一种高精度分布式显控帧同步方法和系统与流程

本发明涉及分布式的视频同步显示技术领域，尤其是涉及一种高精度分布式显控帧同步方法和系统。

背景技术：

对于分布式拼接显示系统来说，显示同步一直以来都是一个技术难题，因为多个显示设备相互独立，不能同频同相，造成的现象就是在无缝的拼接屏中，会出现视频拼接处画面撕裂，也就是显示不同步的问题。

现有技术中的分布式显控同步方法，主要两种，锁定信源频率的低延时同步和基于显示端的帧级别同步。

1)锁定信源时序的显示同步：这种一般用于无损信号的传输，多个显示端通过网络，显示端频率与信源同步，由于频率一致和低延时，可以实现微秒甚至纳秒级别的同步。但是缺点是；系统延迟需要非常低，一般需要万兆网络来实现高清信号的传输显示；切换信号源会重新锁定，切换过程会出现黑屏等问题；由于锁定信源频率，显示端不能同时显示多个信号源。

2)基于帧级别的同步：通常采用丢帧补帧的方式，切换不会出现黑屏、灵活性较高，可以实现精度在一帧以内。但缺点是同步精度较低，不能满足无缝拼接同步的需求。

综上所述，现有技术中的分布式显示同步方法，主要存在对网络要求高，灵活性差，同步精度低的技术问题。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种高精度分布式显控帧同步方法和系统，以缓解了现有技术中存在的对网络要求高，灵活性差，同步精度低的技术问题。

第一方面，本发明实施例提供了一种高精度分布式显控帧同步方法，应用于分布式拼接显示系统，包括：对所述分布式拼接显示系统中的多个分布式输出节点进行网络时间同步操作，以使所述多个分布式输出节点中的多个从节点与主节点之间的时间同步；其中，所述多个分布式输出节点包括一个主节点和多个从节点；获取所述分布式拼接显示系统的预设帧率，以及根据所述预设帧率确定待同步相位；调整所述多个分布式输出节点之间的同步信号的相位与所述待同步相位一致；分别获取所述主节点的当前显示帧的第一时间戳信息、第一同步信号的第一时间信息，和每个所述从节点的第二时间戳信息、第二同步信号的第二时间信息；基于所述第一时间戳信息、所述第一时间信息、所述第二时间戳信息和所述第二时间信息，确定每个所述从节点与所述主节点之间的同一帧的时间偏移信息；基于所述时间偏移信息和所述预设帧率之间的关系，对每个所述从节点相对于主节点进行帧同步操作。

进一步地，对所述分布式拼接显示系统中的多个分布式输出节点进行网络时间同步操作的步骤，包括：利用1588网络时间同步方法对所述分布式拼接显示系统中的多个分布式输出节点进行网络时间同步操作。

进一步地，调整所述多个分布式输出节点之间的同步信号的相位与所述待同步相位一致的步骤，包括：通过动态调整锁相环的方法调整所述多个分布式输出节点之间的同步信号的相位与所述待同步相位一致。

进一步地，基于所述第一时间戳信息、所述第一时间信息、所述第二时间戳信息和所述第二时间信息的步骤，确定每个所述从节点与所述主节点之间的同一帧的时间偏移信息，包括：计算所述第一时间戳信息与所述第二时间戳信息之差，得到每个所述从节点和所述主节点的当前显示帧的时间戳偏移信息；计算所述第一时间信息与所述第二时间信息之差，得到每个所述从节点和所述主节点的同步信号偏移信息；计算所述时间戳偏移信息与所述同步信号偏移信息之差，得到每个所述从节点与所述主节点之间的同一帧的时间偏移信息。

进一步地，基于所述时间偏移信息和所述预设帧率之间的关系，对每个所述从节点相对于主节点进行帧同步操作的步骤，包括：基于所述预设帧率计算同步区间；若所述时间偏移信息超出所述同步区间，且所述时间偏移信息为正，则对所述从节点进行补帧操作；若所述时间偏移信息超出所述同步区间，且所述时间偏移信息为负，则对所述从节点进行丢帧操作。

第二方面，本发明实施例还提供了一种高精度分布式显控帧同步系统，应用于分布式拼接显示系统，包括：时间同步模块，相位确定模块，相位同步模块，信息获取模块，偏移确定模块和帧同步模块，其中，所述时间同步模块，用于对所述分布式拼接显示系统中的多个分布式输出节点进行网络时间同步操作，以使所述多个分布式输出节点中的多个从节点与主节点之间的时间同步；其中，所述多个分布式输出节点包括一个主节点和多个从节点；所述相位确定模块，用于获取所述分布式拼接显示系统的预设帧率，以及根据所述预设帧率确定待同步相位；所述相位同步模块，用于调整所述多个分布式输出节点之间的同步信号的相位与所述待同步相位一致；所述信息获取模块，用于分别获取所述主节点的当前显示帧的第一时间戳信息、第一同步信号的第一时间信息，和每个所述从节点的第二时间戳信息、第二同步信号的第二时间信息；所述偏移确定模块，用于基于所述第一时间戳信息、所述第一时间信息、所述第二时间戳信息和所述第二时间信息，确定每个所述从节点与所述主节点之间的同一帧的时间偏移信息；所述帧同步模块，用于基于所述时间偏移信息和所述预设帧率之间的关系，对每个所述从节点相对于主节点进行帧同步操作。

进一步地，所述偏移确定模块包括：第一计算单元，第二计算单元和第三计算单元，其中，所述第一计算单元，用于计算所述第一时间戳信息与所述第二时间戳信息之差，得到每个所述从节点和所述主节点的当前显示帧的时间戳偏移信息；所述第二计算单元，用于计算所述第一时间信息与所述第二时间信息之差，得到每个所述从节点和所述主节点的同步信号偏移信息；所述第三计算单元，用于计算所述时间戳偏移信息与所述同步信号偏移信息之差，得到每个所述从节点与所述主节点之间的同一帧的时间偏移信息。

进一步地，所述帧同步模块包括：第一帧同步单元和第二帧同步单元，其中，所述第一帧同步单元，用于基于所述预设帧率计算同步区间；若所述时间偏移信息超出所述同步区间，且所述时间偏移信息为正，则对每个所述从节点进行补帧操作；所述第二帧同步单元，用于基于所述预设帧率计算同步区间；若所述时间偏移信息超出所述同步区间，且所述时间偏移信息为负，则对每个所述从节点进行丢帧操作。

第三方面，本发明实施例还提供了一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述第一方面所述的方法的步骤。

第四方面，本发明实施例还提供了一种具有处理器可执行的非易失的程序代码的计算机可读介质，所述程序代码使所述处理器执行上述第一方面所述方法。

本发明提供了一种高精度分布式显控帧同步方法和系统，首先对分布式拼接显示系统中的多个分布式输出节点进行网络时间同步操作，然后进行相位同步操作，然后在此基础上再对每个从节点相对于主节点进行帧同步操作，本发明通过上述方式缓解了现有技术中存在的对网络要求高，灵活性差，同步精度低的技术问题。达到了同步精度高、可靠性高以及灵活性高的技术效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种高精度分布式显控帧同步方法的流程图；

图2为本发明实施例提供的一种同步信号示意图；

图3为本发明实施例提供的一种多个输出节点的时序信息示意图；

图4为本发明实施例提供的一种高精度分布式显控帧同步系统的示意图；

图5为本发明实施例提供的另一种高精度分布式显控帧同步系统的示意图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一：

现有技术中分布式显示视频出现不同步的问题，其根本原因是不同输出节点的输出限号不能同频同相。这个问题可以通过高精度的网络时间同步(例如1588网络时间同步)和相位信息网络同步，根据同步的时间和相位来动态调整锁相环，来实现输出的同频同相。基于这个原理，本发明提出一种高精度分布式显控帧同步方法。

图1是根据本发明实施例提供的一种高精度分布式显控帧同步方法的流程图，应用于分布式拼接显示系统，包括：

步骤s102，对分布式拼接显示系统中的多个分布式输出节点进行网络时间同步操作，以使多个分布式输出节点中的多个从节点与主节点之间的时间同步；其中，多个分布式输出节点包括一个主节点和多个从节点。

可选地，本发明实施例中，采用1588网络时间同步方法对分布式拼接显示系统中的多个分布式输出节点进行网络时间同步操作，同步精度可以达到纳秒级别。

步骤s104，获取分布式拼接显示系统的预设帧率，以及根据预设帧率确定待同步相位。

步骤s106，调整多个分布式输出节点之间的同步信号的相位与待同步相位一致。

优选地，在本发明实施例中，通过动态调整锁相环的方法调整多个分布式输出节点之间的同步信号的相位与待同步相位一致。

其中，同步信号包括场同步信号和行同步信号。

步骤s108，分别获取主节点的当前显示帧的第一时间戳信息、第一同步信号的第一时间信息，和每个从节点的第二时间戳信息、第二同步信号的第二时间信息。

步骤s110，基于第一时间戳信息、第一时间信息、第二时间戳信息和第二时间信息，确定每个从节点与主节点之间的同一帧的时间偏移信息。

步骤s112，基于时间偏移信息和预设帧率之间的关系，对每个从节点相对于主节点进行帧同步操作。

本发明提供了一种高精度分布式显控帧同步方法，首先对分布式拼接显示系统中的多个分布式输出节点进行网络时间同步操作，然后进行相位同步操作，然后在此基础上再对每个从节点相对于主节点进行帧同步操作，本发明通过上述方式缓解了现有技术中存在的对网络要求高，灵活性差，同步精度低的技术问题。达到了同步精度高、可靠性高以及灵活性高的技术效果。

具体地，步骤s106中，通过动态调整锁相环的方法调整多个分布式输出节点之间的同步信号的相位与待同步相位一致的过程如下：

在hdmi输出时序中，场同步信号vsync在每帧开始的时候产生一个固定宽度的脉冲，行同步信号hsync在每行开始的时候产生一个固定宽度的脉冲，色彩数据在行同步信号hsync和场同步信号vsync都有效电平时生效，如图2所示。

多个分布式输出节点进行显示同步，首先需要一个基准时钟频率和同步的vsync信号。基准时钟频率，可通过1588进行恢复，或者通过动态调整锁相环同步vsync间接来同步时钟频率，优选地，本发明实施例使用动态锁相环同步的方法。

本发明实施例在之前的步骤当中进行了网络时间同步，预设帧率为fps，锚定目标vsync信号为1/fps，当前vsync信号时间为vsynccur，与目标vsync信号时间向前取余为vsyncremainder，单位为毫秒(ms)，那么：

其中％为取余操作。

为了快速同步vsync，我们取与当前vsync最接近的时间点为目标vsyncdiff，即vsyncdiff绝对值最小，采用二分法：

若vsyncdiff＝vsyncremainder；

若

接下来，根据vsyncdiff来进行相应的锁相环调整，当vsyncdiff小于0时，减小倍频系数，当vsyncdiff大于0时，增大倍频系数，具体倍频数值可根据平台来选择，即可实现多个分布式输出节点间的vsync信号同步。

具体地，步骤s108中的信息获取方式为：

输出节点的主节点，通过网络把当前显示帧的时间戳信息(masterpts，即，第一时间戳信息)，以及当前帧输出同步时间戳信息(mastertimestamp，即，第一时间信息)打包发送到从节点；

从节点通过网络接收主节点的同步信息，并获取本地的当前显示帧的时间戳信息(slaverpts，即，第二时间戳信息)，以及帧输出同步时间戳信息(slavertimestamp，即，第二时间信息)。

例如，多个输出节点的时序信息的一种可能如图3所示，其中，clock表示时序脉冲，master表示主节点的同步信号的时序脉冲，slave1和slave2表示从节点的同步信号的时序脉冲。

可选地，步骤s110具体包括如下：

步骤s1101，计算第一时间戳信息与第二时间戳信息之差，得到每个从节点和主节点的当前显示帧的时间戳偏移信息。

步骤s1102，计算第一时间信息与第二时间信息之差，得到每个从节点和主节点的同步信号偏移信息。

步骤s1103，计算时间戳偏移信息与同步信号偏移信息之差，得到每个从节点与主节点之间的同一帧的时间偏移信息。

例如，主节点当前显示帧的第一时间戳信息为mpts，第一同步信号的第一时间信息为mtime，从节点当前显示帧的第二时间戳信息为spts，第二同步信号的第二时间信息为stime；则：

从节点和主节点当前显示帧的时间戳偏移信息ptsdiff为：

ptsdiff＝spts-mpts；

从节点和主节点输出的同步信号偏移信息syncdiff为：

syncdiff＝stime-mtime；

从节点和主节点的同一帧的时间偏移信息delta为：

delta＝ptsdiff-syncdiff。

可选地，步骤s112具体包括如下步骤：

步骤s1121，基于预设帧率计算同步区间。

步骤s1122，若时间偏移信息超出同步区间，且时间偏移信息为正，则对每个从节点进行补帧操作。

步骤s1123，若时间偏移信息超出同步区间，且时间偏移信息为负，则对每个从节点进行丢帧操作。

例如，预设帧率为fps，则同步区间为

当时，从节点快于主节点，需要对从节点进行补帧操作，例如，每次只补一帧，避免影响流畅性；

当时，丛节点慢于主节点，需要对从节点进行丢帧操作，例如，可以每次只丢一帧。

通过以上描述可知，本发明实施例提供的一种高精度分布式显控帧同步方法，与现有同类技术相比较，具有如下优点：

(1)现有同类技术的常规同步精度智能达到一帧以内，不能实现同频同相，在无缝拼接应用中存在撕裂现象，影响分布式显示应用的体验；而本发明实施例采用网络的高精度同步方法，使精度可以达到10微妙以内，在led和dlp屏等无缝拼接应用中不存在撕裂现象，保证了分布式显示应用的良好体验。

(2)现有技术中的部分同类产品采用的线缆进行时钟频率同步和恢复，虽然提高了同步精度，但是带来了时钟频率稳定性问题，可能产生显示不稳定等问题，且布线复杂，成本高。而本发明实施例采用网络同步，动态调整输出频率和同步相位，可实现7*24小时稳定同步，只需要网络相通即可，不需要另外布线。

(3)现有技术一般存在依赖平台的特性，对应用限制较多，例如blueriver的genlock模式，虽然可实现高精度同步，但是存在切换信源会出现闪屏，且不能多画面同步等限制。而本发明实施例由于采用了网络同步，且同步方法与平台和硬件资源无关，不存在应用上的限制，可实现任意切换信源，多节点、多画面任意漫游同步。

实施例二：

图4是根据本发明实施例提供的一种高精度分布式显控帧同步系统，应用于分布式拼接显示系统，包括：时间同步模块10，相位确定模块20，相位同步模块30，信息获取模块40，偏移确定模块50和帧同步模块60。

具体地，时间同步模块10，用于对分布式拼接显示系统中的多个分布式输出节点进行网络时间同步操作，以使多个分布式输出节点中的多个从节点与主节点之间的时间同步；其中，多个分布式输出节点包括一个主节点和多个从节点。

相位确定模块20，用于获取分布式拼接显示系统的预设帧率，以及根据预设帧率确定待同步相位。

相位同步模块30，用于调整多个分布式输出节点之间的同步信号的相位与待同步相位一致。

优选地，在本发明实施例中，相位同步模块30通过动态调整锁相环的方法调整多个分布式输出节点之间的同步信号的相位与待同步相位一致。

其中，同步信号包括场同步信号和行同步信号。

信息获取模块40，用于分别获取主节点的当前显示帧的第一时间戳信息、第一同步信号的第一时间信息，和每个从节点的第二时间戳信息、第二同步信号的第二时间信息。

偏移确定模块50，用于基于第一时间戳信息、第一时间信息、第二时间戳信息和第二时间信息，确定每个从节点与主节点之间的同一帧的时间偏移信息。

帧同步模块60，用于基于时间偏移信息和预设帧率之间的关系，对每个从节点相对于主节点进行帧同步操作。

本发明提供了一种高精度分布式显控帧同步系统，首先通过实践同步模块对分布式拼接显示系统中的多个分布式输出节点进行网络时间同步操作，然后通过相位确定模块和相位同步模块对多个分布式输出节点进行相位同步操作，然后在此基础上再通过帧同步模块对每个从节点相对于主节点进行帧同步操作，本发明通过上述方式缓解了现有技术中存在的对网络要求高，灵活性差，同步精度低的技术问题。达到了同步精度高、可靠性高以及灵活性高的技术效果。

可选地，图5是跟本发明实施例提供的另一种高精度分布式显控帧同步系统的示意图，如图5所示，该系统中的偏移确定模块50还包括：第一计算单元51，第二计算单元52和第三计算单元53。

具体地，第一计算单元51，用于计算第一时间戳信息与第二时间戳信息之差，得到每个从节点和主节点的当前显示帧的时间戳偏移信息。

第二计算单元52，用于计算第一时间信息与第二时间信息之差，得到每个从节点和主节点的同步信号偏移信息。

第三计算单元53，用于计算时间戳偏移信息与同步信号偏移信息之差，得到每个从节点与主节点之间的同一帧的时间偏移信息。

可选地，如图5所示，该系统中的帧同步模块60还包括：第一帧同步单元61和第二帧同步单元62。

具体地，第一帧同步单元61，用于基于预设帧率计算同步区间；若时间偏移信息超出同步区间，且时间偏移信息为正，则对每个从节点进行补帧操作。

第二帧同步单元62，用于基于预设帧率计算同步区间；若时间偏移信息超出同步区间，且时间偏移信息为负，则对每个从节点进行丢帧操作。

本发明实施例还提供了一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现上述实施例一中的方法的步骤。

本发明实施例还提供了一种具有处理器可执行的非易失的程序代码的计算机可读介质，程序代码使处理器执行上述实施例一中的方法。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。