【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及指挥调度中心、监控中心、生产中心、电力调度、指挥城市等坐席协作系统与及大屏显控系统的应用场合，具体为一种光纤kvm矩阵主机系统。
技术介绍
1、如今，kvm坐席管理系统，大屏拼接系统，可视化智能控制已经是作战指挥中心，监控中心，数据中心，智慧城市大脑的标准配置，kvm坐席管理系统主要功能是提供协同合作的工作方式，由kvm坐席编码器，kvm坐席解码器，坐席管理主机组成；其中，kvm坐席编码器负责采集计算机输出的图像信号，usb信号，转换成网线或光纤信号传输给kvm管理主机；kvm管理主机负责处理每路编码器过来的数据流，根据软件分发给每一个kvm坐席解码器；坐席解码器功能是接收来自管理主机数据流，还原成视频信号，usb控制信号，用户可以接入显示器，键盘，鼠标，u盘等，远程操作计算机，并且可以通过键盘快捷键弹出osd菜单，选择切换控制自己权限范围内的计算机。
2、基于这个基础应用的逻辑扩展，衍生出来坐席操作员与操作员间屏幕与键盘鼠标控制权的推送，接管，从而实现协同工做方式，提高工做效率，然而，为了给应急指挥决策提供有力帮助，必须把多个计算机画面投送到led大屏幕，从而增加坐席与大屏间的互动，当然，还包括各种视频会议信号，卫星地图，大数据应用等等，推送到大屏上，实现控制指挥可视化，因而大屏的控制系统非常关键，在众多电视墙方案中，led大屏最受青睐，led的点间距越来越密，目前市场最小间距0.7mm，分辨率越来越高，超高分辨率超大面积的led墙，提供更加清晰的图像，为大数据展示，高分地图展示提供技术保障，在过去的
3、坐席管理系统与大屏显控系统目前的解决方案主要有两个技术流派，其一是基于h.264/265技术的分布式坐席管理系统与分布式大屏显控系统，其特点是系统架构简单，安装维护方便，主要由编码器，解码器，交换机组成，通过网线或光纤来连接；系统设计时候，把需要接入的信号源设备连接编码器，显示设备连接解码器，其中解码器又分为kvm坐席应用，led大屏拼接应用，其特点是坐席功能解码器提供键盘鼠标，拼接功能解码器提供特殊分辨率输出，多个解码器显示动态同步功能，与保证画面在不撕裂或在撕裂时候快速自动纠正，这个技术的优点如下：第一，完全分布式控制，去中心化，无需担心中心设备出现故障，整个系统瘫痪，单个编解码器故障不会影响到全局，千兆交换机在数据通信领域非常成熟，稳定性毋庸置疑，系统扩容通过增加相应的编解码器就可以实现；第二，基于h.264/265技术的编解码压缩比都非常高，1080p视频带宽为1.485g的图像信号可以压缩成6m，甚至更小，4k视频带宽为6g的图像信号压缩为20m，对于千兆交换机来说非常轻松，哪怕是20m的4k图像，1个端口也足够承载接近50路视频通过，因此可以满足一个解码器输出可以开多个输入视频窗口，如业内比较优秀的指标支持1路解码输出，开16路1080p，4路4k的视频，对于整个led大屏应用，就是多少个解码输出连接就是倍数的开窗关系，满足大屏多窗口视频应用功能；第三，由于h.264/265编码的带宽低优点，编码器可以编出多路的流，通常主流是1080p或4k给大屏应用，辅流可以是480i或576i分辨率格式，可以用于应用软件对信号的预览，实现可视化操作，提升用户的体验感，视频预览有助于信号切换上大屏前的检查，确保无误，同样地，以h.264/265为基础的编解码技术的缺点也很明显；第一，其高压缩比导致画面的清晰度下降，色彩空间下降，图像的锐度与色彩的丰富度相比原始画面有差异，快速运动变化的画面边沿相比原始画面模糊；第二，高压缩的编码与解码运算时间偏长，业内比较优秀的编解码延迟达到70毫秒，技术一般的都高于100毫秒，或更高，做kvm应用时，鼠标操作感明显比较飘，通过再三优化也难以达到原始计算机操作级别；第三，多个解码器输出上大屏，当拼接成一个大画面时候，在播放快速运动的视频会出现在拼接处的撕裂现象，画面的同步性是分布式技术中最难攻克的课题，这里需要保证视频源从计算机出来，给到编码器，编码器进行编码后同时给到多个解码器，最后解码器解码后转换为图像输出，需要保证同步性，业内目前的同步方法主要是各段保证同步；首先用组播技术，通过交换机同一分发多分数据方式来取代单播，单播本身在编码端就容易产生不同的延迟，在解码输出端还需要做时间同步帧，确保所有解码器输出都一致，而算法上是要等待最慢的解码器，从而需要引入同步周期，又增加了延迟；
4、上述是一个编码器到多个解码器的单画面拼接应用，情况更复杂的是显卡为了输出更高的分辨率，通常是多口输出拼接成一个画面，如4路3840*2160做1*4的显卡拼接，组成15360*2160的全屏画面，这时候也相应需要4个编码器，而这些编码器也需要同步，相应的为了保证多级同步效果，又增加了系统整体的延迟，随着现在led的点间距越来越小，高分的需求越来越多，用户对画质，延迟，同步性要求也越来越高，h.264/265技术的分布式编解码技术也渐显颓势。
5、第二个技术流派是混合架构，系统由分布式编码器，分布式解码器，交换机，拼接处理器组成，其中分布式部分解决坐席管理系统应用，拼接处理器负责信号统一调度上屏，这个技术是在分析了h.264/265的痛点，结合了传统的拼接处理器优势，提供更好的效果，分布式部分并非完全采用h.264/265的编解码技术，而是使用浅压缩编解码技术，如jpeg2000编解码，或无损压缩编解码技术sdvoe，浅压缩编码可以把4k60，ycbcr444色彩空间，压缩在850m带宽，通过千兆交换机传输，采用组播传输方式，延迟在16毫秒，在坐席管理应用中，图像质量还原度与及鼠标的操作感都非常贴近直接使用计算机，也称得上电竞级别鼠标，体验感大大优于h.264/265方案分布式，在坐席管理系统中是比较青睐的方案，由于码流带宽太高，千兆交换机1个端口也只满足1路视频带宽，解码器也无法实现多画面功能，因此，在大屏显控的应用中，显得逊色，所以在连接led屏前面，需要加入与fpga技术架构的大屏拼接处理器，就是先把浅压缩的解码输出视频信号接入到拼接处理器输入，拼接处理器输出再接led大屏，拼接处理器实现的功能主要是提供良好的大屏同步性，可以开多画面，拼接全屏等；浅压缩分布式加拼接处理器的混合架构方式可以实现比h.264/265更好的效果，也可以满足高分辨率高画质，低延迟的需求，但是在系统调试方面也存在不足，需要同时调试分布式系统与及传统拼接处理器，而且在解码器与拼接处理器间需要连接额外的hdm i线，浪费机柜空间，增加了连接环节与故障点，软件方面也往往有限制，目前大部分应用软件没有完全融合分布式与大屏拼接处理器的全部功能，局限于通过大屏拼接处理器先把大屏配置好，场景建设好，可视化软件最后来调取固定的场景模式，当用户需要新增场景或应用时，需要同时在拼接处理器软件中增加与机分布式中增加，相对比较复杂，当有故障出现，也需要排查分布式节点或是拼接处理器输入输出，维护成本相对较高，对现场人员技术要求也更高，基于本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种光纤KVM矩阵主机系统，包括常规视频信号输入板卡、视频信号输出板卡、光纤输入板卡、光纤输出板卡、视频信号交换卡、数据交换卡和主控板卡；
2.根据权利要求1所述的一种光纤KVM矩阵主机系统，其特征在于：所述4路HDMI输出功能；可实现信号矩阵切换，任意一路输入可以输出到任意一路输出或多路输出；可实现拼接功能，任意一路视频信号输入，输入画面可以放大到多个输出，如4路输出显示一个拼接画面；可实现画面分割功能，如4路输入画面可以同时显示在一路输出图像中；输入信号位置自由摆放，大小可以自由缩放，画面间可以自由叠加，视频处理器4路输出画面任意的自由开窗，分割，画中画，拼接等，根据应用需求组合。
3.根据权利要求1所述的一种光纤KVM矩阵主机系统，其特征在于：两个所述DP输入接口可以接收来自计算机4K超高清视音频信号，两个所述DP输出接口可以连接HDMI，DP的显示设备或其他信号接收设备，分辨率支持4K超高清。
4.根据权利要求1所述的一种光纤KVM矩阵主机系统，其特征在于：所述4路的视音频信号超高清信号可实现信号矩阵切换，任意一路输入可以输出到任意
5.根据权利要求1所述的一种光纤KVM矩阵主机系统，其特征在于：所述光纤输入卡上同时也安装4个浅压解码核心板，所述浅压码核心板通过千兆网络MDI接口与及视频信号TMDS输出信号连接到背板，从KVM光纤编码器输出的浅压缩编码数据通过光纤进入光纤输入板卡后进入板卡交换机，通过千兆以MDI接口流向背板，数据可以在背板交换后再通过连接器MDI回到板卡上的解码核心板，解码核心板将其解码转换回HDMI信号，通过TMDS通道再传输至背板，可以供视频交换板切换回到不同的视频信号输出板卡，将编解码与视频信号打通，如实现KVM光输入信号最后通过HDMI输出到大屏。
6.根据权利要求1所述的一种光纤KVM矩阵主机系统，其特征在于：所述光纤输出板卡中浅压编码核心板接收来自背板高频连接器的TMDS视频信号，TMDS视频信号是其他信号板卡视频信号通过视频交换板卡传输至背板然后再到此核心板，进行编码，转换为以太网数据包，通过千兆MDI接口传输至背板高速连接器，来自背板高速连接器MDI接口的数据包传输给板卡上的4电4光纤交换机芯片，数据通过HSSIO接口传输给SFP光模块，传输给光纤KVM解码器。
7.根据权利要求1所述的一种光纤KVM矩阵主机系统，其特征在于：所述主控板卡中MCU芯片通过RGMII连接以太网物理层芯片实现与外部网络通信，串口TTL电平通过电平转换芯片实现对外串口通信；所述MCU芯片通过另外一组RGMII连接以太网PHY芯片，转换为MII接口连接至背板连接器，与内部网络各板卡通信，GPIO实现控制信号检测，如板卡热插拔检测等。
...【技术特征摘要】
1.一种光纤kvm矩阵主机系统，包括常规视频信号输入板卡、视频信号输出板卡、光纤输入板卡、光纤输出板卡、视频信号交换卡、数据交换卡和主控板卡；
2.根据权利要求1所述的一种光纤kvm矩阵主机系统，其特征在于：所述4路hdmi输出功能；可实现信号矩阵切换，任意一路输入可以输出到任意一路输出或多路输出；可实现拼接功能，任意一路视频信号输入，输入画面可以放大到多个输出，如4路输出显示一个拼接画面；可实现画面分割功能，如4路输入画面可以同时显示在一路输出图像中；输入信号位置自由摆放，大小可以自由缩放，画面间可以自由叠加，视频处理器4路输出画面任意的自由开窗，分割，画中画，拼接等，根据应用需求组合。
3.根据权利要求1所述的一种光纤kvm矩阵主机系统，其特征在于：两个所述dp输入接口可以接收来自计算机4k超高清视音频信号，两个所述dp输出接口可以连接hdmi，dp的显示设备或其他信号接收设备，分辨率支持4k超高清。
4.根据权利要求1所述的一种光纤kvm矩阵主机系统，其特征在于：所述4路的视音频信号超高清信号可实现信号矩阵切换，任意一路输入可以输出到任意一路输出或多路输出；可实现拼接功能，任意一路视频信号输入，输入画面可以放大到多个输出，如4路输出显示一个拼接画面；可实现画面分割功能，如4路输入画面可以同时显示在一路输出图像中；输入信号位置自由摆放，大小可以自由缩放，画面间可以自由叠加，视频处理器4路输出画面任意的自由开窗，分割，画中画，拼接等。
5.根据权利要求1所述的一...
【专利技术属性】
技术研发人员：梁华骥，易武，陈佳鑫，袁浴怀，蔡喻泳，张英，刘晓洁，
申请(专利权)人：深圳市鲲鹏视讯科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。