[发明专利]视频矩阵拼接器及其交换底板

说明书

技术领域

本发明涉及显示控制技术领域，尤其涉及一种视频矩阵拼接器及其交换底板。

背景技术

随着LED技术的发展和用户需求的增长，LED屏幕的尺寸越来越大，分辨率也越来越高。特别是小间距技术的兴起，在常规尺寸或者更小尺寸上就可以实现1080P、4K*2K甚至更高的分辨率。小间距带来了前所未有的显示细腻程度和震撼效果，但也对前端视频源的处理设备要求越来越高。

一方面，传统的视频矩阵切换器的结构如图1所示，其以信号切换为目的，一般均采用矩阵式结构，分为输入板卡、输出板卡及交换板三部分。其中，输入板卡根据视频输入接口的不同，采用不同的专用视频解码芯片例如DVI输入采用TFP401、HDMI输入采用ADV7612等，将输入的视频信号转换为标准的TTL信号，再采用一颗FPGA或其他的专用接口芯片，将TTL信号转换为交换板卡上的视频交换芯片所采用的信号格式例如LVDS输出。输出板卡由接口芯片和视频编码芯片(比如DVI输出采用TFP410、HDMI视频输出采用ADV7511等)组成，将视频交换芯片采用的信号格式例如LVDS编码为特定的接口格式输出。交换板一般采用一颗超大规模FPGA(或专用ASIC芯片)作为视频交换芯片，根据视频切换的需求，将指定输入板卡的视频内容切换至指定的输出板卡，通过编码后输出。以DVI输入为例，输入板卡上的TFP401解码芯片将TMDS信号转换为24bit的TTL信号，通过接口处的FPGA再将TTL信号转换为4对LVDS信号，最终通过连接到交换板的接插件传输至视频交换芯片，完成DVI接口内容的输入。之后，视频交换芯片根据输出的需求，将输入的DVI内容切换到相应的输出板卡，完成信号的切换工作。然后，以VGA输出为例，输出板卡上的FPGA接收来自于视频交换芯片的LVDS信号，将其转换为输出接口芯片例如ADV7123所支持的TTL信号，ADV7123通过内置的高速DAC，将TTL信号转换为标准的VGA视频信号，并通过VGA接口输出。

然而，传统的视频矩阵切换器受限于自身的结构，其存在以下缺点：1)支持的输入、输出接口数目有限，传统的视频矩阵切换器采用的交换信号一般为LVDS信号，对于视频领域常用到的720P信号，一路输入就要使用至少5对差分线(1对时钟及4对数据线)，1080P甚至需要使用10对差分线，这对作为视频交换芯片的FPGA的管脚和传输速率、以及信号完整性具有极大的挑战。以Spartan6系列FPGA为例，管脚最多的型号仅最大支持200对差分输入或输出，这就意味着该芯片最大仅支持十路输入、十路输出的视频交换功能，极大的限制了设备的应用场合；2)功能单一，传统的视频矩阵切换器仅仅具备视频切换的功能，而且受限于解码或者编码芯片的功能限制，部分视频格式根本不能做到很好的兼容，如AV输入接口常见的480i或者576i在部分输出接口上根本不能支持；隔行输入的信号在通过输出板卡输出时仍然是隔行的信号，在用户体验上无法满足高细腻度和流畅度的要求，而且常常还伴随着边缘锯齿，图像闪烁等状况，降低了用户体验；以及3)切换过程生硬、有黑场，传统的视频矩阵切换过程中，由于输入源分辨率的改变，在输出端常常伴随着信号重新识别的过程，这会造成后端显示设备的短暂黑屏，对于一些重要的演播场合，这种情况是绝对不可接受的。

另一方面，常用的视频处理器的结构如图2所示，其通常采用专用的视频处理芯片如STDP8028等，通过STDP8028内置的接收器和高速ADC，实现DisplayPort、HDMI、DVI等数字图像和CVBS、S-VIDEO、VGA等模拟视频的接收，结合外部的存储芯片，内置的Faroudja图像处理引擎实现对输入视频的去隔行、运动检测、无级缩放、PIP、图文叠加等图像处理功能；视频处理器同时能够进行音频的处理并通过外部电路放大输出；处理后的图像数据通过TTL信号输出至DVI编码芯片如ADV7511等，转换成标准的DVI格式，最终通过DVI接口传输。

然而，常用的视频处理器虽然具备丰富的输入接口，能够实现丰富的图像处理、缩放、PIP等功能，但受限于芯片的规模，其输入接口的数目有限，且能够同时处理的图像数目一般不会超过四个；这样的结构极大的限制了视频处理器的应用场合，特别是在对于超大带载的应用场合，则需要多台视频处理器进行拼接，设备之间的连接、参数设置、同步性等均需要专业人员进行细调，操作繁琐且可靠性不佳。

发明内容

因此，为克服现有技术中的缺陷和不足，本发明提出一种视频矩阵拼接器及其交换底板。