超高分辨率显示系统及显示控制方法.pdf

本发明涉及视频显示领域，公开一种超高分辨率显示系统及显示控制方法。本发明中，超高分辨率显示系统包括显卡，显存复制单元，显示存储单元，总线交换机及至少两个视频输出单元；显卡包括内部总线和外部总线，内部总线与显卡所在计算机的处理器连接，外部总线与总线交换机连接；总线交换机连接外部总线和视频输出单元；视频输出单元包含显存和接口；显存复制单元将显示存储单元中的视频信号通过外部总线和总线交换机直接复制到视频输出单元的显存中。本发明，通过外部总线将显示存储单元中的视频信号直接复制到视频输出单元的显存中，从而实现将超高分辨率的GIS底图、CAD图，或者应用程序控制界面等在由多个显示屏组成的大屏上显示。

权利要求书
1.  一种超高分辨率显示系统，其特征在于，包括显卡，显存复制单元，显示存储单元，总线交换机及至少两个视频输出单元；
所述显卡包括内部总线和与该内部总线连接的外部总线，所述内部总线与该显卡所在计算机的处理器连接，所述外部总线与所述总线交换机连接；
所述总线交换机用于连接所述外部总线和所述视频输出单元；
所述视频输出单元包含显存和连接外部显示器的接口；
所述显存复制单元用于将显示存储单元中的视频信号通过所述外部总线和总线交换机直接复制到所述视频输出单元的显存中。

2.  根据权利要求1所述的超高分辨率显示系统，其特征在于，所述显存复制单元为所述显卡中的直接存储器存取模块。

3.  根据权利要求1所述的超高分辨率显示系统，其特征在于，当所述内部总线和外部总线为不同类总线时，所述内部总线和外部总线是通过总线桥连接的，所述总线桥用于实现内外部总线之间协议的转换。

4.  根据权利要求1所述的超高分辨率显示系统，其特征在于，所述显卡还包括硬件加速模块，所述硬件加速模块用于加速视频处理能力。

5.  根据权利要求1至4中任一项所述的超高分辨率显示系统，其特征在于，所述显示存储单元为所述显卡中的显示存储器。

6.  一种应用于如权利要求1所述的显示系统的显示控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
检测出显示存储单元的变化区块；
仅复制所述变化区块的视频信号给相应视频输出单元的显存。

7.  根据权利要求6所述的显示控制方法，其特征在于，在检测出显示 存储单元的变化区块的步骤之后，还包括步骤：
将所述变化区块的视频信号发送给客户端。

8.  根据权利要求7所述的显示控制方法，其特征在于，在所述将变化区块的视频信号发送给客户端的步骤中，仅将兴趣区域中变化区块的视频信号传输给客户端，所述兴趣区域为客户端欲访问的显示存储单元中的部分区域。

9.  根据权利要求8所述的显示控制方法，其特征在于，在所述仅将兴趣区域中变化区块的视频信号传输给客户端的步骤之前，还包括步骤：
根据客户端的兴趣区域，将显示存储单元中兴趣区域的全部视频信号传输给客户端。

10.  根据权利要求6至9中任一项所述的显示控制方法，其特征在于，在所述检测出显示存储单元的变化区块的步骤中，是通过分析操作系统的图形用户界面函数接口实现的。

说明书超高分辨率显示系统及显示控制方法
技术领域
本发明涉及视频显示领域，特别涉及超高分辨率显示系统及显示控制方法。
背景技术
在大型监控或高端会议项目中通常都需要大视野的屏幕，因此大屏拼接技术就势在必行。目前大屏拼接技术可以实现视频在大屏上进行开窗，漫游显示，并支持任意比例的缩放，但是还都无法支持用于显示超高分辨率地理信息系统(Geographic Information System，简称“GIS”）地图、计算机辅助设计（Computer-Aided Design，简称“CAD”）图等，因此虽然相应的大屏拼接的多个显示子屏合并的分辨率可以做到特别高，但是相应的超高分辨率的GIS地图和CAD图等无法输入到相应的显示子屏进行显示，因为目前所有的显示接口都无法输出超高分辨率的图像。
由于显卡处理性能和视频线传输带宽的限制，相应视频图像无法达到很高的分辨率，为了解决该问题，目前主流采用的方案为多头显卡的方式，即一个处理性能比较强的显卡通过多个输出接口的方式来实现超高分辨率视频图像，但是相应的输出接口最大也只能支持到6个1080P（1920x1080）的分辨率，无法达到更大，这样就限制了超高分辨率GIS地图，CAD图等在大屏上进行显示。即使多头显卡也只能支持到一两千万的分辨率，无法支持到几千万甚至上亿的超高分辨率。
发明内容
本发明的目的在于提供一种超高分辨率显示系统及显示控制方法，在本发明中，显卡的输出接口为外部总线，并且通过外部总线将显示存储单元中的视频信号直接复制到视频输出单元的显存中，从而实现将超高分辨率的GIS底图、CAD图，或者应用程序控制界面等在由多个显示屏组成的大屏上进行显示。
为解决上述技术问题，本发明的实施方式公开了一种超高分辨率显示系统，包括显卡，显存复制单元，显示存储单元，总线交换机及至少两个视频输出单元；
显卡包括内部总线和与该内部总线连接的外部总线，内部总线与该显卡所在计算机的处理器连接，外部总线与总线交换机连接；
总线交换机用于连接外部总线和视频输出单元；
视频输出单元包含显存和连接外部显示器的接口；
显存复制单元用于将显示存储单元中的视频信号通过外部总线和总线交换机直接复制到视频输出单元的显存中。
本发明的实施方式还公开了一种应用于如上文的显示系统的显示控制方法，包括以下步骤：
检测出显示存储单元的变化区块；
仅复制变化区块的视频信号给相应视频输出单元的显存。
本发明实施方式与现有技术相比，主要区别及其效果在于：
本发明中，显卡的输出接口为外部总线，并且通过外部总线和总线交换机将显示存储单元中的视频信号直接复制到视频输出单元的显存中，从而实现将超高分辨率的GIS底图、CAD图，或者应用程序控制界面等在由多个显示屏组成的大屏上进行显示。
当超高分辨率显示系统的分辨率提高到一定程度后，显示存储单元的视频数据量非常巨大，在本发明中引入实时监测显示存储单元的变化区块的功能，只对显示存储单元中变化区块的视频信号进行传输，大大降低超高分辨率显示系统的处理器占用率，提高网络和超高速总线带宽利用率，同时可以保证局部变化区域达到较高的帧率，从而进一步提高在超高分辨率情况下的处理能力。
进一步地，当客户端只需访问显示存储单元中兴趣区域的内容时，只需将兴趣区域的全部内容传输给客户端，后续只需将兴趣区域的变化区块的内容传输给客户端，而不是传输整个显示存储单元的变化区块的全部视频信号，避免了客户端和计算机处理器以及网络资源的浪费，并避免影响到显示帧率。同时，当客户端需要访问的区域由显示存储单元中某一区域改变为其它区域时，可以实时更新兴趣区域。
进一步地，在本实施方式中，通过分析操作系统的图形用户界面（Graphical User Interface，简称“GUI”）函数接口能够快速地检测出显示存储单元的变化区块。
附图说明
图1是本发明第一实施方式中一种超高分辨率显示系统的结构示意图；
图2是本发明第一实施方式中另一种超高分辨率显示系统的结构示意图；
图3是本发明第二实施方式中一种超高分辨率显示系统中显卡的结构示意图；
图4是本发明第三实施方式中一种应用于如权利要求1所述的显示系统的显示控制方法的流程示意图；
图5是本发明第五实施方式中一种显示控制方法中超高分辨率显卡分辨率设置的示意图。
具体实施方式
在以下的叙述中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，本领域的普通技术人员可以理解，即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本申请各权利要求所要求保护的技术方案。
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的实施方式作进一步地详细描述。
本发明第一实施方式涉及一种超高分辨率显示系统。图1和图2是该超高分辨率显示系统的两种结构示意图。
具体地说，如图1所示，该超高分辨率显示系统包括显卡，显存复制单元，显示存储单元，总线交换机及至少两个视频输出单元。
显卡包括内部总线和与该内部总线连接的外部总线，内部总线与该显卡所在计算机的处理器连接，外部总线与总线交换机连接。
总线交换机用于连接外部总线和视频输出单元。
视频输出单元包含显存和连接外部显示器的接口。
显存复制单元用于将显示存储单元中的视频信号通过外部总线和总线交换机直接复制到视频输出单元的显存中。
优选地，显存复制单元为显卡中的直接存储器存取（Direct Memory Access，DMA）模块，如图2所示。
可以理解，显存复制单元也可以是计算机处理器中的DMA模块或者处理器本身，或者是能够实现视频信号复制的其他模块。
优选地，显示存储单元为显卡中的显示存储器，如图2所示。
此外，可以理解，如果显卡中没有集成显存，也可以使用计算机的内存或者其它存储模块作为显示存储单元。
优选地，显卡还包括硬件加速模块，硬件加速模块用于加速视频处理能力。
此外，可以理解，在本发明的其他实施方式中，在性能可以满足要求的情况下，硬件加速模块不是必须的。
优选地，当内部总线和外部总线为不同类总线时，内部总线和外部总线是通过总线桥连接的，总线桥用于实现内外部总线之间协议的转换。
此外，可以理解，在本发明的其他实施方式中，当内部总线和外部总线为同一类总线时，总线桥不是必须的。
本发明中，显卡的输出接口为外部总线，并且通过外部总线和总线交换机将显示存储单元中的视频信号直接复制到视频输出单元的显存中，从而实现将超高分辨率的GIS底图、CAD图，或者应用程序控制界面等在由多个显示屏组成的大屏上进行显示。
本发明第二实施方式涉及一种超高分辨率显示系统。图3是该超高分辨率显示系统中显卡的结构示意图。
该超高分辨率显卡由内外部高速总线，DMA，显存，总线桥以及硬件加速模块几个模块组成，其中虚线部分为可选模块，各部分的作用如下：
内部高速总线，主要用于与CPU系统进行视频数据传输的总线；
外部高速总线，主要用于将超高分辨率显卡显存内存传输到外部设备；
硬件加速模块，该模块为可选模块，主要用于加速超高分辨率的视频处理能力，在性能可以满足要求的情况下，该模块可以不需要；
显存模块（显卡中的显示存储器），为可选模块，如果超高分辨率显卡中没有集成显存时，可以使用CPU系统的内存作为显存，主要用于存储超高分辨率的视频数据；
总线桥，为可选模块，当内部总线和外部总线为同一类总线时相应的总线桥可能就不需要，该模块主要用于实现内外部总线之间协议的转换；
DMA模块（显存复制单元），为可选模块，主要用于将视频数据从显存经由内外总线进行传输，该模块也可以采用CPU系统中的DMA；
显卡驱动，主要用于实现相应操作系统下的显卡驱动，实现操作系统需要显卡驱动的显示接口，将操作系统GUI操作相应内容传输到超高分辨率显存中，当超高分辨率显卡中硬件加速模块存在时相应的接口可以通过硬件加速模块实现；同时，该显卡驱动程序需要监测显存内容变化区块，并可将相应区块通过应用程序接口传输给显卡服务程序；
显卡服务程序，主要用于接收客户端发送过来的命令，根据命令控制将显存中的视频数据通过高速总线传输给外部设备；同时，该程序也可以接收远程网络客户端的命令，将相应的显存内容进行压缩编码，然后通过网络传输给相应客户端；同时可以接收网络客户端的键盘和鼠标操作，实现对在超高分辨率显卡显示的应用程序进行操作控制。
本发明的目的在于提供一种将超高分辨率的GIS底图，CAD，或者应用程序控制界面等在有多个显示屏组成的大屏上进行显示。
本实施方式提到的方案就是用来解决该问题，首先是实现一个超高分辨率的显卡，该显卡通过CPU系统的高速总线与CPU系统进行连接，通常显卡存在视频图形阵列（Video Graphics Array，简称“VGA”）显示输出接口，交互式数字视频系统（Digital Video Interactive，简称“DVI”）显示输出接口或者高清晰度多媒体接口（High-Definition Multimedia Interface，简称“HDMI”）显示输出接口，而该超高分辨率显卡的输出接口为高速总线 接口，该高速接口用于将显卡的视频数据传输给其它需要超高分辨率视频图像的设备。
需要说明的是，本发明各设备实施方式中提到的各单元都是逻辑单元，在物理上，一个逻辑单元可以是一个物理单元，也可以是一个物理单元的一部分，还可以以多个物理单元的组合实现，这些逻辑单元本身的物理实现方式并不是最重要的，这些逻辑单元所实现的功能的组合才是解决本发明所提出的技术问题的关键。此外，为了突出本发明的创新部分，本发明上述各设备实施方式并没有将与解决本发明所提出的技术问题关系不太密切的单元引入，这并不表明上述设备实施方式并不存在其它的单元。
本发明第三实施方式涉及一种应用于如前述实施方式所述显示系统的显示控制方法，图4是该应用于如权利要求1的显示系统的显示控制方法的流程示意图。
具体地说，如图4所示，该显示控制方法包括以下步骤：
在步骤401中，检测出显示存储单元的变化区块。
可以理解，显示存储单元中的视频信号被划分为多个区块，各区块包含相应的视频信号，视频信号发生变化的区块为变化区块。
在本步骤中，检测出显示存储单元的变化区块是通过分析操作系统的图形用户界面函数接口实现的。通过分析操作系统的GUI函数接口能够快速地检测出显示存储单元的变化区块。
此外，可以理解，在本发明的其他实施方式中，也可以采用比较当前帧和前一帧的方式或者其它方式检测出显示存储单元的变化区块。
此后进入步骤402，仅复制变化区块的视频信号给相应视频输出单元的显存。
优选地，在检测出显示存储单元的变化区块的步骤之后，还包括步骤：
将变化区块的视频信号发送给客户端。
当超高分辨率显示系统的分辨率提高到一定程度后，显示存储单元的视频数据量非常巨大，在本发明中引入实时监测显示存储单元的变化区块的功能，只对显示存储单元中变化区块的视频信号进行传输，大大降低超高分辨率显示系统的处理器占用率，提高网络和超高速总线带宽利用率，同时可以保证局部变化区域达到较高的帧率，从而进一步提高在超高分辨率情况下的处理能力。
本实施方式是与第一实施方式相对应的方法实施方式，本实施方式可与第一实施方式互相配合实施。第一实施方式中提到的相关技术细节在本实施方式中依然有效，为了减少重复，这里不再赘述。相应地，本实施方式中提到的相关技术细节也可应用在第一实施方式中。
本发明第四实施方式涉及一种显示控制方法，第四实施方式在第三实施方式的基础上进行了改进，主要改进之处在于：
首先，在将变化区块的视频信号发送给客户端的步骤中，仅将兴趣区域中变化区块的视频信号传输给客户端。兴趣区域为客户端欲访问的显示存储单元中的部分区域。
其次，在仅将兴趣区域中变化区块的视频信号传输给客户端的步骤之前，还包括步骤：
根据客户端的兴趣区域，将显示存储单元中兴趣区域的全部视频信号传输给客户端。
当客户端只需访问显示存储单元中兴趣区域的内容时，只需将兴趣区域的全部内容传输给客户端，后续只需将兴趣区域的变化区块的内容传输给客户端，而不是传输整个显示存储单元的变化区块的全部视频信号，避免了客户端和计算机处理器以及网络资源的浪费，并避免影响到显示帧率。同时，当客户端需要访问的区域由显示存储单元中某一区域改变为其它区域时，可 以实时更新兴趣区域。
本发明第五实施方式涉及一种应用于如前述实施方式所述显示系统的显示控制方法。
当超高分辨率显卡的分辨率提高到一定程度后，显卡显存（即显示存储器）的视频数据量非常巨大，这样超高分辨率的高速总线（即内外部总线）、显卡服务程序的压缩编码能力以及网络传输能力都可能无法满足要求。
为了进一步提高在超高分辨率情况下处理能力，本发明创新地在超高分辨率显卡驱动中引入了实时监测显存内容的变化区域的功能，该显卡驱动程序通过分析操作系统的GUI函数接口检测出显存（即显示存储单元）变化区块，并通过相应的接口通知显卡服务程序，显卡服务程序只需将变化的区块进行压缩编码传输给网络客户端，并且可以控制显卡驱动只将变化区块按照命令的要求通过外部高速总线传输给外部的设备（即视频输出单元），这样可以大大降低超高分辨率系统的CPU占用率，也可以提高网络和超高速总线带宽利用率，同样也可以保证局部变化区域达到较高的帧率。
在网络客户端通过网络访问超高分辨率显卡的内容时在某种情况下用户只需关心超高分辨率显卡内容的一部分，例如用户通过网络客户端访问超高分辨率显卡的内容由于运行客户端设备的显示屏分辨率的限制，在一段时间段内只需访问整个超高分辨率的一小块区域的内容，而显存服务程序如果还将整个超高分辨率显卡变化区域传输过来的话会导致网络客户端和显卡服务程序端的CPU和网络资源严重浪费，同时会影响到显示帧率。因此，该发明又引入了兴趣区域的概念，即当外部设备需要从网络或者外部高速总线接收超高分辨率显卡的内容时可以将其需要接收视频数据的区域发生给显卡服务程序，这样显卡服务程序，只需在接收到控制命令后将兴趣区域内的全部内容传输给相应的设备，后续只需将兴趣区域内部变化内容进行传输即可；同样，设备可以实时更新兴趣区域，只要在兴趣区域发生变化时，显卡 服务程序只需重新更新一下并重新传输一下整个兴趣区域内容，然后再传输兴趣区域内变化区块即可。
优选地，以CPU为X86，操作系统为Windows XP为例进行说明，其它系统与此类似。在装有该超高分辨率显卡并安装了相应的显卡驱动后，该显卡的分辨率可以根据需要进行设置，图5所示为在windows下的相关显示配置界面，其中显示器2的相关配置即为超高分辨率显卡的配置，用户可以根据需要配置该超高分辨率显卡的分辨率。
配置完相应的分辨率后，只需将相应的应用软件界面，例如超高清GIS地图，CAD图等从主屏拖动到相应的扩展显示区域进行即可，则相应的超高分辨率的GIS地图或者CAD图即可在超高分辨率的显卡的显存中进行显示，而相应的超高分辨率的显卡驱动将相应显存中的内容通过高速总线传输给需要超高分辨率的设备。
用户可以通过网络预览客户端预览该超高分辨率中显示的内容，同时网络客户端需要将用户操作该预览视频的鼠标坐标发送给服务器，服务器应根据客户端发送过来的鼠标坐标值控制超高分辨率显卡的鼠标，这样即可实现通过网络客户端实现远程操作和控制在超高分辨率显卡中进行显示的GIS地图，CAD软件或者其它软件。
而同时，超高分辨率显卡的内容可以通过外部高速总线将显卡内部的视频数据按照外部设备的要求传输给相应的设备进行超高分辨率显示；同样，对于对实时性要求不高的场景，或者没有提供高速总线的外部设备，可以通过网络连接到显卡服务程序，接收超高分辨率显卡视频的压缩编码数据，最好进行解码显示。
本发明的各方法实施方式均可以以软件、硬件、固件等方式实现。不管本发明是以软件、硬件、还是固件方式实现，指令代码都可以存储在任何类型的计算机可访问的存储器中（例如永久的或者可修改的，易失性的或者非 易失性的，固态的或者非固态的，固定的或者可更换的介质等等）。同样，存储器可以例如是可编程阵列逻辑（Programmable Array Logic，简称“PAL”）、随机存取存储器（Random Access Memory，简称“RAM”）、可编程只读存储器（Programmable Read Only Memory，简称“PROM”）、只读存储器（Read-Only Memory，简称“ROM”）、电可擦除可编程只读存储器（Electrically Erasable Programmable ROM，简称“EEPROM”）、磁盘、光盘、数字通用光盘（Digital Versatile Disc，简称“DVD”）等等。
本申请涉及视频显示领域，尤其涉及一种超高分辨率显示的方法。本发明的目的在于提供一种将超高分辨率的GIS底图，CAD，或者应用程序控制界面等在有多个显示屏组成的大屏上进行显示。
本发明的创新点主要体现在以下方面：
本发明实现了超高分辨率显卡模块，该模块有高速总线，显存，DMA，硬件加速模块，总线桥，显卡驱动程序，以及显卡服务程序等模块组成；该显卡可以实现通用系统中所有显卡所拥有的功能；同时通过该高速总线接口可以将超高分辨率显卡的视频数据传输给外部设备；
超高分辨率的显卡可以实时监测显存的变化区域，并通过相应接口通知显卡服务程序；
通过网络接收命令控制通过网络将显存内容压缩编码后传输或者将显存内容通过高速总线传输给外部设备；
网络命令可以指定外部设备只接收的超高分辨率显卡区域（兴趣区域），显卡服务程序可以根据命令控制只发送兴趣区域内的网络编码视频数据或者非压缩视频数据；
显卡服务程序可以根据命令控制兴趣区域内部变化区域内容，还是整个兴趣区域。
需要说明的是，在本专利的权利要求和说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
虽然通过参照本发明的某些优选实施方式，已经对本发明进行了图示和描述，但本领域的普通技术人员应该明白，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。