直接运行各种应用程序。拼接器配备多张高性能的图形输出卡，每张输出卡拥有超高的内部带宽及显存，并且所有的输出图像都被同步以消除显示单元间的图像撕裂。同时还配有多张输入卡，支持多种信号格式，并能够对输入信号进行图像处理。

PCI-E总线架构拼接器就是一台高性能的计算机，所有组件都选用各大硬件厂商最先进和成熟的威廉希尔官方网站 ，比如CPU可选用Intel，显卡可选用英伟达。所有计算机领域的高新威廉希尔官方网站 也能够被快速的融合进来。这使得PCI-E总线架构拼接器在运算速度、图像处理、操作方式等方面具有无法比拟的优势。

PCI-E总线架构拼接器门槛很低，对于简单的应用，一台工控机，加上一个专业的多通道输出显卡即可实现。

另一方面，如何解决系统稳定性问题，如何设计一款直观且功能强大的控制软件，如何解决高总线带宽下数据传输的各种问题等，都需要强大的研发团队和雄厚的资金基础，同时需要经验的积累。就是说，高端的PCI-E总线架构拼接器不但需要满足信号采集、处理、拼接等最基本的应用，在系统稳定性、软件易用性等方面的设计等方面都需要更多的投入，才能使拼接器满足各种严苛的应用环境。

但是要注意，总线架构拼接器大多采用Windows操作系统，一旦受到病毒攻击可能致使系统瘫痪，停止显示。而且，由于采用了定制的图形显卡，各输出通道的分辨率一般需要符合VESA(视频电子标准协会)标准，不能定义非标准的分辨率输出，也不能定义每个通道不同的分辨率。

(3)分布式网络架构

分布式网络架构拼接器通常采用节点式硬件结构，每个输入、输出节点独立分开，通过双绞线接入中心交换机，对数据进行交互传输。

其核心是一套先进的视频编解码威廉希尔官方网站 ，通过各种信号输入节点，将采集到的DVI、VGA、YPbPr、CVBS、3G-SDI等信号进行处理和编码，通过专用的网络通讯协议，将编码后的视频流经中心交换机传输到输出节点解码，并转换为DVI数字信号输出到显示终端。

输出节点的同步性成为了该系统应用的关键。一种办法是通过网络直接发送同步码，实现多台输出节点的同步输出。但是由于网络误码率的存在，这种方式运行一段时间后，还是会出现输出不同步现象。另一种办法是通过SYNC接口将多台输出节点进行物理连接，选择一台输出节点作为主机，向其他输出节点主动发送同步码，从而使所有输出节点同时接收到同步信号，实现真正的帧同步输出，确保显示图像完整，屏幕拼接处无撕裂。

目前分布式网络架构拼接系统的应用越来越多，由于其分布式的特点，便于整个建筑里的综合布线和不同区域的多个显示终端集中管理。配合先进的可视化软件的帮助，可向用户提供人性化、可视化、综合化的服务。

但是，受限于带宽和编解码威廉希尔官方网站 ，分布式网络架构目前还不支持双链路DVI数字信号和HDMI信号的接入。同时，由于编码、处理、解码、信号同步输出等环节均需要帧缓存，因此在数据的实时性方面与其它几种拼接威廉希尔官方网站 相比存在差距。另外，在需要显示的点对点数超过1920×1200分辨率的图像时(需要两台以上的信号输入节点)，无法保证多路同步源输入信号的再同步输出。

(4)混合架构

混合架构，一般指以上三种拼接威廉希尔官方网站 之中的两种或两种以上相结合的拼接器或拼接系统。

比如PCI+硬件背板总线架构拼接器，它的系统控制和图像处理分别独立实现。PCI总线负责系统控制，并在后台运行操作系统;硬件背板总线负责视频图像处理，系统允许对大量的高分辨率输入信号进行同步处理，同时仍能在全帧速下保持实时的操作性能和最佳的图像质量，同时确保输出信号的同步性。针对重要应急场所，可以确保永不黑屏，即便PCI总线负责的操作系统发生故障或病毒感染，通过专用的背板图形处理总线，也能够确保任何时刻显示外来视频图像。

通过混合架构，可以综合应用，取长补短，极大地增加了系统的稳定性。这也是今后拼接威廉希尔官方网站 的发展方向，具有更为广阔的应用空间。

小间距LED显示屏的应用

目前，小间距LED显示屏的应用很广泛，它包括但不限于：

军队演习指挥系统

公共安全显示指挥系统

电力调度系统

交通路网及航空监控显示系统

能源行业生产调度系统

政府及企事业单位会议显示系统

广播电视传媒显示系统

公共场所信息发布系统

审核编辑：汤梓红