[发明专利]计算机集群拼接显示系统中图形信号的同步方法及同步卡

说明书

技术领域

本发明涉及计算机图形处理领域，更具体地，涉及一种计算机集群拼接显示系统中图形信号的同步方法及同步卡。 

背景技术

近年来，在虚拟现实、工程设计、地理空间信息可视化等领域，有越来越多的系统使用多显示器或多投影机显示超高分辨率、超大面积的图形。这类系统往往需要很高的数据处理能力以及对图形的处理能力，计算机集群系统可以提供这类系统所需要的高性能，将超高分辨率图形生成的任务分布在多台计算机上来完成。集群系统还具有可扩展性和模块化的特点，具有很高的灵活性和较高的性价比。在这些系统中，需要解决的一个关键问题是，如果将超高分辨率图形生成的任务按照屏幕区域分配给集群系统中的多台计算计来完成，如何使产生于多台计算机的多个图形输出信号在构成单一的超高分辨率图形时做到平滑无缝，而不会因各显示卡的输出帧率和同步信号相位的不同而产生画面撕裂等问题，此外，有些系统还要求输出的计算机图形信号与一个电视图像信号同步，这也是普通计算机显示系统不能实现的。 

目前，少数高端的计算机显示卡提供了外同步的功能，使显示卡的输出定时与外部参考信号一致，通过在集群中所有的计算机中都使用这样的显示卡，可以生成平滑无缝的单一超高分辨率图形，但是这类显示卡都是高端的专业显示卡，价格昂贵，对计算机的配置要求也比较高，增加了系统的成本，而且，由于系统中的计算机只能使用专用的显示卡，因此不能充分利用现有的通用计算机资源。 

此外，在对图形质量要求不高的应用环境中，有些系统还通过软件方法实现各计算机新输出帧的帧率大体一致，不考虑相位问题，各计算机输出的每帧图形也不能保证属于同一画面，这样的系统不可避免会出现画面撕裂的问题，其应用受到很大限制。 

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种计算机集群拼接显示系统中图形信号的同步方法及同步卡，能够解决现有技术中存在的当多台计算机同时生成单一超高分辨率图形时，无法使各台计算机输出的图形信号精确同步的问题。 

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的： 

一方面，提供了一种计算机集群拼接显示系统中图形信号的同步方法，包括：接收集群中各计算机显卡输出的图形信号，并将各图形信号转化成数字图形数据流；控制模块根据同步接收逻辑将各图形数据流写入相对应的先入先出FIFO存储器，并根据同步输出逻辑，基于系统的输出同步信号及时钟信号，将图形数 据流从FIFO存储器中读出；将读出的各图形数据流转化成图形信号后输出至相对应的显示设备。 

优选地，所述根据同步接收逻辑将各图形数据流写入相对应的先入先出FIFO存储器，包括：当FIFO存储器中的图形数据量达到预设的上阈值时，在输入图形信号的垂直逆程期间，控制模块向计算机主机发送暂停中断申请，并禁止向FIFO存储器写入新的图形数据，此后，FIFO存储器中的图形数据量逐渐减少，当图形数据量低于预设的重启阈值时，控制模块向计算机主机发送重启中断申请，并允许向FIFO存储器写入新的图形数据。 

优选地，所述根据同步输出逻辑，基于系统的输出同步信号及时钟信号，将图形数据流从FIFO存储器中读出，包括：当集群中的某个FIFO存储器中的图形数据量低于预设的下阈值时，与该FIFO存储器对应的控制模块读出当前帧的全部图形数据后，重新将读指针置于该帧的开始处，重复播出该帧，同时，在播出重复帧之前的播出图形信号的垂直逆程期间，与该FIFO存储器对应的控制模块会向其他所有的控制模块发送重复帧脉冲，其他所有控制模块也将读指针置于之前已播出帧的开始地址处，在接下来的一帧时间内，重复播出之前播出的一帧。 

优选地，在接收集群中各计算机显卡输出的图形信号之前，该方法还包括：每台计算机主机对自身需要生成和播出的图形帧进行顺序编号。 

优选地，在所述控制模块向计算机主机发送暂停中断申请之后，该方法还包括：计算机主机响应暂停中断申请，暂停播出新的图形帧，记录最新的已播出图形帧的编号。 

优选地，在所述向计算机主机发送重启中断申请之后，该方法还包括：计算机主机响应重启中断申请，重新向计算机显卡发送新的图形帧，新的图形帧的编号为暂停前播出的最后一个图形帧的编号加一。 

优选地，同步信号及时钟信号是由主定时生成模块基于参考视频输入信号或者自身时钟自由运行而生成的，并将同步信号及时钟信号发送给与之对应的控制模块。