视频矩阵拼接器及其交换底板的制作方法
【技术领域】
[0001]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】
[0002]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。
[0003]—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。
[0004]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:I)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(I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。
[0005]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、HDM1、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。
[0006]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】
[0007]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。
[0008]具体地，本发明实施例提出的一种视频矩阵拼接器，包括交换底板、输入板卡和输出板卡，所述交换底板上设置有视频矩阵切换模块，所述视频矩阵切换模块包含有视频交换芯片。再者，所述交换底板上还设置有输入连接器、输出连接器以及控制模块，所述输入连接器电连接所述视频矩阵切换模块的SerDes接口且用于连接所述输入板卡，所述输出连接器电连接所述视频矩阵切换模块的SerDes接口且用于连接所述输出板卡，所述控制模块电连接所述视频矩阵切换模块、所述输入连接器和所述输出连接器。
[0009]在本发明的一个实施例中，所述输入板卡设置有视频解码芯片和电连接所述视频解码芯片的串化模块，所述串化模块通过所述输入连接器电连接所述视频矩阵切换模块的SerDes接口。
[0010]在本发明的一个实施例中，所述输出板卡设置有解串及视频处理模块和电连接所述解串及视频处理模块的视频编码芯片，所述解串及视频处理模块通过所述输出连接器电连接所述视频矩阵切换模块的SerDes接口。
[0011]在本发明的一个实施例中，所述解串及视频处理模块由可编程逻辑器件实现。
[0012]在本发明的一个实施例中，所述解串及视频处理模块包括解串器和电连接在所述解串器与所述视频编码芯片之间的视频处理芯片。
[0013]在本发明的一个实施例中，所述视频矩阵切换模块、所述输入连接器和所述输出连接器直接形成在所述交换底板的电路板上，所述电路板上还形成有控制板卡连接器以用于连接控制板卡，所述控制模块形成在所述控制板卡上，所述控制模块包含微处理器和电连接所述微处理器的通讯接口。
[0014]在本发明的一个实施例中，所述输入连接器和所述输出连接器直接形成在所述交换底板的电路板上，所述电路板上还形成有控制板卡连接器和交换子板连接器，所述控制板卡连接器用于连接控制板卡且所述控制模块形成在所述控制板卡上，所述控制模块包含微处理器和电连接所述微处理器的通讯接口，所述交换子板连接器用于连接交换子板且所述视频矩阵切换模块形成在所述交换子板上。
[0015]此外，本发明实施例提出的一种适用于视频矩阵拼接器的交换底板，包括视频矩阵切换模块，所述视频矩阵切换模块包含是视频交换芯片。再者，所述交换底板还包括多个输入连接器、多个输出连接器和控制板卡连接器，所述多个输入连接器分别电连接所述视频矩阵切换模块的多个SerDes接口且用于连接具有视频解码和串化功能的输入板卡，所述多个输出连接器分别电连接所述视频矩阵切换模块的另外多个SerDes接口且用于连接具有解串和视频编码功能的输出板卡，所述控制板卡连接器电连接所述多个输入连接器、所述多个输出连接器和所述视频矩阵切换模块且用于连接控制板卡。
[0016]再者，本发明实施例提出的一种适用于视频矩阵拼接器的交换底板，包括:交换子板连接器、控制板卡连接器、多个输入连接器以及多个输出连接器，所述交换子板连接器用于连接设置有视频矩阵切换模块的交换子板，所述视频矩阵切换模块包含视频交换芯片且配置有多个SerDes接口以通过所述交换子板连接器分别与所述多个输入连接器和所述多个输出连接器形成电连接，所述控制板卡连接器用于连接设置有微处理器和上位机通讯接口的控制板卡且电连接所述交换子板连接器、所述多个输入连接器和所述多个输出连接器，所述多个输入连接器分别用于连接具有视频解码和串化功能的输入板卡，所述多个输出连接器分别用于连