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CN101814269A - 全彩led点阵上同时显示实时多画面的方法及装置 - Google Patents

全彩led点阵上同时显示实时多画面的方法及装置 Download PDF

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Abstract

一种全彩LED点阵上同时显示实时多画面的方法及装置，方法包括下列步骤：将外部的不同格式(高清/VGA/视频信号)视频信号经多画面动态图像实时控制单元，实现实时叠加为一路数字图像信号；多画面动态图像实时控制器接收外部输入的视频信号，完成实时的叠加处理，合成一路数字图像信号通过数字图像传输总线同时传输给不同的同步控制显示单元；将实时叠加为一路的数字图像信号经数字图像传输总线同时传送给多个同步控制显示单元，经图像分块抓取、图像同步调整、图像编码输出，实现不同同步控制显示单元输出的数字图像信号完全同步。

Description

全彩LED点阵上同时显示实时多画面的方法及装置
技术领域
本发明应用于需要多张发送卡支持的全彩LED点阵上同时显示多路不同的实时多画面信号。
背景技术
全彩LED显示屏的价格不断下降，点阵直接的间距原来越密，由原来的P12往P6，P4发展，随着LED点距的缩小，单位面积显示时所需要的LED点阵数量越来越大，无论室内还是户外LED显示，，朝着超长、超宽、超大点阵的方向发展，由小点阵箱体构成的LED显示屏幕逐渐往2048×1536，甚至更高的点阵发展，横向点阵超高10000点，纵向点阵也大于1536点。LED全彩屏幕的显示主要由LED显示屏、发送卡、若干块接收卡以及控制显示的计算机和信号播放源四个部分组成。随着LED全彩屏幕的发展，构成LED显示的基本系统由一张发送卡连接若干接收卡向多张发送卡连接更多的接收卡构成。在需要用LED大屏幕实现实时动态全彩显示时，对显示屏发送卡处理和传输数据的性能要求会变得很高。在超大点阵LED显示屏幕的发展过程中，传统基于电脑+发送卡的方式来支持的LED显示屏幕，将信号播放源安装在电脑上，采用LED演播室软件进行播放，通过发送卡系统采集DVI信号过来的相应的点阵进行传送，接收系统接收后驱动对应的LED灯来实现画面的正常显示，.随着LED点阵越来越大，一块超大的LED屏幕往往需要多张发送卡来分部分采集信号源，通过电脑级联的方式，，局面采集，分段发送来实现显像.这种驱动超大点阵LED显示的方式，具备很多局限包括，主要表现在：
i.传统的显示支持方式，在实现超大点阵显示时，需要多台电脑分别支持多张发送卡来实现，系统采用级联方式进行，连接复杂，只有一台电脑出现系统崩溃，导致这个显示屏幕不能正常运行。
ii.不同电脑与发送卡之间需要复杂的系统参数设置，一旦电脑中毒，重装系统后，需要重新对显示系统进行调试和设置。
iii.不能同时进行不同信号的实时处理，不能对不同信号进行同步实时显示，或者即使实现了其方法也非常复杂。
iv.能实现多路不同的信号源同时在多张发送卡上显示，只能实现一路信号的显像。
v.不能满足超大屏幕LED显像时，对不同情况下，不同显示场景模式的预设功能。
vi.如果要实现多个信号同时显像，通过采用电脑采集的方式进行，这样电脑采集的所有信号只能在本机所支持的发送卡上显示，不能跨发送卡显示。
发明内容
本发明的目的是提供一种全彩LED点阵上同时显示实时多画面的方法及装置，可以实现：1.解决各类不同格式的视频信号分段同时采用DVI实时叠加显示输出，实现跨越多张发送卡显示完整LED画面。2解决不同LED显示单元的显示不同步问题。
实现本发明的方法是：全彩LED点阵上同时显示实时多画面的方法包括多画面动态图像实时控制和同步控制显示，其中包括：
A.将外部的不同格式(高清/VGA/视频信号)视频信号经多画面动态图像实时控制单元，实现实时叠加为一路数字图像信号；多画面动态图像实时控制器接收外部输入的视频信号，完成实时的叠加处理，合成一路数字图像信号通过数字图像传输总线同时传输给不同的同步控制显示单元；
B.将实时叠加为一路的数字图像信号经数字图像传输总线同时传送给多个同步控制显示单元，经图像分块抓取、图像同步调整、图像编码输出，实现不同同步控制显示单元输出的数字图像信号完全同步。
该方法还包括：
所述同步控制显示包括图像分块抓取单元接收多画面动态图像实时控制单元的数字图像信号，根据软件设置抓取相应大小的数字图像送给同步调整单元，同步调整单元接收图像分块抓取的数字图像，调整为标准分辨并参照输入的数字图像信号的同步控制调整本单元的输出数字图像信号的输出时间，实现不同同步控制显示单元输出的数字图像信号完全同步，再经图像编码输出单元编码同步调整单元数字图像信号为标准DVI信号输出到由发送卡/接收卡系统支持的LED显示屏。
所述采用显示频率控制技术，实现不同显示单元的输出同步信号精确一致，具体实施分为两步完成，第一步：不同的同步显示控制单元的输出严格锁定多画面动态图像实时控制输出的数字图像信号的场同步信号；第二步：不同显示控制单元输出的场同步延迟根据输入信号的位置相应调整；其中，第一步中场同步锁定方法包括以下三种方式：a、当输入场同步到来时，输出场同步立即变化；b、当输入场同步到来时，输出场同步在显示的前一行或是后一行中选取间隔时间最短的点变化；c、当输入场同步到来时，输出场同步在当前行显示完以后变化。
实现本发明的装置是：这种装置包括多画面动态图像实时控制器和同步控制显示单元，其中多画面动态图像实时控制器接收外部输入的视频信号并经传输总线与同步控制显示单元连接，其中同步控制显示单元包括图像分块抓取单元、同步调整单元和图像编码输出单元，其中传输总线经图像分块抓取单元、同步调整单元与图像编码输出单元连接。
该装置还包括：
所述图像分块抓取单元主要由一颗80186控制器和与之连接的视频信号输入模块组成，其中80186控制器接收外部的控制信息设置对应的寄存器来精确裁剪输入的数字图像信号，设置的寄存器包括裁剪的大小、位置信息，视频信号输入模块接收由CLK、DEN、HS、VS、RIN[7:0]、GIN[7:0]、BIN[7:0]组成的数字图像信号，通过DEN、HS、VS同步信号频率查找相应的模式表判断输入数字图像信号的分辨率。
所述同步调整单元主要由一颗DSP处理模块和与之连接的两颗存储器组成，完成图像的缓存、大小位置的调整、输出同步精确控制，调整后的图像通过CLKIN、IVS、IHS、IDEN同步时钟信号，INBE【2:9】、INGE【2:9】、INRE【2:9】图像信号输出到图像编码输出单元。
所述图像编码输出单元包括一颗TTL转DVI芯片，接收同步调整单元输出的TTL数字图像信号，该信号包含CLKIN、IVS、IHS、IDEN同步时钟信号，INBE【2:9】、INGE【2:9】、INRE【2:9】图像信号，通过TFP转换为TMDS信号为D_TX2p、D_TX2m，D_TX1p、D_TX1m，D_TX0p、D_TX0m，D_TXCp、D_TXCm四对差分信号，通过P3 DVI-I座输出给LED屏幕显示。
本发明具有的有益效果：实现多个不同格式的视频信号在超大LED显示单元上分段通过标准DVI格式输出，达到跨越不同的发送卡驱动LED点阵实时同步显示。
附图说明
图1是本发明的整体原理框图。
图2是本发明的软件处理流程图。
图3是图1的图像分块抓取单元电路21原理图。
图4是图1的同步调整单元22电路原理图。
图5是图1的图像编码输出单元23电路原理图
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明：
本发明由多画面动态图像实时控制器1和同步控制显示单元2(本发明根据实际需要可以有多个同步控制显示单元)组成。
多画面动态图像实时控制器1接收外部的不同格式视频信号(包括高清/VGA/视频信号)实时叠加为一路数字图像信号，通过数字图像传输总线同时传送多个同步控制显示单元(不同同步控制显示单元的组成和工作原理相同，下面选取其中一路说明)。同步控制显示单元2包括图像分块抓取单元21、同步调整单元22、图像编码输出单元23。图像分块抓取单元21接收多画面动态图像实时控制器1的数字图像信号，根据软件设置抓取相应大小的数字图像送给同步调整单元22，同步调整单元22接收图像分块抓取单元21，调整为标准分辨并参照输入的数字图像信号的同步控制调整本单元的输出数字图像信号的输出时间，使不同同步控制显示单元输出的数字图像信号完全同步，图像编码输出单元23编码同步调整单元22数字图像信号为标准DVI信号输出到LED显示屏。
同步控制显示单元2包括图像分块抓取单元21、同步调整单元22、图像编码输出单元23。图像分块抓取单元21接收多画面动态图像实时控制器1的数字图像信号，根据软件设置抓取相应大小的数字图像送给同步调整单元22，同步调整单元22接收图像分块抓取单元21，调整为标准分辨并参照输入的数字图像信号的同步控制调整本单元的输出数字图像信号的输出时间，使不同同步控制显示单元输出的数字图像信号完全同步。
工作原理
整体构成如图1所示，包括多画面动态图像实时控制器1，多路同步控制显示单元2两大部分。
本发明的主要部件的工作流程：多画面动态图像实时控制器1接收外部输入的视频信号，完成实时的叠加处理，合成一路数字图像信号通过数字图像传输总线同时传输给不同的同步控制显示单元，同步控制显示单元2包括图像分块抓取单元21、同步调整单元22、图像编码输出单元23。图像分块抓取单元21接收多画面动态图像实时控制器1的数字图像信号，根据软件设置抓取相应大小的数字图像送给同步调整单元22，同步调整单元22接收图像分块抓取单元21的信号，调整为标准分辨并参照输入的数字图像信号的同步控制调整本单元的输出数字图像信号的输出时间，使不同同步控制显示单元输出的数字图像信号完全同步，图像编码输出单元23编码同步调整单元22数字图像信号为标准DVI信号输出到LED显示屏。
图像分块抓取单元21主要功能是接收多画面动态图像实时控制器1的数字图像信号，根据软件设置的抓取大小裁剪完整数字图像信号的相应位置图像送给后一单元处理。
图像分块抓取单元21由一颗增强80186架构的控制器、视频信号输入模块两部分组成。图像分块抓取单元21的视频信号输入模块接收由CLK、DEN、HS、VS、RIN[7:0]、GIN[7:0]、BIN[7:0]组成的数字图像信号，通过DEN、HS、VS同步信号频率通过查找相应的模式表判断输入数字图像信号的分辨率，80186控制器接收外部的控制信息设置对应的寄存器来精确裁剪输入的数字图像信号，设置的寄存器包括裁剪的大小，位置等信息。
同步调整单元22由一颗高性能的DSP处理模块构成，配合外部两颗高速的存储器完成图像的缓存，大小位置的调整，输出同步精确控制。DSP处理模块存储总线宽度是32位RMD[31:0]，总体的带宽6.4Gbit/s。
同步调整单元22采用独特的显示频率控制技术，实现不同显示单元的输出同步信号精确一致。具体的实施分两步完成，第一步不同的同步显示控制单元的输出严格锁定多画面动态图像实时控制器1输出的数字图像信号的场同步信号。第二步不同显示控制单元输出的场同步延迟根据输入信号的位置相应调整。第一步中场同步锁定方法本装置采用可以采用三种方式完成，1、当输入场同步到来时，输出场同步立即变化。2、当输入场同步到来时，输出场同步在显示的前一行或是后一行中选取间隔时间最短的点变化。3、当输入场同步到来时，输出场同步在当前行显示完以后变化。这三种锁定频率的方式各有优缺点，可以根据实际需要设置。第二步需要建立在第一步基础之上，必须保证每个同步显示控制单元的输出频率是明显的相位差的，需要控制在显示一行的时间之内。采用上面的三种锁频方式完全可以满足该要求，由于每个同步显示控制单元的对输入数字图像抓取的位置是不一样的，这样输出的时间也要相应不一样，才能保证输出到每个LED显示单元上在同一帧内组成一个完整的画面，故需要对显示区域在整体图像下面的单元进行延时输出，即调整输出场同步(IVS)与输入数字图像的场同步(VS在图像多画面动态图像实时控制抓取21)的相对延时。调整后的图像通过CLKIN、IVS、IHS、IDEN同步时钟信号，INBE【2:9】、INGE【2:9】、INRE【2:9】等图像信号输出到图像编码输出单元23。
图像编码输出单元23由一颗TTL转DVI芯片组成，完整数字图像的编码输出，给LED屏幕显示。本单元采用的是TFP410专用图像转换芯片，接收同步调整单元22输出的TTL数字图像信号，该信号包含CLKIN、IVS、IHS、IDEN同步时钟信号，INBE【2:9】、INGE【2:9】、INRE【2:9】等图像信号。通过TFP转换为TMDS信号为D_TX2p、D_TX2m，D_TX1p、D_TX1m，D_TX0p、D_TX0m，D_TXCp、D_TXCm四对差分信号通过P3 DVI-I座输出。

Claims (7)

1.一种全彩LED点阵上同时显示实时多画面的方法，包括多画面动态图像实时控制和同步控制显示，其特征是包括下列步骤：
A.将外部的不同格式(高清/VGA/视频信号)视频信号经多画面动态图像实时控制单元，实现实时叠加为一路数字图像信号；多画面动态图像实时控制器接收外部输入的视频信号，完成实时的叠加处理，合成一路数字图像信号通过数字图像传输总线同时传输给不同的同步控制显示单元；
B.将实时叠加为一路的数字图像信号经数字图像传输总线同时传送给多个同步控制显示单元，经图像分块抓取、图像同步调整、图像编码输出，实现不同同步控制显示单元输出的数字图像信号完全同步。
2.如权利要求1所述的全彩LED点阵上同时显示实时多画面的方法，其特征是所述同步控制显示包括图像分块抓取单元接收多画面动态图像实时控制单元的数字图像信号，根据软件设置抓取相应大小的数字图像送给同步调整单元，同步调整单元接收图像分块抓取的数字图像，调整为标准分辨并参照输入的数字图像信号的同步控制调整本单元的输出数字图像信号的输出时间，实现不同同步控制显示单元输出的数字图像信号完全同步。
3.如权利要求1或2所述的全彩LED点阵上同时显示实时多画面的方法，其特征是所述采用显示频率控制技术，实现不同显示单元的输出同步信号精确一致，具体实施分为两步完成，第一步：不同的同步显示控制单元的输出严格锁定多画面动态图像实时控制输出的数字图像信号的场同步信号；第二步：不同显示控制单元输出的场同步延迟根据输入信号的位置相应调整；其中，第一步中场同步锁定方法包括以下三种方式：a、当输入场同步到来时，输出场同步立即变化；b、当输入场同步到来时，输出场同步在显示的前一行或是后一行中选取间隔时间最短的点变化；c、当输入场同步到来时，输出场同步在当前行显示完以后变化。
4.实现权利要求1的全彩LED点阵上同时显示实时多画面方法的装置，其特征是包括多画面动态图像实时控制器和同步控制显示单元，其中多画面动态图像实时控制器接收外部输入的视频信号并经传输总线与同步控制显示单元连接，其中同步控制显示单元包括图像分块抓取单元、同步调整单元和图像编码输出单元，其中传输总线经图像分块抓取单元、同步调整单元与图像编码输出单元连接。
5.如权利要求4所述的全彩LED点阵上同时显示实时多画面的装置，其特征是所述图像分块抓取单元主要由一颗80186控制器和与之连接的视频信号输入模块组成，其中80186控制器接收外部的控制信息设置对应的寄存器来精确裁剪输入的数字图像信号，设置的寄存器包括裁剪的大小、位置信息，视频信号输入模块接收由CLK、DEN、HS、VS、RIN[7:0]、GIN[7:0]、BIN[7:0]组成的数字图像信号，通过DEN、HS、VS同步信号频率查找相应的模式表判断输入数字图像信号的分辨率。
6.如权利要求4所述的全彩LED点阵上同时显示实时多画面的装置，其特征是所述同步调整单元主要由一颗DSP处理模块和与之连接的两颗存储器组成，完成图像的缓存、大小位置的调整、输出同步精确控制，调整后的图像通过CLKIN、IVS、IHS、IDEN同步时钟信号，INBE【2:9】、INGE【2:9】、INRE【2:9】图像信号输出到图像编码输出单元。
7.如权利要求4所述的全彩LED点阵上同时显示实时多画面的装置，其特征是所述图像编码输出单元包括一颗TTL转DVI芯片，接收同步调整单元输出的TTL数字图像信号，该信号包含CLKIN、IVS、IHS、IDEN同步时钟信号，INBE【2:9】、INGE【2:9】、INRE【2:9】图像信号，通过TFP转换为TMDS信号为D_TX2p、D_TX2m，D_TX1p、D_TX1m，D_TX0p、D_TX0m，D_TXCp、D_TXCm四对差分信号，通过P3DVI-I座输出给LED屏幕显示。
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