拼接處理器

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拼接處理器的三種架構

拼接處理器作為大屏拼接系統中的核心設備,其核心作用是實現多個物理輸出組合成一個分辨率疊加后的超高分辨率顯示輸出,使大屏構成一個超高分辨率、超大顯示尺寸的邏輯顯示屏,完成多個信號源的分割并使得信號可以在整個大屏上任意開窗、漫游、縮放及疊加等。隨著海量信息的顯示需求及用戶需求的日益復雜化,拼接處理器在大屏拼接系統中的戰略地位日益突出,吸引了越來越多的廠家進入這個行業并不斷加大研發投入。目前市面上拼接處理器廠家繁多,但就技術實現架構而言,主要分為基于PCI-E總線交換的X86架構、采用FPGA集成電路技術設計的嵌入式純硬件背板交換架構、基于嵌入式編解碼芯片方案的分布式架構。



拼接處理器

X86架構拼接處理器

首先我們來看看基于PCI-E總線交換的X86架構的處理器。這種處理器的輸出采用市面上成熟的多屏顯卡完成,主要包括AMD,NVIDA,其輸入通過PCI-E總線的采集卡完成,可以具有多種接口,多屏顯卡和采集卡通過PCI-E總線完成數據交換,再通過驅動開發和應用軟件的開發即可完成拼接處理器的功能。隨著編解碼技術及網絡技術的發展,這種處理器也能夠直接接入IP網絡信號并經CPU解碼后顯示輸出。由于驅動的支撐、開發難度及應用需求等原因,這種處理器目前都是采用Windows系統來設計的,顯然Windows系統的各種問題都會引入到該種拼接處理器里面來,包括系統的穩定性、以及非法斷電可能導致的一系列問題等。另外,由于其大量的數據運算尤其是解碼運算都靠CPU來完成,再加上多屏顯卡及PCI-E槽位的限制,故該種拼接處理器只適合中小規模和少量解碼需求的項目,并且未來要擴展或升級基本不可能。當然,由于這種處理器采用了Windows系統,提供了一個相對比較大的超高分辨率邏輯桌面,其對應用的支持非常好,各種應用可以直接在處理器上運行,實現超高分應用,比如GIS、組態軟件等。

FPGA架構拼接處理器

采用FPGA集成電路技術設計的嵌入式純硬件背板交換架構的處理器,其構成包括輸入輸出板卡及主控板卡和背板,拼接控制器輸入輸出板卡通過背板完成數據的交換,而主控板卡負責信號的分割等處理和控制。對于IP網絡信號,通過IP解碼板完成,類似輸入板。該方案目前技術非常成熟,廠家眾多。由于整個處理器系統采用了FPGA集成電路技術,再加上嵌入式技術,其系統穩定性得到大大提高,可以做到上電即運行,支持熱插拔等。同時由于背板高速總線交換技術,整個鏈路采用無損無壓縮傳輸,故其圖像還原性很高,無延遲,且可以根據需要提升背板的交換帶寬進而在一定范圍內提升處理器的輸入輸出規模。顯然,就普通應用來講,該種處理器能夠滿足大部分項目需求,而且系統也足夠穩定。但是,由于背板架構及其帶寬的限制,這種處理器的單屏疊加層數一般僅限于2層,如需做到4層或以上成本會大幅提升,而且僅限于單體屏和外加周邊顯示終端的項目使用。另外,對于通過IP解碼板的方式來實現IP網絡信號的解碼后疊加輸出顯示,成本很高,不適合有大量網絡信號的應用。

分布式架構拼接處理器

最后讓我們來看看分布式拼接處理器。作為最近幾年剛剛出現的一種拼接處理器,其采用嵌入式編解碼芯片設計,構成包括輸入輸出節點及控制主機和網絡交換機,輸入節點用來完成信號的網絡編碼,將非網絡信號編碼成網絡信號,輸出節點用來完成網絡信號的解碼及疊加輸出顯示,控制主機用來完成信號的轉發及基本控制,各種信號數據及控制命令的傳輸通過網絡交換機完成。作為一種新興技術,目前技術門檻較高。隨著網絡解碼矩陣技術和芯片性能的不斷提升,目前編解碼芯片的編解碼和運算能力非常強大,這有力保證了分布式處理器系統超強的解碼能力和信號疊加能力。同時,由于網絡交換機超強的數據交換能力和級聯擴展能力,這使得分布式處理器的部署極為方便,甚至可以實現跨地域部署,且升級擴容極為簡單。最后,作為分布式的天然優勢,IP網絡信號直接接入,非常適合海量IP網絡信號應用的場合,如公安、交警等。當然,作為一種新技術、新方案,目前分布式拼接處理器的成本還相對較高。另外,由于對于非網絡信號要進行壓縮編碼,其圖像還原性要較上述兩種處理器會稍微差點,但由于編解碼技術的進步,這點在大部分應用時都可以忽略了。

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