浅谈图形处理系统的“三国”

前言：DLP/LCD拼接大屏幕已在各行业领域的监控中心、调度指挥中心得到广泛应用，大屏幕通过图像控制器系统对多种信号源进行综合处理显示，各行业领域根据显示应用需要的不同，对图像控制器系统的信号处理显示能力具有不同的要求。目前市场上的图像控制器大致可以分为三种类型，基于PCI总线架构的集中式控制器、基于纯硬件的嵌入式控制器，以及基于网络的分布式控制系统。为了使市场用户对三种产品有最适合的选择，本文将对这三种类型控制器的技术原理与差异做出客观的专业分析。

一、 集中式、嵌入式、分布式控制器系统结构原理的差异

       传统的集中式控制器基于PCI总线，依赖于操作系统。从结构上来讲，主要由计算机主板、处理器（CPU）、内存、硬盘、机箱等硬件组成，插入RGB信号采集卡、视频信号采集卡和图形输出卡，所有显示任务及系统运行都基于一条PCI总线进行运算处理。实际应用时，所有信号均通过模拟/数字线缆传输。

       嵌入式控制器基于纯硬件式的高速数字总线交换技术架构，主要由底板、信号采集卡、图形卡、电源、控制卡等主要设备组成。和集中式控制系统相同，其信号通过传统线缆传输。

       DVCS分布式控制系统基于网络传输技术，主要由各种信号处理器、图形处理器、应用服务器、交换机组成。其中信号处理器的类型和信号类型相匹配，例如，一台RGB信号需要配备一台RGB处理器；一台视频信号需要配备一台视频处理器……而信号输出部分即图形处理器也是和每一个显示单元一一对应。所有的信号处理器和图形处理器均通过网线和核心交换机连接。

二、 集中式、嵌入式、分布式图像控制器系统的性能比较

1. 显示面积

       受限于总线带宽，集中式控制器无法提供有效的大规模拼接的解决方案，当遇到大规模拼接显示系统，往往采用多台集中式控制器并行工作的方式工作。

       嵌入式控制器支持的屏幕规模大于集中式，一般集中式控制器只有支持60面屏左右，嵌入式控制器可以支持200面屏左右。这样可以满足一些中等以上规模项目的基本需求。

       而DVCS分布式控制系统支持的屏幕数量则远大于上述两种控制系统。其特殊的网络化传输和分布式的拓扑结构可以支持海量的显示终端。同时，DVCS控制系统支持多组显示墙统一控制的功能，这些显示墙甚至可以分隔多地，通过广域网实现整体控制。这一点是集中式和嵌入式控制系统望尘莫及的。

2. 兼容性

       早期大屏幕控制系统的信号源相对单一，主要由：计算机模拟信号、复合视频信号，因此主要的板卡厂商也是根据市场上主要信号的类型研制相关板卡。随着信号源越来越丰富，厂商们也纷纷推出了一些“时髦”的板卡，目前集中式和嵌入式也支持诸如：SDI信号、HDMI信号、IP流媒体信号，但是当信号源数量增多时往往会出现一些功能上的故障，例如，信号窗口不稳定、画质变差、系统宕机等。同时部分板卡还存在对信号源识别能力较差的问题，例如部分的采集卡对分辨率较高的模拟信号无法识别、无法对HDMI信号直接抓取等现象。

       DVCS分布式系统是针对每一类信号单独设计信号采集处理器。纯硬件式的处理器结构可以支持多个格式、多个分辨率的信号输入。同时，由于每一个信号处理器间都是并行工作，互不影响，所以信号窗口稳定，无干扰，网络化的传输也保证了长距离信号显示效果也很好。

3. 稳定性

       嵌入式系统和分布式系统基于纯硬件式的设计结构，通电即可工作。因此它们不会因为操作系统的故障而崩溃，出现问题可以支持热插拔。这一点上它们优于集中式。嵌入式系统存在的问题是：当需要维护某块板卡或者某条线路时，整个系统需要中断。

       分布式系统中，增加或者维护某条线路就变得非常简单，操作者只需要将原有处理器断电就可以了。对于整套系统而言，也仅仅是其中一个信号输入或者信号输出暂停工作，不会影响到其他处理器的工作。

三、 集中式、嵌入式、分布式图像控制器系统的优缺点比较
通过上述对这三种控制系统的原理和性能的对比，我们不难发现，在实际的应用中，它们会存在以下的利弊点。

1. 可维护性和可扩展性

       集中式和嵌入式系统信号输入部分和信号输出部分均在同一台设备上进行。一旦某条线路需要维护或者系统需要扩展，工程师需要中断现有系统，更换或者增加相应的板卡，甚至需要更换整个机箱。
DVCS系统的分布式结构可以避免这些问题。

2. 信号传输能力

       基于网络的传输能力可以保证长距离甚至异地传输；但是基于传统模拟线缆的传输受距离的影响很大。

3. 与第三方控制设备集成能力

       这三种控制系统都可以实现和传统的中控设备集成，但是对于目前市场上流行的平板电脑等控制设备，分布式和集中式优于嵌入式系统。

4. B/S架构和C/S架构的差异

       分布式基于B/S架构的软件结构设计，用户只需要登录浏览器就可以控制整个系统。支持多用户同时操作，权限管理，同时还革命性地支持对多组显示墙的统一管理。集中式的控制系统则支持B/S和C/S两种架构（绝大多数集中式系统只支持C/S架构），这一点也极大地丰富了功能，但是它很难做到对多组显示墙集中控制。

        而嵌入式系统则只能支持C/S架构，相对于上述两种系统，硬件结构比较死板，可开发空间有限。

结语：希望上述简短分析可以在选择控制系统方面给广大用户提供帮助。结合市场的发展历史和现状，我们也不难看出，网络化、模块化已经成为了大屏幕控制行业的必然趋势。我们也希望广大用户在选择时切实了解自身需求、与时俱进，选择更加实用、更加耐用、更加好用的系统。