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多技术共存 处理器产品进入“多元”时代

来源:投影时代 更新日期:2014-07-14 作者:佚名

    拼接处理器作为操作者和大屏幕系统交互的一个重要平台,在大屏幕显示系统中显示出来的各种效果,都是由图像拼接处理器来完成的。拼接控制器的优劣直接决定着整个大屏幕显示系统效果的好与坏,也决定了整套显示系统的功能。

    拼接控制器的发展大致可分为三代

    大屏幕拼接墙广泛应用,推动了拼接技术不断地发展。从90年代出现的第一代PCI工控机架构,到2000年出现第二代FPGA纯硬件式架构,以及最新出现的第三代分布式架构的处理器,每一次技术的推进,都为拼接处理器带来新的功能、新的体验,但是相对于前一代的产品,即使是最新出现的分布式架构处理器,也不能绝对的淘汰前二代产品中的任何一个。

    首先从第一代——PC式处理器产品说起,PC式处理器 使用PCI或PCI-E采集卡接入各种视频信号,使用多头显卡,加上多屏卡辅助,来完成多屏输出,是最早一代的大屏拼接方案。PC式处理器的物理结构是一台高性能的PC主机,性能处决PC机的处理能力,但早期受计算机主板规模和功耗的限制,处理能力有限,为第二代拼接处理器的出现提供了机会。

    第二代拼接处理器基于硬件构架,处理核心是FPGA芯片阵列,具有速度快,并行处理,功能灵活的特点,极大的提高了系统运算速度。有效的使用并行处理技术使得数据得到分散处理,没有了第一代处理器的速度瓶颈,从而可以同时接纳多个高速信号。这是集中式处理器拼接控制器系列与第一代相比,最大的性能优势。

    第二代拼接处理器技术原理简单稳定,多用于单一大屏的工程。但是随着大屏拼接技术的发展,大屏拼接系统工程的规模越来越大,在一个大规模信号显示拼接项目上,拼接处理器底板规模过大成了整个系统的薄弱点,另外,由于自身为纯硬件,无操作系统,不具备任何软件的功能,因此面对当今越来越复杂的拼接环境,在增值应用开发方面,第二代拼接处理器受到其技术结构的限制,困难较多。

    第三代网络分布式处理器结合了前两代处理器的优缺点,以全分散的结构进行工作,同时其通过网络进行数据传输。由输入节点,输出节点和网络交换机组成。输入输出节点的物理位置可以分散在各个地点,数据的处理也分散在各个节点之中,通过网络进行数据的交互,交互机再将这个网络有机的连接,从而实现大屏幕拼接功能。分布式拼接处理器因为使用的是网络的码流打包传输方式,即使其采用和第二代相同的FPGA硬件结构,但因为处理对象由原来的整帧图像变为现在的一个数据包形式,对数据传输和处理的对象也会更加准确和高效,从而方便实现最优化的远距离图像分享和综合显示。

    分布式拼接处理器因为其物理结构的分散,从而使工程的灵活性有了质的飞越,既可以运用在小规模项目快速搭建整套系统,并使其拥有可升级扩展的能力,也可以直接应用在大规模复杂工程中,降低工程难度,丰富功能特点。甚至可以将一个复杂工程拆分为多期分段施工,从而解决了施工中的经费问题。

    不同拼接处理技术各有优势

    以上介绍的三个处理器技术类型,虽然出现的时间有先后,但是至少到目前为止,尚无绝对的淘汰机制,再从第一代PC处理器产品说起,不可否认,当年的选择是PCI,PCI-X总线,单卡最大的采集能力也仅限于两路1080p。不过随着IT技术的发展,现在使用PCI-E,使性能得到了较大幅度的提升,PCI-E-X16单卡可以获得理论上20Gbit带宽,具备采集10路1080p能力,有的主板可以支持多达16个PCI-E-X16插槽,性能十分强劲。同时又因具有操作系统,可以进行后续的应用开发,在一些小规模拼接项目中,具有优势。如蓝宝AMD FirePro W9100专业显卡,采用了目前顶级的28nmGCN架构GPU核心,总计2816渲染单元,核心频率高达930MHz可以实现多达6屏4K输出,震撼表现引领高端风潮。另外,由于融合项目规模一般较小,因此,PC式处理器在融合应用中应用较多。

    虽然,分布式拼接处理器的优势让众多的拼接处理器厂商把目光与焦点都投向了它,但是从厂商的产品推出情况以及产品的应用情况上我们仍可以看到,第二代拼接处理器仍有很大的市场,基于FPGA芯片阵列的处理器仍是不少处理器厂商的主打产品,除了新型的专门从事分布式处理架构的处理器厂商,传统的厂商,大都把分布式拼接处理器作为一个技术分支,是对现有的产品线的补充。

    无论是第二代拼接处理器还是分布式拼接处理器它们的优势都只是相对的。分布式拼接处理器信号输入与输出没有数量限制,可以无限扩展,并支持多显示墙,实现多屏信号共享,多屏联动,多屏内容相互浏览,同时支持网络布线,可以方便的支持大批量IP流监控摄像信号的接入,在新型的安防市场以及位置分散的数字标牌市场优势十分明显。而第二代拼接处理器的纯硬件结构对于分布式拼接处理器即是劣势又是优势,硬件架构限制了其灵活性与规模的扩展,但是却能让它从根本上保证对所有输入视频进行全实时处理和数据一致性,图像没有延迟,无离散化,不丢帧。不仅图像质量出色,还可以避免病毒以及意外断电等带来的风险,在一些对安全有着严格要求且对互动交流要求相对较少的行业与应用里,硬件式拼接处理器仍占主导地位。

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    多元的拼接显示技术推动处理器多元化发展

    现阶段,大屏幕拼接市场包括DLP背投影拼接、前投影边缘融合、LCD液晶技术、PDP等离子技术和LED大屏技术等不同的阵营,这些技术具有各自独特的竞争优势,在应用上也有相对的针对性,这种优势导致大屏厂商如果想要全面满足不同客户的多样需求,就需要适时的推出其它技术类型的产品。而其中最典型的莫过于大屏巨头--巴可、科视了。巴可、科视单拼接产品这一条线就涉及前投影边缘融合、DLP背投影拼接、LCD液晶技术以及LED大屏技术等多个技术门类,几乎可以满足不同用户的所有需求。又如威创、GQY作为传统背投厂商产品线也相继增加了LCD液晶技术与小间距LED技术,还有如彩讯、丰信达等既有DLP背投影拼接产品,也有LCD液晶拼接产品。可见,多种显示技术不光共存在整个行业发展过程中,还共存于单个的企业中,“多元化”成了大屏显示行业发展的一大特色。

    对于处理器,不同的显示技术对于拼接器的要求也不同。如与DLP背投不同,LCD液晶拼接单元大都内置了拼接控制板卡,如无特殊的要求一般不需要用到外接拼接处理器;而前投影边缘融合需要用到具有边缘融合功能的拼接处理器;LED大屏要用到LED视频处理器,多元化的显示技术为多种拼接处理技术存在提供了生存的土壤。

    现在,拼接处理器行业有纯硬件架构、DSP架构、X86架构、ARM架构,集中式和分布式多种产品形态,针对不同的显示技术,都有各有的优势。如PC式图像效果出众,在投影融合应用中占有主导地位。集中式处理器,采用了FPGA加矩阵交换芯片的技术结构,是目前市场销售较多的处理器结构。分布式拼接处理器更多的被用在平板,尤其是液晶拼接产品上;X86架构是中小拼接墙企业最爱的产品;ARM架构的拼接处理器主要应用在分布式系统,其次是小型安防工程上。

    此外,细化到每一显示技术阵营内部,无论是对于DLP背投影拼接、LCD液晶技术还是前投影边缘融合等技术类型的厂商来说大都还没有能力掌控前端显示设备的核心技术,因此如果厂商想要体现自己的与众不同,做出差异化的拼接显示系统,就必须从拼接处理器方面着手,采用不同技术类型的处理器产品不仅可以为显示厂商抢占更多的应用市场提供条件,也是区别于其它品牌,扩大差异化的重要手段。

    可见,在没有形成决对淘汰机制的情况下,无论是选择哪种拼接处理器技术,对于厂商来说都不能形成绝对的领先优势;但是不同技术之间的差异性又不能从根本上消失,因此,现在的拼接处理器厂商往往推出两种或两种以上的技术架构产品来满足不同的客户群体--多元技术共生、或为补充,形成了目前拼接处理器产品多元化繁荣的局面。

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