分布式圖象拼接控制器技術(shù)解析

分布式拼接控制器與其他類型處理器對(duì)比分析
來源:投影時(shí)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(duì)比分析

集中式 分布式
PC架構(gòu) 純硬件 純硬件 嵌入式CPU PC架構(gòu)
原理 以計(jì)算機(jī)系統(tǒng)作為主體,通過插入多塊采集卡和顯卡,來實(shí)現(xiàn)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(fā)到各個(gè)輸出板卡顯示 在采集節(jié)點(diǎn)端,將圖像分解成網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包,在輸出節(jié)點(diǎn),將網(wǎng)絡(luò)包合并成圖像 在采集端將圖像轉(zhuǎn)換成H.264碼流,在圖像輸出端將H.264碼流轉(zhuǎn)換成視頻輸出 輸入節(jié)點(diǎn)機(jī)通過插入采集卡采集圖像,通過VNC方式分發(fā)到各個(gè)輸出節(jié)點(diǎn)機(jī)顯示
系統(tǒng)構(gòu)成 采集端 PCI/PCI-E采集卡 采集板 圖像采集節(jié)點(diǎn) 輸入節(jié)點(diǎn)機(jī)
顯示端 顯卡,多屏卡 輸出板 圖像輸出節(jié)點(diǎn) 輸出節(jié)點(diǎn)機(jī)
數(shù)據(jù)交換設(shè)備 電腦主板 自定義高速串行總線交換板 通用交換機(jī)
操作系統(tǒng) Windows/Linux Linux
傳輸 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 數(shù)據(jù)塊 PCI/PCI-E每次傳輸都從圖像中取出一塊塊進(jìn)行突發(fā)傳輸 全幀切換圖像的傳輸是以幀為單位 數(shù)據(jù)包輸入節(jié)點(diǎn)將圖像分解為標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包 數(shù)據(jù)流 輸入節(jié)點(diǎn)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(shù) 一般不超過16進(jìn)16出 一般不超過72入72出 取決于交換機(jī)能力,目前單臺(tái)通用千兆交換最大為576口,通過級(jí)聯(lián)方式能支持更大的拼接
圖像質(zhì)量 較好,在文字邊緣有細(xì)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(shù) 無限制 2路到4路 4路到64路不等
穩(wěn)定性 一般 高(7×24) 高(7×4) 一般 一般
信號(hào)預(yù)覽 支持 需要配置預(yù)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(wǎng)絡(luò)攝像頭解碼 支持

    如果從數(shù)據(jù)處理角度來看,PC架構(gòu)的集中式采用的方法是分散采集(通過采集卡采集到內(nèi)存),分散顯示(從內(nèi)存到顯卡), CPU集中計(jì)算(當(dāng)然,這種架構(gòu)也在發(fā)展,目前開始出現(xiàn)了CPU只負(fù)責(zé)調(diào)度,由PCI-E Switch芯片轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包,由顯卡計(jì)算這種方式)。由CPU來集中處理的方式也就決定了PC架構(gòu)的不穩(wěn)定性,以及拼接路數(shù)的限制。

    PC架構(gòu)的處理器平均功耗很高,主要原因是在PC上運(yùn)行,功耗的百分之九十可以叫做靜態(tài)功耗,被操作系統(tǒng)等軟件消耗掉。

    集中式硬件架構(gòu)其實(shí)是分散化實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)處理的,它的圖像處理在輸出板卡完成,交換背板只負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)分發(fā)。由于交換背板是各個(gè)廠家自行設(shè)計(jì)的,每路帶寬可以達(dá)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(guān)的芯片,只能通過配置內(nèi)部寄存器,作點(diǎn)對(duì)點(diǎn)傳輸,這樣帶來的一個(gè)結(jié)果就是無法進(jìn)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(nèi)容數(shù)據(jù)化,也就不支持圖像直接進(jìn)入計(jì)算機(jī)預(yù)覽的能力,所以純硬件集中式處理的信號(hào)預(yù)覽只能通過插入額外的預(yù)覽卡,將圖像轉(zhuǎn)換成網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包。當(dāng)然,這樣做的好處是不需要做復(fù)雜的幀存控制,可以達(dá)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(nèi)嵌Linux操作的便利性,能夠很方便的進(jìn)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(jìn)行圖像切割,存在著計(jì)算帶寬是顯示帶寬的好幾倍的問題。這在做跨屏漫游時(shí)很容易突破計(jì)算能力而導(dǎo)致畫面停頓。H.264碼流還存在參考幀和關(guān)鍵幀的區(qū)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(shí)現(xiàn)單屏64路信號(hào)。純硬件分布式?jīng)]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(fā),由于通用圖像處理引擎過于復(fù)雜,一般自主開發(fā)時(shí)會(huì)針對(duì)大屏應(yīng)用舍棄許多不需要的功能,而對(duì)大屏應(yīng)用需要的部分作強(qiáng)化,所以能夠?qū)崿F(xiàn)低功耗高性能。

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