大屏显示网络化分布式图像控制系统的技术对比
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摘要：自从大约三年前有大屏幕行业厂家推出网络化分布式图像拼接控制系统以来，近两年大屏幕市场上出现了很多类似的分布式图像控制器，本文主要介绍了台达DVCS分布式图像控制系统与其他控制器的不同技术特点及对比。
所谓网络化分布式图像控制系统，是以IP网络作为信号传输的通道，采用实时影像处理技术，把各种视频信号源（包括RGB信号，视频信号，高清视频，音频信号等）进行压缩编码，把数据打包成能够在以太网上传输的IP码流，显示端接收各种信号码流并实时解码还原成图像进行显示。
分布式图像控制器系统可应用于各行业领域的DLP、LCD拼接显示系统中，实现海量高性能的信号接入处理和大规模的信号显示，包括铁道指挥调度、公安、安防、煤炭、石化、电力、通讯、交通等行业。
网络化分布式图像控制器系统通常由以下部分组成：
（1）信号输入模块：能够将各种不同的视频信号源（包括RGB信号，视频信号，高清信号，音频信号等）实时编码成能够在以太网上传输的IP码流；
（2）显示输出模块：能够接收各种不同的信号源IP流，并实时解码显示；
（3）以太网交换机：根据IP地址把信号的IP码流转发给显示处理器；
（4）控制管理软件：用户通过控制管理软件能够对各个处理器进行控制和设置，对各种信号进行实时开窗显示。
二、网络化分布式图像控制系统的功能要求
作为DLP、LCD大屏拼接显示系统中信号处理显示的核心设备，分布式图像控制器系统至少需要具备以下信号的接入及处理显示功能，才能满足在多种行业中应用：
・计算机RGB/DVI信号：通常需要接入并处理显示几路至几十路RGB/DVI信号，分辨率应支持主流的1，024×768-1，920×1，200。
・模拟视频信号：通常需要接入并处理显示几十路甚至上百路模拟视频信号，例如来自CCTV监控视频矩阵的信号、其他摄像机信号等。
・高清视频信号：通常需要接入并处理显示几路至几十路高清视频信号，例如来自视频会议系统、DVD、高清摄像机信号等，应支持主流1080i、1080p高清。
・IP数字视频信号：在越来越多的行业应用中，要求大屏幕系统可以直接接入并处理显示来自网络的IP摄像头信号，不需要借助第三方视频解码设备。应支持主流的H.264、MJPEG、MPEG-2/4等编码格式，支持CIF、4CIF（D1）、720p、1080p等分辨率解码显示。
・超高分辨率图像信号：在某些特殊行业应用中，要求大屏幕系统可以接入并处理显示超高分辨率的动态图像，例如地理信息GIS、卫星定位GPS、电力监控SCADA、行车调度信号SIG等，应满足至少M行×N列拼接的整屏分辨率像素大小的超高分图像全面显示。
・音频信号：在一些指挥控制室的应用中，要求大屏幕系统可以接入并处理视频、音频信号的同步播放，更好地满足指挥调度、应急指挥的需要。
上述信号基本就是目前大屏幕显示行业应用中涉及的主要信号源，只有能够满足上述信号接入显示的控制器，才能算是合格的、满足应用需要的分布式图像控制器，一些只能接入显示最简单的RGB、视频信号的控制器，使用范围很有限，严格意义上来说并不能算是真正的分布式图像控制器系统。
三、网络化分布式图像控制系统的性能要求
一套真正的网络化分布式图像控制器系统，应该具备以下性能：
・网络分布式架构：网络化分布式图像处理的真正意义在于端到端的独立通道，无论是前端的信号输入模块，还是后端的显示输出模块，都应该是相互独立的设备，每一个信号输入设备只对应1个信号源，每一个显示输出设备只对应1个显示单元，这样才能保证每一路信号的实时处理和显示。
・网络化影像传输：所有的视频信号源，包括RGB信号，视频信号，高清视频信号，音频信号等，均被编码为统一的码流格式，在以太网上传输，所有影像码流通过以太网交换机实现与显示输出模块灵活连接。
・采用高性能图像处理：采用高性能DSP和FPGA作为图像处理平台，实现实时影像处理和显示。采用嵌入式计算平台，具有高性能、高可靠度、低功耗等优点，真正适合监控大屏幕系统对安全性和可靠性的高要求。
・采用自主编码算法：采用专为拼接显示系统设计的自主专用编码格式，实现对各种视频信号的全兼容和超低延迟影像显示，实现精确的同步拼接显示。
・所有信号实时显示：所有信号窗口可任意大小、任意位置、任意叠加，单屏内能够同时处理显示多路实时视频/RGB信号，能同时显示的信号越多，表明该产品的性能越强大。
・高性能与高可靠度：某个输入/输出设备出现故障并不影响其他设备信号显示及控制系统的正常运行，所有输入/输出设备均支持现场快速更换，系统可自动识别新的处理器设备并投入运行，使故障维护时间缩到最短。
・管理软件功能完备：支持多种信号源管理，支持多路信号实时预览和大屏幕上所有视窗实时回显，支持信号源组播，实现在多个拼接墙上同步实时播放，支持多级权限管理，支持多用户操作控制等。
各厂家的分布式控制器系统由于采用的技术不同、码流格式不同，在信号接入、处理显示能力等性能方面存在较大差异。有些厂商用JPEG或H.264编解码器制作的控制器，从本质上来讲不是真正的分布式图像控制器系统，而只是一种网络化信号传输显示产品。
四、台达DVCS分布式图像控制系统与其他分布式控制器技术对比
项目 台达DVCS分布式图像控制系统 其他厂家分布式控制器
系统
架构 基于以太网，由信号输入处理器、显示输出处理器、控制管理服务器和交换机组成，通过网络线缆连接。
DVCS系统中所有输入、输出处理器具有通用性，系统扩展时不需更换任何设备，只需增加数量即可。 基于以太网，由信号输入服务器或采集盒、显示服务器或多屏控制器、管理服务器和交换机组成，通过网络线缆连接。
系统中各种服务器分为多种不同规格，对应于不同规模的拼接墙，系统扩展时需要更换服务器设备。
信号输
入模块 信号输入处理器：采用1U嵌入式系统。
特点：嵌入式处理器的特点是性能稳定、处理速度快、故障率低、功耗低；无常见PC故障。
高效压缩，信号实时处理。
在用户信号源处就近安装；扩展灵活。 信号输入服务器：采用工控机架构，通过插入RGB采集卡、视频采集卡输入信号，采集能力有限。
缺点：采用工控机架构，本质上是集中式处理，容易出现常见PC故障；所有信号通过PCI总线处理，当输入信号分辨率较大或数量多时，帧速率下降。
体积较大只能安装在机柜中，需要较长的RGB/DVI线缆连接。
信号输
出模块 显示输出处理器：采用1U嵌入式系统。
可内置于单元，DVI线缆最短连接，信号质量最佳。
特点：嵌入式处理器的特点是性能稳定、处理速度快、故障率低、功耗低。 显示服务器或多屏控制器：采用工控机架构，通过多屏显卡输出。
缺点：采用工控机架构，本质上是集中式处理，容易出现常见PC故障；所有信号通过PCI总线处理，当信号分辨率高或通道多时，帧速率下降。
体积较大只能安装在机柜中或底座中，需要较长的RGB/DVI线缆连接，影响信号质量。
超高分
图像
信号 可实现超高分辨率图像上屏显示，支持1，0240×7，680分辨率。 特点：高效压缩，信号实时处理显示；支持Windows、Unix多种应用平台超高分辨率图像信号处理显示。 大部分厂家不具备；
有的采用软件抓屏方式；缺点：须在用户计算机上安装客户端软件，耗费计算机CPU资源，影响计算机系统性能和稳定性；支持显示的图像分辨率有限。
IP视频
信号 可支持H.264、MPEG-2/4等压缩标准的IP视频直接接入和处理显示，兼容主流厂商IP摄像机；可提供720p、1080p、D1高清画质；IP视频窗口可任意大小、位置、叠加显示。 大部分厂家不具备。
有的厂家采用CCTV监控行业流媒体软件解码，不具有自主编解码；缺点：IP视频只能在单屏内以1、4、9或16画面显示，不能与RGB、视频叠加。不支持1080p高清。
音频
信号 可直接编解码音频信号，接入DVCS分布式控制系统，不用单独布设音频线缆。 不具备。
信号
共享
显示 DVCS控制系统内信号可以远距离传输，实现多处异地显示屏的信号互通共享显示；多个DVCS系统之间通过网络连接，可以实现多个系统间信号的远程异地互通共享显示。 不具备。
控制管
理软件 只在一台DVCS控制服务器中安装软件，故障可能性低；
同一控制界面统一操作，简捷直观。 每台信号输入服务器和显示服务器或多屏控制器均需安装软件，故障可能性高。
需要多种软件配合工作，操作复杂度高。
冗余及
扩展 信号输入/输出处理器采用嵌入式系统，可即插即用。
增加新的信号源或显示输出时只需添加相应输入/输出处理器，不需更换任何已有设备，不需改动软件，扩展成本低。 信号输入服务器和显示服务器或多屏控制器不支持即插即用。
系统扩展需更换设备，需改动软件；扩展成本相对较高。