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投影机融合方案

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S-video等格式的模拟视频信号,并按用户要求对输入视窗进行窗口大小、显示位置、图像比例等方面的调整和变换,最后以多屏幕口的形式,显示在拼接显示单元上。

视频拼接控制器支持对所有视频窗口进行任意缩放、 任意漫游和任意叠加。

视频多屏幕拼接控制器是硬件控制器,不需要操作系统支持,上电即可工作,启动迅速,稳定性高。

② 输入与输出

视频多屏幕拼接控制器的每个通道都能够接受四种输入数据:NTSC或PAL制式的VIDEO信号,VGA以及RGB信号。

输入的VIDEO信号可以来自电视摄像机、录相机、DVD机或者电视电话会议系统。 输入的模拟RGB信号通常由计算机提供,最高可支持分辨率1280×1024、场频60Hz的VGA视频。 计算机VGA视频可以是绿色同步、复合同步,或者H、V分离的同步模式。

输入的视频信号都被调整成一定分辨率和刷新频率的VGA信号,然后再输出。每通道支持的最高分辨率为1600×1200,此分辨率下的最高刷新频率为60Hz。

③操作

视频多屏幕拼接控制器有一主RS-232系列端口,这些端口能够连接到ASCII终端或任何带有系列端口的计算机。 命令从终端或者计算机传输到控制器。

④系统特性 ? 每条输入通道接受NTSC/PAL制式的复合视频,VGA信号和高分辨率RGB信号。

? 可以预设存储多达32 个用户信息。 这些预储信息是包括窗口大小、位置、亮度、色饱图像控制,和输入在屏幕上的总规划。

? 输入视窗的位置、比例、大小及形状可任一指定,可任意堆放视窗,可实现画中画、均匀切割、层叠堆放等多种特技。 同时也支持单路信号的满屏显示。

? 支持RS232端口控制和网络控制功能,系统内嵌WEB服务功能,外部控制主机通过网页访问控制器,无需另行安装软件。 ? 控制参数系统自动保存,能随时调用。

? 系统提供高分辨率模拟RGB输出,能在计算机监视器或者投影机上显示。

? 系统自动识别和锁给全部计算机同步信号。 ? 24比特颜色处理。

⑤显示模式

视频多屏幕拼接控制器的每个通道都能够接受四种输入数据:NTSC或PAL制式的VIDEO信号, VGA以及RGB信号。每个通道的信号都能在指定的窗口中实时显示。

在出厂时, 定义坐标原点(0,0)在左上角,窗口1的左上角在屏幕上的位置为(50,50),窗口2的左上角在屏幕上的位置为(50,50) ,窗口3的左上角在屏幕上的位置为(150,150) ,窗口4的左上角在屏幕上的位置为(200,200)。此外,每个输入通道的RGB端口是开放的,只有RGB信号能在视窗中显示。

输入视窗在系统中主要进行两种模式的变换:窗口缩放和窗口拉伸。 ⅰ窗口缩放

窗口缩放主要是把输入视窗进行等比例放大,如下图。输入信号的分辨率为640×480,无法满屏显示,输入时信号的分辨率已为1280×1024,已占满整个窗口。

ⅱ窗口拉伸

窗口拉伸主要时指对输入视窗进行任一比例的拉伸,如下图。 多屏幕显示

四图像等比例显示

显示效果如下图,四个视窗分别占居输出视窗的四分之一。 ⅳ画中画显示

画中画显示模式下,几个视窗层层包含,最前端窗口回遮住后面窗体中的内容。显示效果如下图。

ⅴ多画面显示

多画面显示模式下,不同输入视窗只占据输出视窗的一部分,显示效果如下图。

(5)应用案例

三通道融合实例图片 附:

COMPASS系列纯硬件融合控制器特点

COMPASS系列纯硬件融合控制器是在COM2000纯硬件拼接控制器的基础上开发出的新一代产品,COM6000系列不仅具有COM2000系列的所有功能,而且完美的解决了大屏幕之间的物理拼缝,使人们看到一个超大画面、超高亮度、超高分辨率,没有任何割裂感觉的靓丽画面。产品以FPGA阵列为硬件基础,采用并行高速图形处理技术,实现了多路高速视频信号的统一处理,从根本上取代插卡式拼接控制器,解决了VGA信号输入数量受到限制的问题。产品主要特点如下:

一、独创的FPGA硬件图形并行处理技术

FPGA(Field Programmable Gate Array),称为现场可编程逻辑阵列,是最近新发展的硬件技术。FPGA芯片具有速度快,并行处理,功能灵活的特点,但芯片本身只是一个空白的硬件平台,不具备任何功能,需要技术人员根据自己的要求对其进行硬件编程。COM6000系列的处理核心就是FPGA芯片阵列。

系统具有高速信号处理技术,保证高分辨信号输入输出的实时处理。COM6000系列采用DDR技术作高速数据缓存,运用流水线技术,对高速信号进行分级顺序处理,保证了信号的实时性。系统输入标准分辨率可高达1600x1200x60Hz(需要预定),非标分辨率可以达到更高,并且保证每一祯都能够实时的处理完毕,输入与输出之间没有时间拖延。在多单元显示一路信号、一单元显示多路信号、多单元多信号漫游叠加等情况下,显示信号均无延迟。即便在所有输入信号都漫游叠加在一起的极限情况下,所有信号一样保持动态实时性。

系统采用基于输入端口的信号并行处理技术,有效的增加了输入信号个数。系统通过芯片阵列,对高速图形数据流进行逐级处理,每一路信号输入都对应一列处理器。这样就相当于很多处理器同时工作,做到数据的并行处理,极大的提高了系统运算速度。有效的是用并行处理技术使得数据得到分散处理,没有了工控机单处理器的速度瓶颈,从而使得系统对输入信号个数不敏感。就是说增加信号输入个数,并不增加系统的总体运算负担,这样系统就能够接纳多个高速信号。能够有效的进行多路VGA/RGB信号输入,是COM6000系列与普通插卡式工控机相比,最大的性能优势。 二、最新的基于LVDS高速数字信号交换体系

COM6000系列采用所有输入通道并行方式进入核心处理模块,每条总线使用4个高速LVDS信号,这与工控机拼接控制器的PIC总线有本质上的区别。 普通工控机的PCI总线,基本结构是多个PCI插卡使用同一组总线,一般是32个数据位。如下图所示,6个卡使用同一PCI总线,实际上进入核心处理器的数据只能是其中的一个卡上的信号,PCI总线要分时复用。由于CPU

核心处理器同一时间只能处理一个信号,这样的总线结构对于这样的CPU正好适合。COM6000系列采用并行处理结构,这样的总线是远远达不到处理器速度需求的。

工控机的PCI总线结构

为适应核心并行数据处理要求,COM6000系列采用并行总线接入方式,就是说每个通道都有独自的总线接入核心处理系统。多个通道采用并行的方式可以实时的将数据送入核心的FPGA处理阵列。

如果每个输入通道都使用PCI总线,那么最终形成的输入线数量会多得惊人。在FPGA核心处理部分中,也许要多组信号进行实时交换。如果也采用并行总线结构,那么系统间的连线数量会成几何上升,使得系统最终无发实际使用。

为解决此结构问题,我们采用超高速LVDS进行信号传输。LVDS,是低电平数字信号的简称,其特点是用两根线差分传输一个数字状态,线间电压低,信号传输速度快,本系统中使用的LVDS信号速度为2.5G/S,信号额定最高速度可以达到4G/S以上。使用LVDS进行图像传输,4组线即可传送超高频的显示信号。是用高速串行信号,极大的减少了系统连线的,使得每个输入输出通道只使用4组线与系统核心计算单元连接。LVDS信号与并行总线信号,最常见的体现是硬盘ATA的并行排线接口和新型硬盘SATA的LVDS接口。下图为COM6000系列基本系统节构图。

COM6000系列多通道并行总线结构及串行通信方式

三、最新的NIOSII硬件控制系统

COM6000系列系统采用并行硬件系统,这样很大程度提高了系统数据处理速度,但并行处理,就意味着很多器件同时工作,增加了系统元件个数,这样,所有器件的同时统一控制,就成为重要问题。对于工控机而言,只有一个CPU进行核心运算,数据是串行处理的,因此配置一套接口,就可以控制所有的设备,而COM6000系列需要用一个高速控制器同时控制多于32个其他部件,同时又要能灵活的协调各部分顺序运行。为解决此问题,我们选用了基于FPGA的高速软内核NiosII。

NiosII处理器是Altera公司为其FPGA产品配套开发的软核CPU。在逻辑功能上,它们是32位的精简指令集CPU;在实现方式上,它们是在FPGA上通过编程的方式实现的,这也是与传统的CPU的一个根本的差别。NiosII的总线采用了哈佛结构,在很大程度上提高了系统的处理速度。由于系统的总线控制器是在FPGA中实现的,可以进行灵活的配置,在某些外设需要具有冯诺依曼特性时又可以把两套总线合二为一,从而在局部实现冯诺依曼结构,这样就使得系统总线兼有哈佛结的高效率与冯诺依曼结构的灵活性。NiosII系统总线自动对不同时钟域进行协调,可以使挂在总线上的组件工作在不同的主频下,使系统更为灵活。

COM6000系列使用一片FPGA,内嵌NiosII软内核,成为系统核心控制器。在这片FPGA上,还编程实现了64个外围通信控制模块,为系统提供64个可同时工作的基于LVDS的高速接口,与全部系统其他器件进行高速通信。系统工作时,数据计算FPGA阵列、输入输出端口、系统面板、红外接收器、网络端口、RS232控制口等元件向主控FPGA发送状态信息和请求指令。软核的外围通信控制模块先预处理这些信息,将其最主要的内容交给内核,其他附属信息不需要经过主控制程序,由外围器件自行应答。主控程序是在内核上运行的并行流水线流程控制程序,它负责整台机器的正常顺序工作和非常状态处理。程序根据用户指令和系统当前状态,向外围模块批量发送简单控制指令。由外围模块编译指令,通过LVDS高速串行口发送给系统其他设备。

COM6000系列使用基于FPGA的NiosII软核和并行外围通信控制模块,提高了整台机器的信息处理性能,将复杂的并行控制简单化;用一个芯片实现全部控制,编程调试简单方便,易于升级。

四、COM6000系列与普通工控机拼接卡系统的性能比较

目前市场上使用的图像拼接控制器,大体分为两种。一种是组装的工控机,需要从国外购买Datapath卡进行组装,另一种就是硬件拼接处理器。

用工控机组装拼接控制器,需要插多个Datapass卡,多卡使用同一组PCI总线,占用PCI总线资源,其结果是机器性能很大程度上取决于工控机CPU计算速度。以普通Pentium 4,2.8G的CPU为例,可以接受4路VGA/RGB 1024x768信号和8路或9路Video信号,可以支持32路输出。一台普通插卡式拼接控制器的性能如下:

系统结构:计算机结构,8-12个PCI插槽;266-533MHz系统总线; 输出通道:数量2-32个;输出通道分辨率640x480到1280x1024像素; 输入视频:个数1-8个;格式NTSC或PAL自适应;8路Video卡不能叠加;

输入RGB:个数1-4路;时钟速度123M;采样颜色深度16bpp; 系统支持:WindowsXP/2000

软件支持:设备提供上自开发软件 控制:本地键盘鼠标、远程鼠标键盘 需要注意的是:

1、

当VGA/RGB信号多于2路时,系统分配给每路VGA信号的处理时

间不足,导致信号实时性降低,基本现象就是鼠标和动态图像的不连续; 2、

有些工控系统号称具有24bpp的采样颜色深度,事实上在实际使

投影机融合方案

S-video等格式的模拟视频信号,并按用户要求对输入视窗进行窗口大小、显示位置、图像比例等方面的调整和变换,最后以多屏幕口的形式,显示在拼接显示单元上。视频拼接控制器支持对所有视频窗口进行任意缩放、任意漫游和任意叠加。视频多屏幕拼接控制器是硬件控制器,不需要操作系统支持,上电即可工作,启动迅速,稳定性高。②输入与输出视频多
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