影像控制装置以及使用该装置之电视墙系统与输出影像至电视墙的控制方法与流程

【技术领域】

本发明是关于一种影像输出技术，特别是一种用以消除电视墙在垂直方向相邻显示设备之间的视觉不连续感的影像控制装置以及使用该装置之电视墙系统与输出影像至电视墙的控制方法。

背景技术：

随着工商业的发达，广告业者或者是展览场所会有大尺寸显示广告或展示信息的需求，但由于单一大尺寸显示设备的尺寸还是有其限制，因此利用多个单一显示设备相互拼接成一个具有大型显示区域的电视墙需求，逐渐在市场上崭露头角。

由于多个显示设备相互拼接，因此需要有一个影音分配装置，例如：矩阵式切换器，将影像独立或者是分割配置到各个显示设备，实现大型尺寸显示设备显示多媒体信息的需求。

在实际应用上，于各个显示设备使用独立的输入讯号，且互相之间无法沟通，因此电视间同步问题成为业界突破的焦点，也是影响电视墙成像质量的重要因素。如图1所示，该图为现有技术的电视墙系统架构示意图。电视墙系统1包括有一电视墙10以及一影像控制装置11。电视墙10是由多个显示设备d1～d4所拼接而成的二维显示阵列。影像控制装置11具有至少一影像输入接口110、影像输入处理单元111、影像输出处理单元112(例如：fpga元件)、以及多个影像输出接口113。每一个影像输入接口110与一影像源100电性连接，以接收具有多帧影像数据的一影像讯号90。每一个影像输出接口113分别与其中之一显示设备d1～d4电性连接。影像输入处理单元111内具有影像接收器(rxphy)接收影像讯号90，并将每一帧影像数据分割成相应每一个显示设备d1～d4的子帧影像数据，进而分别通过相应的影像输出处理单元112输出至对应的显示设备d1～d4。

因为每个显示设备d1～d4的画素频率(pixelclock)都不同步,所以有可能每个屏幕之间会有1～3张帧(frame)的显示差异，如果影像讯号中的物体是在移动时，屏幕交界处会造成严重的段差现象，如图1中虚线圆a所示。为了解决这样的问题，现有技术中有应用频率追踪(clocktracker)的影像技术或者是用同一个共同频率(commonclock)来处理上述的段差现象。然而，实际在应用中，上述技术仅解决水平方向显示段差的现象，对于垂直方向相邻的两显示设备之间因为在成像上具有时间差之故，而产生如图1中虚线圆b所示的段差现象，并没有好的改善效果。

爰是之故，有鉴于现有技术的缺失，提出一种影像控制装置以及使用该装置之电视墙系统与输出影像至电视墙的控制方法，用以改善上述现有技术手段的缺失。

技术实现要素：

本发明提供一种输出影像至电视墙的控制方法，通过调整输出给垂直排列显示设备的影像讯号的时间差，解决在垂直方向排列的显示设备边界处具有视觉上不连续断差的问题。

本发明提供一种影像控制装置以及使用该装置之电视墙系统，在影像控制装置内设置有影像暂存的区域，并通过影像延迟输出的时间控制，以对于不同垂直方向排列的显示设备输出影像，进而达到解决在垂直方向排列的显示设备边界处具有视觉上不连续断差的问题。本发明的影像控制装置可以适用于由各种品牌或新旧款的显示设备所构成的电视墙，因此并不需要改变显示设备内部的设计，就可解决视觉上不连续断差的问题，节省解决视觉上不连续断差问题的成本。

在一实施例中，本发明提供一种输出影像至电视墙的控制方法，包括有下列步骤：首先，将多台显示设备拼接成一电视墙，电视墙包括有一第一显示设备与垂直邻接于第一显示设备的一第二显示设备。然后使一影像控制装置接收一影像讯号，其中影像讯号包含多帧画面的数据。最后再使影像控制装置将多帧画面中的一帧画面之一第一子帧画面的数据，于一第一时间输出至第一显示设备，以及延迟一时间差，再于一第二时间输出帧画面的一第二子帧画面的资料至第二显示设备。

在一实施例中，本发明提供一种影像控制装置，适用于一电视墙，电视墙包含一第一显示设备以及一第二显示设备，第二显示设备在垂直方向上邻接于第一显示设备，影像控制装置包括一影像接收器以及一影像延迟控制模块。影像接收器，接收一影像讯号，影像讯号中包含多帧画面的数据。影像延迟控制模块，与影像接收器电性连接，接收与储存多帧画面的数据，其中每一帧画面的数据包含一第一子帧画面与一第二子帧画面的数据，影像延迟控制模块读取所储存的多帧画面其中之一帧画面的数据，并将所读取的该帧画面的第一子帧画面与第二子帧画面的数据分别于一第一时间以及一第二时间输出至第一显示设备以及第二显示设备，其中第一时间与第二时间具有一时间差。

在一实施例中，本发明提供一种电视墙系统，包括有一电视墙以及一影像控制装置。电视墙，由多台显示设备拼接而成，电视墙包括有一第一显示设备与垂直邻接于第一显示设备的一第二显示设备。影像控制装置，包括一影像接收器以及一影像延迟控制模块。影像接收器，接收一影像讯号，影像讯号中包含多帧画面的数据。影像延迟控制模块，与影像接收器电性连接，接收与储存多帧画面的数据，其中每一帧画面的资料具有一第一子帧画面与一第二子帧画面的数据，影像延迟控制模块读取所储存的多帧画面其中之一帧画面的数据，

并将所读取的帧画面的第一子帧画面与第二子帧画面的数据分别于一第一时间以及一第二时间输出至第一显示设备以及第二显示设备，其中第一时间与第二时间具有一时间差。

本发明所采用的具体技术，将通过以下的实施例及附呈图式作进一步的说明。

【附图说明】

图1为现有技术的电视墙系统架构示意图；

图2为本发明一实施例的电视墙系统示意图；

图3a为本发明一实施例的影像讯号所具有之其中一帧画面的示意图；

图3b为本发明一实施例的影像讯号中其中一帧画面的2x2分割以形成四个子帧画面的示意图；

图4为本发明一实施例的影像延迟控制模块的示意图；

图5为本发明另一实施例的影像延迟控制模块的示意图；

图6a为本发明一实施例的输出影像至电视墙的控制方法的流程图；

图6b为本发明之利用延迟时间差输出影像的流程图；

图7a为现有技术的电视墙在垂直方向相邻接的显示设备边界显示不连续的示意图；以及

图7b为本发明一实施例的电视墙改善了在垂直方向相邻接的显示设备边界显示不连续的示意图。

主要组件符号说明：

1-电视墙系统；10-电视墙；11-影像控制装置；110-影像输入接口；111-影像输入处理单元；112-影像输出处理单元；113-多个影像输出接口；d1～d4-显示设备；2-影像控制装置；20-影像接收器；21-影像延迟控制模块；210-影像撷取单元；211-储存控制单元；212-时间延迟控制单元；213-影像时序产生单元；213a～213d-影像时序产生器；22a～22d-影像发送器；24-影像输入接口；25-影像输出接口；3-电视墙系统；30a～30d-显示设备；40-储存单元；5-流程；50～52-步骤；520～523-步骤；90-影像讯号；900-一帧画面；901、901a-扫描线；pix～pix2-画素；div1～div4-第一至第四子帧画面。

【具体实施方式】

在下文将参考随附图式，可更充分地描述各种例示性实施例，在随附图式中展示一些例示性实施例。然而，本发明概念可能以许多不同形式来体现，且

不应解释为限于本文中所阐述的例示性实施例。确切而言，提供此等例示性实施例使得本发明将为详尽且完整，且将向熟习此项技术者充分传达本发明概念的范畴。类似数字始终指示类似元件。以下将以多种实施例配合图式来说明所述影像控制装置以及使用该装置之电视墙与输出影像至电视墙的控制方法，然而，下述实施例并非用以限制本发明。

图2为本发明一实施例的电视墙系统示意图。如图2所示，电视墙系统3包括电视墙30以及影像控制装置2。电视墙30是由多台显示设备30a～30d所拼接而成。

本实施例是以拼接成2x2矩阵型态的电视墙来做说明。在垂直方向y上的第一行中，电视墙30包括有第一显示设备30a与垂直邻接于第一显示设备30a的第二显示设备30b，以及在垂直方向y上的第二行中，第三显示设备30c与垂直邻接于第一显示设备30c的第四显示设备30d。在水平方向x上的第一列中，电视墙30包括有第一显示设备30a与水平邻接于第一显示设备30a的第三显示设备30c，以及在水平方向x上的第二列中，第二显示设备30b与水平邻接于第二显示设备30b的第四显示设备30d。每一显示设备30a～30d可以为液晶显示设备或发光二极管显示设备，例如：oled显示设备，但不以此为限制。

影像控制装置2可以为kvm切换器、影音阵列切换器(videomatrixswitch)或其他用以控制分割显示画面的装置。在本实施例中，影像控制装置2为影音阵列切换器，由于影音阵列切换器为本领域技术之人所熟知的装置，为了凸显本发明的特点，本实施例仅以实现本发明特征的必要元件做说明。影像控制装置2包括有影像输入接口24、多个影像输出接口25、影像接收器20、影像延迟控制模块21以及多个影像发送器(txphy)22a-22d。影像输入接口24用以接收影像讯号90。本实施例中，虽然仅示意一个影像输入接口24，但其数量可以根据需求而定，并不以本发明所绘的数量为限制。多个影像输出接口25分别与多台显示设备30a～30d电性连接，用以将影像信息输出至对应的显示设备30a～30d，使显示设备30a～30d显示影像。在一实施例中，影像输入接口24以及影像输出接口25可以为相同或不同的规格。影像输入接口24以及影像输出接口25的规格可以为高画质多媒体接口(highdefinitionmultimediainterface,hdmi)接口、数字视频接口(digitalvisualinterface,dvi)接口或者是displayport(dp)接口，但不以此为限制。

影像接收器20与影像输入接口24电性连接以接收影像讯号90。在本实施例中，影像讯号90中包含多帧画面的数据，其是以一特定的帧率(framerate)以构成一连续动态影像。一般而言，帧率可以每秒显示帧数(framespersecond,fps)或“赫兹”(hz)为单位来表示动态的速度。此外，影像讯号90还可以包括声音信息，以构成具有影像画面与声音可以同步输出的多媒体信息。影像延迟控制模块21与影像接收器20电性连接以接收与储存多帧画面的数据。在电视墙显示画面的一实施例中，每一帧画面的数据具有对应多个显示设备30a～30d所需的显示数据。

图3a为本发明一实施例的影像讯号所具有之其中一帧画面的示意图。如图3a所示，每一帧画面900具有1920x1080画素(pixel)。举例而言，如果要在单一显示设备30a上显示每一帧画面900的话，多条扫描线901会依序扫描以让对应的画素成像，而每一扫描线扫描时，扫描完成的那一列上的画素pix便会取得对应的资料而成像。以薄膜晶体管液晶显示器为例来说明，液晶显示器讯号扫描方式为一次一列，并且逐列而下。闸极驱动芯片(gatedriveric)链接至每一个晶体管的闸极(gate)端，作为每一列晶体管的开关。当扫描一列画素时，一次打开一整列画素所对应的晶体管(如图3a所示的列900的画素pix,pix1,pix2…pixn)，此时源极驱动芯片(sourcedriveric)可以将控制每一画素显示信息的控制电压通过每一晶体管的源极(source)端与汲极(drain)端所形成的通道输入，而改变光颜色组合的比例，进而让该列成像。要说明的是，虽然本实施例以薄膜晶体管液晶显示器为例，但是其他种平面显示器，例如oled显示器也是类似的概念，其扫描方式为本领域技术之人所熟知，在此不做赘述。进一步而言，由于显示器具有上述的成像特性，因此拼接成电视墙之垂直相邻的两个显示器的交界处在成像时会具有时间差，造成观赏者在视觉上的不连续感。

图3b为本发明一实施例之影像讯号中其中一帧画面的2x2分割以形成四个子帧画面的示意图。如图3b所示，由于本实施例中的电视墙为2x2的显示设备所拼接而成，因此帧画面900会被分割成四个子帧画面div1～div4。其中，在垂直方向y上具有第一子帧画面div1与第二子帧画面div2，子帧画面div1、div2的数据分别输出给对应的显示设备30a～30b。同理，垂直方向上的第三子帧画面div3与第四子帧画面div4的数据，则是输出给对应的显示设备30c～30d。影像延迟控制模块21读取所储存的多帧画面其中之一帧画面，例如图3b所示的帧画面900的数据，并将所读取的帧画面900进行分割而形成div1～div4，再分别输出至影像发送器(txphy)22a-22d。

以输出至垂直方向y邻接的显示设备30a～30b的第一帧子画面div1以及第二帧子画面div2为例，影像延迟控制模块21将第一子帧画面div1与第二子帧画面div2的数据分别于第一时间以及第二时间输出至影像发送器(txphy)22b-22c。影像发送器(txphy)22b-22c负责把延迟控制模块21所输出的各子帧画面数据送给与其耦接的影像输出接口25，再传给对应的显示设备30a与30b。其中，第一时间与第二时间具有时间差。时间差可以为显示设备显示一帧画面或者是两帧以上画面所需的时间、显示第一或第二子帧画面所需的时间、至少一列扫描线成像所需的时间或者是显示构成该列扫描在线至少一画素所需的时间。

以下针对时间差做进一步说明，在时间差为显示设备显示一帧画面或者是两帧以上画面所需的时间的实施例中，其是为影像发送器22b先输出第一子帧画面div1至显示设备30a，接着等待显示一帧画面或两帧画面以上所需的时间之后，影像延迟控制模块21再输出第二子帧画面div2给影像发送器22c，再由影像发送器22c输出第二子帧画面div2至显示设备30b。以一个具有1920×1080解析度的液晶显示设备为例，其具有1080条水平扫描线。以一般显示设备的帧率(fps)为60赫兹(hz)为例，表示显示设备一秒可以显示60张(帧)画面，因此显示完成一张画面所需的时间为1/60＝16毫秒(ms)。因此，如果时间差为显示一帧画面所需的时间，则为16ms，如果为两帧画面的时间则为32ms，以此类推。要说明的是，显示每一帧画面所需的时间，是会根据显示设备帧率的不同而会有改变，使用者可以根据需求设定所需的时间差，前述说明仅为举例，本发明并不以此为限。

要说明的是，前述时间差为根据显示设备显示一帧画面或者是两帧以上画面所需的时间做说明，使用者可按实际状况的需要而延长或是缩短时间差，例如将时间差延长为显示两帧画面以上所需的时间，或者是将时间差缩短为一条扫描线或一个或多个像素成像所需的时间。另外，显示第一或第二子帧画面所需的时间、至少一列扫描线成像所需的时间或者是显示构成该列扫描在线至少一画素所需的时间，这些条件所对应的时间，也会随着帧率的不同而可能有变动，因此时间差并不以前述所例示的时间为限制。在另一实施例中，时间差也可以根据经验而设定为固定值。在另一实施例中，时间差可以通过应用程序或者是韧体以用户操作接口，例如图像接口，修改的方式，让使用者根据需要自行变更时间差的设定。在另一实施例中，本发明的影像控制装置也可因应当前屏幕的帧率而自动调整时间差。

图4为本发明一实施例的影像延迟控制模块的示意图。如图4所示，影像延迟与控制模块21包括影像撷取单元210、储存控制单元211以及时间延迟控制单元212。共同参照图2及图4，影像撷取单元210与影像接收器20电性连接，以从影像讯号90中撷取每一帧画面的数据。储存控制单元211与影像撷取单元210电性连接，以控制储存每一帧画面的数据于储存单元40。时间延迟控制单元212与储存控制单元211电性连接，以控制储存控制单元211于储存单元40撷取包含对应每一显示设备30a～30d所需的影像数据，并控制输出前述影像数据至相应的显示设备30a～30d。

在本实施例中，储存单元40储存的是一整个帧画面的数据，以图3b所示的一帧画面的数据为例，时间延迟控制单元212取出该帧画面之后，再根据电视墙显示的区域以决定要将这个画面分成几分割。例如，在本实施例中，电视墙是2x2，因此时间延迟控制单元212取出该帧画面之后，再将其分为4分割画面，如图3b所示的div1～div4的四个子帧画面。分割好之后，以垂直排列的显示设备30a～30b为例，时间延迟控制单元212决定输出第一子帧画面与输出第二子帧画面之间的时间差之后，再根据时间差输出第一子帧画面与第二子帧画面。

在本实施例中，影像延迟控制模块21还具有影像时序产生单元213与时间延迟控制单元212电性连接。影像时序产生单元213接收来自延迟控制单元212所输出的子帧画面的信息并将其转换成时序数据。例如，以第一与第二子帧画面为例，影像时序产生单元213在收到第一与第二子帧画面div1与div2数据之后，分别将其转换成第一影像时序数据以及一第二影像时序数据，再将前述的时序数据输出至相应的显示设备30a与30b。要说明的是，时序数据为包含频率及画素的序列数据，例如：以01011001…的形式，经由讯号传输线输出至显示设备。

要说明的是，前述的实施例中，虽然时间延迟控制单元212先将储存单元40所储存的整帧画面数据读取出来之后，再根据显示区域进行分割，但并不以此方式为限制。例如，在另一实施例中，时间延迟控制单元212也可以根据显示设备的数量，预先得知要分割的状态，然后从储存单元读取各个显示设备所需的影像数据之后，再根据延迟的时间差将读取出的影像数据输出给对应的显示设备。

前述图4的实施例中，影像时序产生单元213为单一元件，具有多个通道分别与图2的影像发送器(txphy)22a-22d电性连接。图5为本发明另一实施例的影像延迟控制模块的示意图。如图5所示，影像时序产生单元213还具有多个独立的影像时序产生器213a～213d，与时间延迟控制单元212电性连接，每一个影像时序产生器213a～213d分别电性连接于一影像发送器22a-22d，其中，影像时序产生器213b根据第一子帧画面的显示数据而产生第一影像时序数据以使第一显示设备30a显示第一子帧画面，影像时序产生单元213c根据第二子帧画面的显示数据以及时间差而产生第二影像时序数据，以使第二显示设备30b显示第二子帧画面，影像时序产生单元213a根据第三子帧画面的显示数据而产生第三影像时序数据，以使第三显示设备30c显示第三子帧画面，影像时序产生单元213d根据第四子帧画面的显示数据以及时间差而产生第四影像时序数据，以使第四显示设备30d显示第四子帧画面。

图6a为本发明一实施例的输出影像至电视墙的控制方法的流程图。如图6a所示，流程5包括步骤50～52。步骤50：将多台显示设备拼接成一电视墙。以图2说明步骤50，电视墙30由显示设备30a、30b、30c、30d构成2x2阵列的显示区域。在垂直方向y上，显示设备30a与显示设备30b相邻，显示设备30c与显示设备30d相邻，在水平方向上，显示设备30a与显示设备30c相邻，显示设备30b与显示设备30d相邻。步骤51：使一影像控制装置接收一影像讯号，其中影像讯号包含多帧画面的数据。以图2说明步骤51，影像控制装置2的影像输入接口24(例如：dvi、hdmi或者是dp等接口)与影像源耦接(图未示)以接收影像源所提供的影像讯号90。影像源可以为dvd播放器、计算机或者是录像设备等，但本发明不以此为限。影像控制装置2经由影像输入接口24接收影像源所提供包含多帧影像数据的影像讯号90。

图7a为现有技术的电视墙在垂直方向相邻接的显示设备边界显示不连续的示意图。以一般电视墙系统来说，影像控制装置2将影像讯号90中每个单一画面的影像数据按照需要分割成多个子画面，并将分割后的子画面输出至对应的显示设备30a-30d。在未使用本发明的技术且当上述影像讯号90为一动态影像(例如：影像源当中的相邻帧具有不同的显示数据)时，在垂直方向相邻接的显示设备30a与30b或30c与30d的交界处会因为成像的时间不一致而形成如图7a所示的不连续的断差b，进而影响用户在视觉上的观看效果。图7b为本发明一实施例的电视墙改善了在垂直方向相邻接的显示设备边界显示不连续的示意图。本发明通过影像控制方法控制在垂直方向邻接的显示设备30a与30b或30c与30d的成像时间，改善垂直方向相接的显示设备30a与30b或30c与30d的边界影像不连续，如图7b所示。

请继续参照图6a，步骤52：使影像控制装置2将多帧画面中的一帧画面中关于同一行(column)垂直相接的显示设备所要显示的子帧画面，以具有时间差的方式分别输出至同一行相邻接的显示设备30a与30b或30c与30d。例如，以影像源所提供的一帧画面来说，为了让显示设备30a-30d协同显示该帧画面，影像控制装置2会将该帧画面分割为四个子帧画面，接着在第一时间将显示设备30a、3c所要显示的子帧画面输出，并等待一段时间后再于第二时间将显示设备30b、30d所要显示的子帧画面输出。由于影像讯号90是由多帧影像所构成，因此影像控制装置2是通过对每一帧影像的处理与输出，使得在电视墙上所看到的画面，为视觉上没有断差的连续动态影像。

图6b为本发明之利用延迟时间差输出影像的流程图。以图6b来对图6a的步骤52做更详细的说明。如图6b所示，流程52包括步骤520-523。请同时参阅图2与图4，步骤520：使影像控制装置2所具有的影像延迟控制模块21接收与储存该帧画面的数据于一储存单元40内。步骤521：使影像延迟控制模块21于储存单元40内撷取具有该帧画面中的第一子帧画面以及第二子帧画面的数据。在步骤521中，影像延迟控制模块21先取出该帧画面的数据，然后对其进行分割。由于本实施例的电视墙为2x2个显示设备所构成，因此影像延迟控制模块21将该帧画面分割成四个子帧画面的数据。为了消除垂直方向的邻接显示设备30a与30b或30c与30d边界因成像时间不同而产生的的影像断差，接下来通过步骤522：使影像延迟控制模块21于第一时间输出第一子帧画面的数据至第一显示设备30a。然后，再进行步骤523：使影像延迟控制模块21延迟时间差，并于第二时间输出第二子帧画面的数据至第二显示设备30b。时间差的选择可以为前述的显示设备显示一帧画面或者是两帧以上画面所需的时间、显示第一或第二子帧画面所需的时间、至少一列扫描线成像所需的时间或者是显示构成该列扫描在线至少一画素所需的时间，其如前所述，在此不做赘述。同理，对于另一垂直方向的第三与第四显示设备30c与30d，也是相同步骤方式，先输出分割的第三子帧画面的数据给第三显示设备30c，然后在于时间差之后，输出第四子帧画面的数据给第四显示设备30d。如此，即完成影像讯号90的第一帧画面的数据显示。影像讯号90第一帧画面之后的每一帧画面，也是同样进行步骤520至523，以完成影像讯号90的输出与显示。要说明的是，影像延迟控制模块21可以为图4或图5所示的架构，其如前所述，在此不做赘述。

综合上述，通过本发明提供的影像控制装置以及使用该装置之电视墙系统以及输出影像至电视墙的控制方法，可以解决在垂直方向排列的显示设备边界处具有视觉上不连续断差的问题，使得电视墙输出的影像在视觉上具有连续的效果。本发明的影像控制装置可以适用于由各种品牌或新旧款的显示设备所构成的电视墙，因此并不需要改变显示设备内部的设计，就可解决视觉上不连续断差的问题，节省解决视觉上不连续断差问题的成本。

虽然本发明的实施例揭露如上所述，然并非用以限定本发明，任何熟习相关技艺者，在不脱离本发明的精神和范围内，举凡依本发明权利要求所述的形状、构造、特征、方法及数量当可做些许的变更，因此本发明的专利保护范围须视本说明书所附的权利要求范围所界定者为准。