CN110139050A - 一种能兼容超高清视频的多画面拼接处理方法及装置 - Google Patents

Abstract

一种能兼容超高清视频的多画面拼接处理方法及装置，方法包括对视频画面的：高清视频转换、超高清视频转换、超高清视频多画面处理、超高清视频画面分割和输出及高速信号传输和***控制。所述装置包括高清视频转换模块、超高清视频转换模块、超高清视频多画面处理模块、超高清视频画面分割模块和输出模块、高速信号传输和***控制模块及电源模块。本发明能支持任意清晰度（UHD、HD或SD）视频信号的接收，且能对任意分辨率格式（4K2K或2K1K等）的视频图像进行多画面处理，且能对超高清分辨率格式的视频图像进行任意的画面分割和输出。

Description

一种能兼容超高清视频的多画面拼接处理方法及装置

技术领域

本发明涉及电子视频技术领域，特别涉及电子视频技术中不同分辨率格式的视频信号的接入、处理和输出最后组合一起拼接成一幅完整大画面的相关技术。

技术背景

随着视频技术的发展，目前超高清视频（比如3840×2160p@60Hz分辨率格式）越来越普及。而同时，也仍存在大量的高清（比如1920×1080p@60Hz分辨率格式）和标清（比如720×576i@50Hz）视频信号源于各种显示应用场合。（以下有些地方，把超高清视频简写为UHD，把3840×2160p@60Hz或4096×2160p@60Hz等超高清分辨率格式，简写为4K2K@60Hz 。而同样，有些地方，把高清视频简写为HD，而把1920×1080p@60Hz或2048×1080p@60Hz等高清分辨率格式，简写为2K1K@60Hz。而同样，有些地方，把标清视频简写为SD）。由此，对于很多显示应用，则需要专门的视频处理设备以支持对上述各种不同分辨率格式的视频信号的接入、处理和输出。特别是小间距LED显示屏应用，经常需要多块小分辨率的LED子屏拼接在一起组合成一块非常高分辨率的大LED显示屏，然后在这块大LED显示屏上开出多个显示窗口的来显示多路输入视频图像。这类视频处理设备，我们通常称作多画面拼接处理器。

目前，通常的多画面拼接处理设备，其接收要么不能支持到超高清视频信号，要么不能对超高清视频图像进行多画面处理（开多窗口画面显示、多画面叠加、画面边框显示、叠加画面无缝交换叠加次序等），要么不能对超高清视频图像进行任意的画面分割和输出。

发明内容

针对以上现有技术的不足，本发明提出一种能兼容超高清视频（UHD）图像的多画面拼接处理方法，以及相应的装置，使得其能支持任意清晰度（UHD、HD或SD）视频的接收，且能对任意分辨率格式（4K2K或2K1K等）的视频图像进行多画面处理（开多窗口画面显示、多画面叠加、画面边框显示、叠加画面无缝交换叠加次序等），且能对超高清分辨率格式的视频图像进行任意的画面分割和输出。

本发明目的可以通过以下技术方案实现，一种能兼容超高清（UHD）视频的多画面拼接处理方法，包括：

1）、高清视频转换：即将接收到的各种类型的高清视频信号及1920×1080p @60Hz以下分辨率格式的视频信号归一化转换和处理，即类型转换和分辨率格式转换；其中类型转换为，将SDI/HD-SDI/3G-SDI 、DVI、HDMI和VGA视频信号转换成TTL或V-BY-ONE 线路信号形式；分辨率格式转换为，将各种高清视频信号及1920×1080p @60Hz以下分辨率格式的视频信号转换成1920×1080p@60Hz的高清分辨率格式；

2）、超高清视频转换：即将接收到的各种类型的超高清视频信号及3840×2160p@60Hz以下分辨率格式的视频信号归一化转换和处理，即进行类型转换和分辨率格式转换；其中类型转换为，将12G-SDI、DP或HDMI视频信号转换成TTL或V-BY-ONE 线路信号形式；分辨率格式转换为，将各种超高清视频信号及3840×2160p@60Hz以下分辨率格式的视频信号转换成3840×2160p@60Hz的超高清分辨率格式；

3）、超高清视频多画面处理：即将经高清视频转换及超高清视频转换的视频信号的每路视频信号进行开窗显示，各窗口画面在4K2K分辨率范围内任意设定大小和位置，任意设定叠加次序，并无缝交换叠加次序；

4）、超高清视频画面分割和输出：即将经超高清（UHD）视频多画面处理的视频信号，在每路输出的4K2K画面内容范围内，任意截取一矩形局部，并进行任意的放大或缩小处理，并在2K1K画面范围内的任意位置输出，由此而实现大画面的拼接；

5）、高速信号传输和***控制：即对各处理模块之间的高速视频信号的传输连接，对各处理模块的参数调整和设置以及统一的运行控制和状态监测。

一种能兼容超高清视频的多画面拼接处理装置，其所述包括：

高清视频转换模块：用以将各种类型的高清视频信号及1920×1080p @60Hz以下分辨率格式的视频信号归一化转换和处理，主要包括类型转换和分辨率格式转换。其中类型转换即为把SDI/HD-SDI/3G-SDI 、DVI、HDMI和VGA等视频信号转换成TTL或V-BY-ONE 线路信号形式，分辨率格式转换即为把各种高清视频信号及1920×1080p@60Hz以下分辨率格式的视频信号转换成1920×1080p@60Hz的高清分辨率格式；

超高清视频转换模块：用于将各种类型的超高清视频信号及3840×2160p@60Hz以下分辨率格式的视频信号归一化转换和处理，主要包括类型转换和分辨率格式转换。其中类型转换即为把DP、HDMI等视频信号转换成TTL或V-BY-ONE 线路信号形式，分辨率格式转换即为把各种超高清视频信号及3840×2160p@60Hz以下分辨率格式的视频信号转换成3840×2160p@60Hz的超高清分辨率格式；

超高清视频多画面处理模块：用于将经高清视频转换及超高清视频转换的视频信号的每路视频信号进行开窗显示，各窗口画面在4K2K分辨率范围内任意设定大小和位置，任意设定叠加次序，并无缝交换叠加次序，最后以V-BY-ONE高速线路输出处理好的多画面；

超高清视频画面分割模块和输出模块：用于将将经超高清（UHD）视频多画面处理的视频信号，在每路输出的4K2K画面内容范围内，任意截取一矩形局部，并进行任意的放大或缩小处理，并在2K1K画面范围内的任意位置输出，由此而实现大画面的拼接；

高速信号传输和***控制模块：用于实现各处理各模块之间的高速视频信号的传输连接，对各处理模块的参数调整和设置，以及统一的运行控制和状态监测；

电源模块：用于为上述各模块提供电源。

进一步的，所述的一种能兼容超高清（UHD）视频的多画面拼接处理装置，其1个高清视频转换模块的输出接至超高清视频多画面处理模块的其中1路输入，1路超高清视频转换模块的输出接至超高清视频多画面处理模块的其中另1路输入，超高清视频多画面处理模块的输出接至超高清视频画面分割处理模块的输入。

进一步的，所述的一种能兼容超高清（UHD）视频的多画面拼接处理装置，其各级处理模块处理后的输出视频信号经由矩阵交换或分配后接至对应的下一级模块的输入。

进一步的，所述的一种能兼容超高清（UHD）视频的多画面拼接处理装置，根据需要把一个以上高清视频转换模块，一个以上超高清视频转换模块和1个超高清（UHD或4K2K@60Hz）视频多画面处理模块设计成一个独立模块。

进一步的，所述的一种能兼容超高清（UHD）视频的多画面拼接处理装置，其高速信号传输和***控制模块对高速V-BY-ONE 信号进行1：P 的分配，从而可在该模块上设置P块超高清视频画面分割处理和输出模块，从而扩展出更多的输出，拼接成更大分辨率的显示屏幕。

进一步的，所述的一种能兼容超高清（UHD）视频的多画面拼接处理装置，根据需要，将一个以上高清视频转换模块、一个以上超高清视频转换模块、1个超高清视频多画面处理模块、一个以上超高清视频画面分割处理和输出模块和高速信号传输和***控制模块，部分或全部设计成在一起，成为一种新的功能模块。

本发明的优点在于能支持任意清晰度（UHD、HD或SD）视频信号的接收，且能对任意分辨率格式（4K2K或2K1K等）的视频图像进行多画面处理（开多窗口画面显示、多画面叠加、画面边框显示、叠加画面无缝交换叠加次序等），且能对超高清分辨率格式的视频图像进行任意的画面分割和输出。

附图说明

图1为本发明的超高清视频的多画面拼接处理原理示意图；

图2为本发明的多画面开窗叠加和4K2K画面分割原理示意图；

图3为本发明的图超高清视频的多画面拼接处理装置的***架构示意图；

图4为本发明的高清视频转换模块原理示意图；

图5为本发明的超高清视频转换模块原理示意图；

图6为本发明的超高清视频多画面处理模块原理示意图；

图7为本发明的超高清视频画面分割模块原理示意图；

图8为本发明的分割画面输出模块原理示意图。

具体实施方式

本发明的一种兼容超高清视频（UHD）图像的多画面拼接处理方法，包括：高清视频的转换：即把各种不同类型和分辨率格式的高清和标清视频图像归一化处理成一设定的高清分辨率格式的视频图像（比如1920×1080p@60Hz分辨率格式）。由此，来实现对多种不同类型的视频源（DVI、HDMI、SDI/HD-SDI/3G-SDI、VGA等）和各种不同分辨率格式的高清或标清视频信号的接入。

目前，存在各种不同的高清或标清视频。可以分为模拟和数字，比如：CVBS、VGA为模拟视频视频，DVI、HDMI或SDI 为数字视频。首先，我们需要把模拟视频都通过ADC采集，进行模数转换，然后通过数字图像处理技术（隔行转逐行处理、分辨率放大或缩小处理、帧频变换处理等），生成一设定的统一的视频格式（统一的分辨率格式）的图像输出。对于数字视频，比如SDI 为串行数字视频，我们需要首先进行接收解码，转换为并行数字视频。然后，同样为通过数字图像处理技术（隔行转逐行处理、分辨率放大或缩小处理、帧频变换处理等），生成一设定的统一的视频格式（统一的分辨率格式）的图像输出。该模块，不管前面接收到的是何种类型的视频图像，或何种分辨率格式的视频图像，最后都处理成一设定的高清分辨率格式（比如1920×1080/60Hz）。由此实现对多种视频的兼容接收，而且简化了后面多画面处理模块对各种输入视频格式的适配。

超高清视频的转换：即把多种不同类型和分辨率格式的超高清、高清和标清视频图像归一化处理成一设定的超高清分辨率格式的视频图像（比如3840×2160p@60Hz分辨率格式）。由此，来实现对多种不同类型的视频源（HDMI、DP等）和各种不同分辨率格式的超高清、高清或标清视频信号的接入。

目前，存在各种不同的标清、高清或超高清的数字视频。需要通过数字图像处理技术（隔行转逐行处理、分辨率放大或缩小处理、帧频变换处理等），生成一设定的统一的视频格式（统一的分辨率格式）的图像输出。该模块，不管前面接收到的是何种类型的数字视频图像，或何种分辨率格式的视频图像，最后都处理成一设定的超高清分辨率格式（比如3840×2160/60Hz）。由此实现对多种数字视频的兼容接收，而且简化了后面多画面处理模块对各种输入视频格式的适配。

超高清视频多画面处理：其首先接收若干个高清视频转换的输出和若干个超高清视频转换的输出，并接着对接收到的每个视频单独开窗口显示。开出的每个窗口画面可在4K2K输出分辨率范围内任意设定输出的大小和位置。且多个窗口画面间可任意叠加，多个窗口画面间无缝或淡入淡出交换叠加次序。

超高清视频多画面处理，首先采用多个独立的图像通道，来接收多路输入视频图像，然后对各路视频图像分别进行图像的压缩处理，接着进行帧频变换处理（以4帧图像向DDR 存储器写入或读出，写入时以输入视频的帧频同步，而读出时，则以输出图像的帧频同步，写入和读出进程不同步时，则进行读写仲裁），然后再进行图像的放大处理。最后再把各路输出图像进行叠加。

超高清视频画面分割和输出处理：其首先接收前级超高清视频多画面处理的4K2K输出，并截取4K2K分辨率范围内的任一局部画面（矩形窗口），以设定的2K1K输出分辨率格式输出截取的画面。输出的画面可在设定的2K1K输出分辨率范围类任意设定大小和位置。

如图2所示， “超高清（UHD）视频画面分割和输出模块”的输出① 以2K1K的分辨率格式输出图像，输出图像的大小和位置可以在2K1K范围内任意设定。而且，该输出① 的图像，是可以在“超高清（UHD）视频多画面处理”模块输出的4K2K图像里的任意大小和位置进行截取，如图2所示的编号① 的虚框。当截取的图像宽度小于输出图像的宽度时，则由该模块进行水平放大处理。相反，当截取的图像宽度大于输出图像的宽度时，则由该模块进行水平缩小处理。 同理，对截取图像的高度，也是相应的放大或缩小处理方式。上述各输入截取和输出图像的大小和位置参数，均通过主控软件，按照预定的通讯协议，向对应模块发送。各模块接收到各自的设置参数后，即进行相应的图像调整。

高速信号传输和***控制：高速信号传输，实现“高清视频转换”到“超高清视频多画面处理” 、 “超高清视频转换”到“超高清视频多画面处理” 、“超高清视频多画面处理”到“超高清视频画面分割处理” 、“超高清视频画面分割处理”到“输出处理” 等之间的高速数字视频信号的连接。***控制则实现对整个***各组成部分的统一控制，各组成部分的相关设置和调整。

通常，1路2K1K/60Hz的高清视频需要2对3G的高速LVDS传输线，而1路4K2K/60Hz则需要8对3G的高速LVDS传输线。如图3所示，本装置的4K2K视频均采用了V-BY-ONE 高速信号传输方式，进行相应模块之间的视频图像的传输。而***控制背板与各被控模块之间，主要采用了RS-485 串行通讯控制方式。***背板的各被控模块均由背板ID识别线分配了指定的通讯识别号（ID 号）。***控制背板通过串口通讯，向各被控模块发送各种控制命令和调整数据。而且，可以读取指定被控模块的各种状态数据和设置参数。由此，***控制背板实现了对整个装置***的统一控制。

如图1所示，本发明的一种兼容超高清视频（UHD）图像的多画面拼接处理装置，包括：高清视频转换模块，超高清视频转换模块，超高清视频多画面处理模块，超高清视频画面分割和输出模块，高速信号传输和***控制模块及电源模块。

其中高清视频转换模块，接收不同类型（比如DVI、HDMI、SDI/HD-SDI/3G-SDI或VGA）和不高于高清分辨率格式的多种视频信号，并把他们都归一化处理成一设定的2K1K分辨率格式，以TTL（或LVTTL）线路信号的方式输出至后级超高清视频多画面处理模块。

可选地，上述高清（HD）视频转换模块也可以LVDS 线路信号的方式输出图像数据至一数据转换模块，该转换模块或者把LVDS信号转换为TTL（或LVTTL）信号，或把LVDS信号转换成V-BY-ONE 信号，从而接至后级超高清视频（UHD）多画面图像处理模块。

上述超高清（UHD）视频转换模块，可接收不同类型（比如DP、HDMI等）和不高于超高清分辨率格式的多种视频信号，并把他们都归一化处理成一设定的4K2K分辨率格式，以TTL（或LVTTL）或V-BY-ONE线路信号的方式输出至后级超高清视频多画面处理模块。

超高清（UHD）视频多画面处理模块，以TTL 或V-BY-ONE线路信号方式，接收多路前级视频转换模块输出的高清视频或超高清视频率，并进行多画面显示处理。若接收2路高清视频转换模块的输出图像和2路超高清视频转换模块的输出图像，则能对应显示出4个窗口画面，且可对这4个窗口画面在4K2K分辨率格式范围内任意设置窗口的大小和位置，并任意叠加和无缝或淡入淡出交换叠加次序。

如附图2所示，2路高清视频转换“HD转换-A”、 “HD转换-B”和2路超高清视频转换“UHD转换-C”、 “UHD转换-D”的输出，输入至“超高清（UHD）视频多画面处理”模块，“超高清（UHD）视频多画面处理”模块在4K2K 分辨率格式内，分别给输入的每路转换视频设定一个显示窗口，包括窗口的大小和位置，由此，各路转换视频分别在各自的显示窗口内显示。

“超高清（UHD）视频多画面处理”模块可以同时生成4个显示窗口，对应显示出4个窗口画面：Pic-A、Pic-B、Pic-C、Pic-D 。这4个画面窗口，可以相互间有叠加。4个窗口图层共有24个叠加组合，对应叠加值为从0到23 。软件只须发送叠加值给超“高清（UHD）视频多画面处理”模块，其则按对应叠加值排列4个窗口图层的叠加顺序。比如，我们定义叠加值=0，对应叠加顺序为：Pic-A > Pic-B > Pic-C > Pic-D ,即：Pic-A 位于顶层，Pic-D 位于底层。而如图2所示，叠加值为23，对应叠加顺序为：Pic-D > Pic-C > Pic-B > Pic-A ,即：Pic-D 位于顶层，Pic-A 位于底层。

超高清（UHD）视频画面分割和输出模块，以V-BY-ONE线路信号方式接收前级超高清视频多画面处理模块输出的4K2K分辨率格式的超高清图像。其以V-BY-ONE线路信号方式输出多至4路高清视频，且每路输出均可截取输入的4K2K画面内的任意一局部（矩形窗口），且每路输出图像的大小和位置可在高清分辨率格式（如：2K1K）范围内任意设置。

如图2所示， “超高清（UHD）视频画面分割和输出模块”的输出① 以2K1K的分辨率格式输出图像，输出图像的大小和位置可以在2K1K范围内任意设定。而且，该输出① 的图像，是可以在“超高清（UHD）视频多画面处理”模块输出的4K2K图像里的任意大小和位置进行截取，如图2所示的编号① 的虚框。当截取的图像宽度小于输出图像的宽度时，则由该模块进行水平放大处理。相反，当截取的图像宽度大于输出图像的宽度时，则由该模块进行水平缩小处理。 同理，对截取图像的高度，也是相应的放大或缩小处理方式。上述各输入截取和输出图像的大小和位置参数，均通过主控软件，按照预定的通讯协议，向对应模块发送。各模块接收到各自的设置参数后，即进行相应的图像调整。

可选地，本装置若再配置V-BY-ONE信号分配模块，对超高清视频多画面处理模块输出的V-BY-ONE 信号进行1：P 的复制，则可对应配置P块超高清视频画面分割模块，则可支持多达到4P路高清视频输出，接至4P个显示子屏。从而实现更多数量的显示子屏幕拼接成一个更大的显示大屏幕。

根据本公开的一种兼容超高清（UHD）视频图像的多画面拼接处理方法和对应的一种兼容超高清（UHD）视频图像的多画面拼接处理装置，可实现从超高清分辨率格式向下兼容的不同分辨率格式和不同视频类型的多路视频信号的接收，在至少一个，多至4个画面显示窗口中分别显示。每个窗口画面均能在超高清4K2K分辨率格式范围任意设置大小和位置，并能任意叠加，且能无缝或淡入淡出交换叠加次序。同时，该装置通过装置P（P≥1）个超高清视频多画面处理和输出模块，还能支持多达4P路高清视频输出，每路输出均可截取超高清4K2K分辨率画面的任意一局部（矩形窗口），且每路输出图像的大小和位置可在高清分辨率格式（如：2K1K）范围内任意设置。由此连接多达4P个的显示子屏幕拼接组合成一个更大的显示大屏幕。从而最终实现：在一块拼接组合而成的超高分辨率的显示大屏幕上显示出多个任意大小位置和叠加顺序的兼容超高清（UHD）视频信号源的窗口画面。

下面将结合附图对本发明实施例中的技术方案进一步地描述。

如前所述，为了兼容UHD、HD 和SD不同分辨率格式，以及不同类型的视频信号的接收和多画面处理，我们首先通过一高清视频转换模块，来实现对不同类型和各种分辨率格式不超过高清分辨率格式的视频的采集和处理，最后以设定的一高清分辨率格式输出。如图4所示，本公开实施例选用了ST公司生产的FLI32626 专用视频图像处理芯片来实现高清视频转换。FLI32626芯片，可直接接收DVI、HDMI-1.3、VGA等高清和标清视频信号，以及SDI解码芯片输出的TTL 图像数据，然后进行分辨率格式变换（放大或缩小）、隔行转逐行和帧率变换等处理，最后以设定的输出分辨率格式（如：1920×1080p@60Hz）输出图像。本实施例设计由FLI32626直接输出TTL图像数据至后级的超高清多画面处理模块。根据需要，也可采用THCV217转换芯片，把TTL数据转换成V-BY-ONE 线路信号，再接至后级超高清多画面处理模块。

同时，我们通过一超高清视频转换模块，来实现对不同类型和各种分辨率格式不超过超高清分辨率格式的视频的采集和处理，最后以一设定的一超高清分辨率格式输出。如图5所示，本公开实施例选用了REALTEK公司生产的RTD2795专用视频处理芯片来实现超高清视频转换。RTD2795芯片，可直接接收1路DP1.2 和2路HDMI2.0 等超高清视频信号。该芯片内置DDR3。该芯片能对接收到的视频图像进行分辨率格式变换（放大或缩小）、隔行转逐行和帧率变换等处理，最后以设定的一超高清分辨率格式（如：3840×2160p@60Hz）输出图像。RTD2795直接以V-BY-ONE线路信号的连接方式接至后级“超高清视频多画面处理模块” 。

通过高清视频转换模块和超高清视频转换模块，我们不仅扩展了“超高清视频多画面处理模块”接收视频信号的数量，而且大大简化了“超高清视频多画面处理模块”处理各种不同分辨率格式（包括隔行转逐行）的处理难度（只接收2种固定分辨率格式，且均为逐行） ，使得“超高清视频多画面处理模块”实现多窗口画面任意大小和位置的开窗显示、窗口画面任意叠加成为可能。

图6是本公开实施例中“超高清视频多画面处理模块”的原理框图。我们选用了i-Chip 公司生产的4K 视频处理芯片IP00C331 作为超高清多画面处理芯片。该芯片能同时接收最多4路4K2K/60Hz 视频图像，其外挂有4颗DDR3存储器，其内布局有8个输入输出图像通道，内置有8个2K2K缩放处理引擎（Scaler）， 由此可同时处理4个4K2K 视频图像，并分别以窗口画面显示出来。4个窗口画面可在4K2K分辨率范围内任意设置窗口的大小和位置，如图2所示。

本公开实施例“超高清视频多画面处理模块”设计为接收2路2K1K/60Hz 视频图像（TTL 线路信号），和2路4K2K/60Hz 视频图像（V-BY-ONE线路信号，分别为VBO-RX1和VBO-RX2）。一共4路输入视频，对应为4个窗口画面。

本公开实施例“超高清视频多画面处理模块”输出2路4K2K/60Hz 视频图像（V-BY-ONE 线路信号，分别为VBO-TX1 和VBO-TX2），这2路4K2K/60Hz 视频图像完全相同。本公开实施例可装插2块“超高清视频画面分割和输出模块”，则VBO-TX1接至第1块“超高清视频画面分割和输出模块”，VBO-TX2接至第2块“超高清视频画面分割和输出模块” 。

本公开实施例“超高清视频多画面处理模块”设计有一MCU，采用了PHILIPS 公司生产的LPC1226微控制芯片。该MCU主要用作：1）对外接收***控制模块的命令，并返回***控制模块需要的各种数据；2）对内，主要对IP00C331进行相应的控制、设置和调整，并读取需要的寄存器值。本公开实施例“超高清视频多画面处理模块”还设计有一CPLD，采用了INTEL公司生产的EPM240，主要用来实现一些逻辑控制，提高该模块的应用灵活性。如果该模块应用功能确定固定，该CPLD可不用。

图7是本公开实施例中“超高清视频画面分割处理模块”的原理框图。该处理模块与“超高清视频多画面处理模块”的硬件基本相同，只是软件配置不同。其中，输入端，配置为只从VBO-RX1 接收前级输来的1路4K2K/60Hz 视频图像。而输出端，配置为输出4路2K1K/60Hz 视频图像。该4路输出，每路均可在该模块接收到的4K2K 图像范围内，任意截取一矩形局部画面，如图2中虚线矩形框所示。同时，该4路输出，每路均可在2K1K输出分辨率格式范围内，任意设置输出的大小和位置，如图2所示。

图8是本公开实施例中“分割画面输出模块”的原理框图。其接收前级“超高清视频画面分割处理模块”输出的4路2K1K/60Hz 视频图像（V-BY-ONE 线路信号传输方式） 。其中VBO-RX11/RX12 对应第1路2K1K/60Hz 视频图像，VBO-RX13/RX14 对应第2路2K1K/60Hz 视频图像，VBO-RX15/RX16 对应第3路2K1K/60Hz 视频图像，VBO-RX17/RX18 对应第4路2K1K/60Hz 视频图像。这4路2K1K/60Hz 的V-BY-ONE视频信号，分别经4片THCV218 转换成 4路TTL 视频数据，然后再分别经4片ITE6613 转换成4路DVI 视频信号。

图3是本公开实施例的***架构，高速信号传输和***控制模块采用了“高速信号传输背板 + ***控制背板”的结构方式。多块高清视频转换模块、多块超高清视频转换模块、超高清视频多画面处理模块、多块超高清画面分割模块和多块分割画面输出模块，分别以板卡插卡的方式，插装在背板上。各板卡间的视频信号通过背板上的高速信号传输通道进行连接。而装插在背板上个板卡的通讯和控制，则通过背板上***控制模块来实现。该***控制采用了1片ST公司生产的STM32F20V 和 1片INTEL 公司生产的EPM240 。STM32F20V主要用作：1）通过UART串口通讯接收来自上位机的控制、调整和设置命令，或返回上位机读取的数据；2）通过UART串口通讯向高清视频转换模块、超高清视频转换模块、UHD多画面处理模块和UHD 画面分割模块发送控制、调整和设置命令，以及读取需要的数据；3）通过I2C总线向图像输出模块发送调整和设置命令，以及读取需要的数据；4）通过SPI 总线对EPM240 进行读写控制；5）按键和LCD字符屏显示。EPM240 主要用来扩展读取***中个模块的更多实时的状态信号，以及扩展更多的控制信号给***中各模块，从而实现对所有装插板卡的实时状态读取和逻辑控制。

通常，1路2K1K/60Hz的高清视频需要2对3G的高速LVDS传输线，而1路4K2K/60Hz则需要8对3G的高速LVDS传输线。本装置的4K2K视频均采用了V-BY-ONE 高速信号传输方式，进行相应模块之间的视频图像的传输。而主控模块与各被控模块之间，主要采用了RS-485 串行通讯控制方式。

显然，所描述的实施例仅仅是本公开的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本公开中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，也属于本公开保护的范围。

Claims (8)

1.一种能兼容超高清视频的多画面拼接处理方法，其特征在于所述方法包括：

1）、高清视频转换：即将接受到的各种类型的高清视频信号及1920×1080p @60Hz以下分辨率格式的视频信号归一化转换和处理，即类型转换和分辨率格式转换；其中类型转换为，将SDI/HD-SDI/3G-SDI 、DVI、HDMI和VGA视频信号转换成TTL或V-BY-ONE 线路信号形式；分辨率格式转换为，将各种高清视频信号及1920×1080p @60Hz以下分辨率格式的视频信号转换成1920×1080p@60Hz的高清分辨率格式；

2）、超高清视频转换：即将接收到的各种类型的超高清视频信号及3840×2160p@60Hz以下分辨率格式的视频信号归一化转换和处理，即进行类型转换和分辨率格式转换；其中类型转换为，将DP、HDMI视频信号转换成TTL或V-BY-ONE 线路信号形式；分辨率格式转换为，将各种超高清视频信号及3840×2160p@60Hz以下分辨率格式的视频信号转换成3840×2160p@60Hz的超高清分辨率格式；

3）、超高清视频多画面处理：即将经高清视频转换及超高清视频转换的视频信号的每路视频信号进行开窗显示，各窗口画面在4K2K分辨率范围内任意设定大小和位置，任意设定叠加次序，并无缝交换叠加次序；

4）、超高清视频画面分割和输出：即将经超高清（UHD）视频多画面处理的视频信号，在每路输出的4K2K画面内容范围内，任意截取一矩形局部，并进行任意的放大或缩小处理，并在2K1K画面范围内的任意位置输出，由此而实现大画面的拼接；

5）、高速信号传输和***控制：即对各处理模块之间的高速视频信号的传输连接，对各处理模块的参数调整和设置以及统一的运行控制和状态监测。

2.一种能兼容超高清视频的多画面拼接处理装置，其特征在于，所述包括：

高清视频转换模块：用以将各种类型的高清视频信号及1920×1080p @60Hz以下分辨率格式的视频信号归一化转换和处理，主要包括类型转换和分辨率格式转换；其中类型转换即为把SDI/HD-SDI/3G-SDI 、DVI、HDMI和VGA等视频信号转换成TTL或V-BY-ONE 线路信号形式，分辨率格式转换即为把各种高清视频信号及1920×1080p@60Hz以下分辨率格式的视频信号转换成1920×1080p@60Hz的高清分辨率格式；

超高清视频转换模块：用于将各种类型的超高清视频信号及3840×2160p@60Hz以下分辨率格式的视频信号归一化转换和处理，主要包括类型转换和分辨率格式转换；其中类型转换即为把DP、HDMI等视频信号转换成TTL或V-BY-ONE 线路信号形式，分辨率格式转换即为把各种超高清视频信号及3840×2160p@60Hz以下分辨率格式的视频信号转换成3840×2160p@60Hz的超高清分辨率格式；

超高清视频多画面处理模块：用于将经高清视频转换及超高清视频转换的视频信号的每路视频信号进行开窗显示，各窗口画面在4K2K分辨率范围内任意设定大小和位置，任意设定叠加次序，并无缝交换叠加次序，最后以V-BY-ONE高速线路输出处理好的多画面；

超高清视频画面分割模块和输出模块：用于将将经超高清（UHD）视频多画面处理的视频信号，在每路输出的4K2K画面内容范围内，任意截取一矩形局部，并进行任意的放大或缩小处理，并在2K1K画面范围内的任意位置输出，由此而实现大画面的拼接；

高速信号传输和***控制模块：用于实现各处理各模块之间的高速视频信号的传输连接，对各处理模块的参数调整和设置，以及统一的运行控制和状态监测；

电源模块：用于为上述各模块提供电源。

3.根据权力要求2所述的一种能兼容超高清视频的多画面拼接处理装置，其特征在于，1个高清视频转换模块的输出接至超高清视频多画面处理模块的其中1路输入，1路超高清视频转换模块的输出接至超高清视频多画面处理模块的其中另1路输入，超高清视频多画面处理模块的输出接至超高清视频画面分割处理模块的输入。

4.根据权利要求3所述的一种能兼容超高清视频的多画面拼接处理装置，其特征在于，所述各级处理模块处理后的输出视频信号经由矩阵交换或分配后接至对应的下一级模块的输入。

5.根据权利要求2、3、4所述的一种能兼容超高清视频的多画面拼接处理装置，其特征在于，根据需要把一个以上高清视频转换模块，一个以上超高清视频转换模块和1个超高清（UHD或4K2K@60Hz）视频多画面处理模块设计成一个独立模块。

6.根据权利要求2所述的一种能兼容超高清视频的多画面拼接处理装置，其特征在于，高速信号传输和***控制模块对高速V-BY-ONE 信号进行1：P 的分配，从而可在该模块上设置P块超高清视频画面分割处理和输出模块，从而扩展出更多的输出，拼接成更大分辨率的显示屏幕。

7.根据权利要求2所述的一种能兼容超高清视频的多画面拼接处理装置，其特征在于，超高清视频画面分割处理模块和输出模块，可设计成一个模块，成为超高清视频画面分割输出模块。

8.根据权利要求2、3、4、6、7所述的一种能兼容超高清视频的多画面拼接处理装置，其特征在于，根据需要，将一个以上高清视频转换模块、一个以上超高清视频转换模块、1个超高清视频多画面处理模块、一个以上超高清视频画面分割处理和输出模块和高速信号传输和***控制模块全部设计成一个整体模块。