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大屏控制系统的技术优化与技术融合
2014/1/21 15:14:00      来源:《中国安防》    作者:叶志龙
国内大屏拼接市场经过多年的发展,目前大屏控制系统出现了多样化的技术融合。本文介绍了基于拼接墙控制系统的技术发展,包括将拼接控制系统与编解码技术、LED显示技术、图像处理技术、智能分析技术等有效融合。所采用的技术不仅局限在控制室这个小系统内的优化,而是针对从信号采集、信号传输到信号显示的大系统级优化。通过系统级的技术融合和解决方案的优化,客户大屏控制系统的设备数量更少,系统故障点更少,信号端到端的延时更小,客户的体验更加丰富。


引言

最近几年,大屏幕拼接屏市场快速增长,年均增长率达到了30%左右。而根据相关市场研究报告,2012年视频监控领域的大屏销售额已经达到整个拼接屏市场的33%以上,并且其市场占比正在逐年递增。未来几年,视频监控仍将是大屏幕拼接市场的主要增长领域之一。海康威视在充分分析了视频监控领域大屏拼接系统特点的基础上,推出了系列大屏拼接解决方案。

一、技术融合概述

传统的大屏拼接方案通常重点关注视频信号的开窗、漫游等功能,而对视频监控系统的图像解码、联网控制、LED显示需求等关注较少。通常图像解码用一套系统,各监控点的联网调度用一套系统,大屏拼接用一套系统,LED条屏显示再用一套系统,图1所示即是传统的拼接系统框图。


1  传统监控室拼接系统

由图1可以看出,整个监控室包含解码子系统、大屏控制子系统、LED控制子系统等多个系统。系统中使用多个厂家的设备和软件,设备种类繁多,设备连接复杂,软件界面不统一。

海康威视大屏拼接系统融合了解码、大屏控制、矩阵联动、LED控制等功能,图2所示是海康威视大屏拼接控制系统。

 


2 海康威视大屏拼接系统

由图2可以看出,海康威视大屏拼接控制系统将传统的控制室设备做了全面的整合,通过单一设备实现了原来多台设备才能实现的功能。海康威视大屏控制系统和传统大屏控制系统的性能对比如表1所示。

1 海康大屏系统与传统大屏系统的对比

功能

传统大屏控制系统

海康威视大屏控制系统

解码

不支持;或者用PC解码,不稳定

支持嵌入式解码,性能稳定

 

虚拟LED技术

不支持,需要额外增加第三方设备来实现

支持,直接在拼接屏上叠加欢迎词等,在不需要的时候可以关闭,节省空间

控制软件

由多个控制软件组成,界面不统一,操作繁杂

统一的控制软件,统一的界面,操作简便

 

 

信号转换

IP数字码流解码后需要将数字信号做DA转换后再送给拼控器,拼控器再将模拟信号做AD转换,增加了图像延时,降低了图像质量

IP数字码流解码后直接通过DVI数字信号格式送给屏幕显示,图像延时小,质量高

连线

复杂

简单

联网控制

不支持

支持

二、技术融合的具体实现

对于中大型大屏项目,海康威视推出了B10系列视频综合管理平台。海康威视视频综合管理平台参考ATCAAdvanced Telecommunications Computing Architecture 高级电信计算架构)标准设计,支持模拟及数字视频的矩阵切换、视频图像行为分析、视音频编解码、集中存储管理、网络实时预览、视频拼接上墙、GIS地图显示等功能,是一款集图像处理、网络功能、日志管理、用户和权限管理、设备维护于一体的电信级视频综合处理交换平台。

1. 全面的高清应用

视频综合平台集成了高清视频监控系统应用中高清编码、高清数字矩阵、高清图像输出、高清图像多级级联控制等功能,实现了高清视频监控从采集、传输、编码、切换控制到显示的全面应用。

2. 无阻塞双交换背板

视频综合平台采用无阻塞背板设计的数字视频高速交换总线和千兆以太网交换总线。数字视频高速交换总线用于传输非压缩的视频数据,保证视频的低延时和高质量的性能,以太网总线用于传输编码后的视频数据,实现视频数据的存储、预览、回放等应用。无阻塞背板设计如图3所示:


视频综合平台双交换构架

双交换技术具有如下特点:

1)支持模拟、数字和网络视音频信号的接入,通过视频综合平台实现视音频信号的大规模集中处理和应用。

2)模拟信号经A/D转换后进入高速交换总线和编码处理,通过高速交换总线,进行视音频信号的矩阵切换和信号无损级联;通过编码芯片编码后进入以太网交换总线,实现视频图像的网络传输和视频存储等应用。

3)数字信号直接进入数字高速交换总线和编码芯片,实现数字视音频信号的矩阵切换和信号无损级联;通过编码芯片编码后经以太网交换总线实现网络视频图像传输和视频存储等应用。

4)网络信号通过以太网总线经解码芯片解码后,切换输出显示。

3. 高性能编解码能力

视频编解码的核心技术是视频压缩算法、SOCDSP+ARM)和FPGA技术。DSP用于对音视频编解码处理, ARM运行嵌入式Linux OS及应用程序,管理各种外设接口,负责数据通信;FPGA主要用于对高清视频接口标准数据与DSP之间进行适配处理。

视频综合平台采用高性能编解码芯片,DSP拥有足够的资源对高清图像数据进行编码运算,能实现高密度的4CIFHD720P1080pUXGA 200万高清图像的25帧编码H.264视频编码。

4. 支持模块化功能组合

视频综合平台采用插拔式模块化、机架式设计,由主机箱(含交换背板)、主控板、冗余电源、插拔式散热模块、级联扩展板、各类视音频输入输出业务板等组成,用户可以安装功能要求灵活配置,也能满足未来功能扩展升级和系统改造的需要。 视频综合平台的模块化典型组成如图4所示:

 

4  视频综合平台组成图

视频综合平台支持业务子板的热插拔,即可以在视频综合平台正常工作时,对子板进行插拔操作,从而提高了视频综合平台的扩展性、灵活性以及对故障的及时恢复能力。

5. 支持多业务接入和平台级集成

视频综合平台支持当前视频监控系统各类业务的接入,包括模拟视音频监控、IP视音频监控、数字视音频监控,支持标清到高清视频监控的应用。

视频综合平台支持大型平台的接入和管理,实现各种应用功能和增值业务。

6. 高集约化与性价比

部署视频综合平台将实现大容量是视音频信号的接入和矩阵切换控制,将实现监控中心机房设备精简和高度集成,将现有常见视频监控系统中的视频矩阵、RGB矩阵、视频编码器、硬盘录像机、大屏拼接器等设备功能集成到视频综合平台。

视频综合平台具有大屏拼接功能,节省了大屏拼接器。可以实现任意图像画面拼接,开窗,漫游等多种组合混合应用。支持多种拼接方式,用户可以根据需求任意切换任意组合且操作简单,在客户端中通过拖动实现轻松配置。

7. 高可靠性

视频综合平台参考ATCA Advanced Telecommunications Computing Architecture 高级电信计算架构)设计,具备电信级稳定性和可靠性,关键模块冗余设计。

电源适配器采用双整流模块,每个模块可以提供最大800W的输出功率,每个模块都可保证视频综合平台的正常运行;同时,在机箱上采用双电源模块接入,保证了视频综合平台运行的可靠性和稳定性。

8. 易扩展性

视频综合平台可通过功能模块进行扩展,实现各种视频接入的业务需求,同时视频综合平台可扩展智能视频分析业务,实现各种智能视频分析功能,如跨线检测、流量统计、进入区域、物品放置拿取等。

支持多台视频综合平台进行级联扩展,扩展模式可采用光纤级联板或IP网络扩展方式。使用光纤级联板将多台视频综合平台进行连接,传输非压缩视频数据,保证了视频低延时和高质量。

9. 快速部署

视频采用视频综合平台能更快速地完成系统的安装、调试和部署,保障项目实施的进度,减少项目实施风险,降低施工和管理成本,如图5所示。

 

综合平台与一般的视频系统部署时间对比

三、产品的多样化

对于大屏系统,不同的客户有不同的应用需求。海康威视除了为客户提供高端解决方案,还为客户提供中小型的解决方案,可以为不同类型的客户量身定制不同的拼接屏解决方案。

对于中等规模的大屏项目,海康威视推出了C10H系列拼控器。该拼控器具有如下特点:支持网络信号源解码并直接拼接上墙显示;所有输入输出子板支持热插拔,更换子板的时候不需要重启设备,方便系统维护;支持输入信号源预览,输入信号源上墙前可以先预览信号源内容,确保信号源上墙操作的准确性;支持虚拟LED技术,为客户节省空间和费用;采用一次缩放处理技术,避免传统拼控器内部二次缩放导致的图像失真;拥有智能告警系统,实时监测系统工作状态,拥有系统工作异常告警、温度超限告警、IP冲突告警、网络异常告警等功能;支持双电源冗余备份,当主电源模块停止工作或者异常时,备份电源模块立即启动,确保设备连续稳定运行。

对于中小型的大屏项目,海康威视推出了6400HD-S系统高清解码拼控器。该拼控器结合中小型客户以解码上墙为主要应用的特点,在传统解码器的基础上开发出了大屏拼接功能。支持大屏拼接、跨屏漫游、图层叠加等功能,兼容各类主流编码格式,解码实时性好。部署简单,扩展容易,为各种监控项目显示上墙提供强有力支持。

四、小结

随着大屏幕显示行业的发展,大屏控制系统正在表现出更多的技术融合趋势,从解码、拼接到LED屏控制、GIS地图显示,再到分布式控制、联网控制等。大屏系统所采用的技术不仅局限在控制室这个小系统内的优化,而是针对从信号采集、信号传输到信号显示的大系统级优化。通过系统级的技术融合和解决方案的优化,客户大屏控制系统的设备数量更少,系统故障点更少,信号端到端的延时更小,客户的体验更加丰富。

 

编辑:张宗蒿
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