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多屏显示卡及特殊显示卡概览

2014-6-19 17:23:28      点击:


多屏显示卡及特殊显示卡概览
(星之邦原创文章,如需转载,请联络星之邦科技市场部确认并注明作者、出处)


    在显示卡(图形加速卡)领域,随着技术水平的日趋更新,专业化越来越强,大家常见的显卡多是针对家用、普通商用、图形设计应用等各种档次的产品。而在高端、特殊应用领域,多屏显示多屏拼接高分辨率显示立体显示高清显示医学影像显示等新名词已经逐渐为越来越多的专业人员所熟悉和应用。下面,我们就对这些产品、技术、市场作一些概要性的分析,希望能对这些应用领域的专业人员有所帮助。

    在概述此类产品之前,我们不得不先简单介绍一下加拿大matrox公司。Matrox公司的产品涵盖三个领域:图形卡公司(Matrox Graphics)、图像卡公司(Matrox Imaging)和视频公司(Matrox Video)。 

    其中,matrox图形卡公司有着30年的历史,一直致力于产品技术的更新,尤其在多屏显示领域是业界的领头羊,最早将双屏显示概念推向市场并不断从应用角度完善,并随后推出了三屏环视显示技术,在这个过程中,matrox在四屏显示多屏显示产品方面不断完善,而后又推出了一些列针对特殊应用领域的显示产品。在这个历程中,之所以matrox公司能步步领先,是因为他对图形处理核心技术的掌握以及多屏显示技术的充分理解,每一个新产品的推出都是最新技术的成果;相对matrox而言,很多其他品牌的多屏产品多为使用过时技术而应用价值不高,或者使用第三方硬件为基础研发,造成因硬件(图形芯片)水平不高而导致性能、功能上的瓶颈。

一、普通多屏应用
对于桌面系统来说,越来越多的使用人员会感觉到信息量的增长需求已经超过了单台显示器所能容纳的范围,而用两台机器做一件事情不现实,或者即使是两件事情放在两台机器上面处理也浪费资源、使用不方便。于是,越来越多的应用领域会开始追求一套系统上安装两个或更多的显示器以扩展自己的工作桌面(desktop)使得能在同一时间看到更多的信息或做更多的事情(使用多个应用程序)。在这样的应用中,有以下的解决方案可以选择:
1、两屏方案:

 

这是典型的扩展模式的应用,目的是增加显示信息量。

 

局部放大功能对于设计人员来讲,是非常方便的工具,避免的反复缩放操作的烦琐,在修改图片时大大提高效率。


 

DVDMax功能可以在第二个屏(接电视机)上显示全屏的视频。对于家用或者非编系统会有意义。

 

TV-out功能可以将需要的内容输出到电视机

 

双屏克隆功能可以使两个显示器显示一样的内容。


2、三屏方案:


三屏的环视效果可以更大的增加桌面显示内容




也可以将第三个屏接电视机,应用于非编工作站。

3、四屏或更多屏方案

在很多应用中,需要使用者同时间看到很多不同信息,还要处理,不能漏掉重要信息,因此不能用切换窗口的方法解决,多屏的方案是很好的解决办法(独立模式应用)。甚至,可以做到更多屏,而操作者只需用一台机器、一个键盘、一只鼠标。


对于只用一个应用程序的使用者来讲,信息量的增加倍数是惊人的(扩展模式应用)。

通过一套系统内多卡配合的灵活方案,可以通过独立模式、扩展模式的组合设置,实现在一套系统内根据应用需求增加部分应用程序的显示信息量,同时也能做到部分屏幕的旋转、克隆等功能。使方案更加贴近使用者的需要。


二、多屏拼接类应用

1、 普通多屏拼接显示


普通拼接的应用领域很广泛,适用于需要监控显示大量图文信息的应用,如在金融和能源贸易行业、公共信息显示、电视墙、物流配送控制中心、航空运输控制中心(空管)、航班等交通信息显示、数字菜单显示、进程控制中心、医学影像显示、电力行业(如电厂、水电站、供电局等电力监控)、安全应急控制中心(如110报警指挥中心、道路监控中心、消防指挥中心)等。



屏幕可以旋转,以适应特殊方案。 可以设置屏幕显示内容一样的克隆模式。

可以设置为扩展的屏幕。 可以支持电视输出的拼接。

2、 投影无缝拼接边缘融合edge-blending

随着大型展示市场需求的增长,投影的无缝拼接技术越来越受到用户的欢迎,广泛应用于大型展示、会场、虚拟实验室等环境。投影拼接方案的目的有两个:

一,增加屏幕尺寸使其达到数倍于单屏投影的最大尺寸;
二,在这个尺寸上面显示更多、更精细的内容。在这两个目的实现的基础上,将因拼接而产生的接缝(黑缝或重叠亮线)消去。

边缘融合无缝拼接的实现需要两个步骤:
第一步,边缘叠加(edge overlapping),将相邻屏幕的拼接部分作部分的重叠处理;
第二步,边缘叠加部分的消隐(edge feathering),叠加部分会比周围的亮度高,通过消隐去处拼接缝。


边缘消隐edge feathering)示意


传统的解决办法有几种(以三屏3x1拼接为例):
其一,将标准的VGA信号复制成三个输出(通过类似分屏器的转换装置)然后输入三台投影仪,每台投影仪只输出显示其中大约三分之一信息,然后适当叠加拼起来,再消隐。此方案可以在较低投入的基础上实现无缝拼接,但将大大降低分辨率,它的实质是将普通的VGA信号强行拉大,拼接后的分辨率非常低,每行像素只能达到1000点左右。

其二,使用外置的边缘融合机。
融合机的功能是将三个屏幕的内容作部分叠加处理并消隐输出。此方案是现在比较多应用的方案,但缺点有二:一,需要针对每个应用软件做分屏、叠加功能的开发,客户应用非常局限;二,成本很高,融合机一般价格都以数十万计。

其三,也就是我们现在在推荐的,使用专业的matrox叠加输出卡组成的系统,直接输出经过硬件叠加处理后的三屏输出信号至带有融合消隐功能的投影仪。实施非常简单,每屏输出的分辨率(实际可以显示的信息量)可以达到现有投影仪的极限,假如投影仪设置为1024x768输出的话,拼接后每行像素可达3000左右(减去叠加部分像素)。而且,客户的使用不受软件开发的限制,甚至可以不需要开发任何应用软件,使用通用软件就可以了。

3、大型背投拼接墙
在一些需要超大屏幕、并且需要分辨率比较高的应用领域,可以采用背投拼接墙方案,将背投箱体进行堆叠矩阵拼接。
如果是4个屏以内的简单方案(2x1、3x1、4x1或2x2),使用普通的matrox多屏卡即可达到比较好的效果(包括多媒体性能),可使用matrox Parhelia系列或QID系列的显示卡。

超过4个屏,如果对多媒体没有太高要求,只是普通图文信息的显示,则可选择matrox G450MMS系列的多屏显示卡进行拼接(一机多卡)。
但是,假如需要多路的视频或VGA信号输入,并在输出时需要回放多个输入的视频或VGA信号且需要窗口叠加的话,就需要选择专业的多路输入、多路输出的背投拼接卡(matrox VPX或PPX系列卡)。


三、分散多屏显示、集中控制应用

在公共信息显示应用领域,往往屏幕不需要堆叠拼接在一起,多屏幕被分配在不同的地方,根据需要或显示同样内容或显示不同内容,考虑到管理因素,又需要采用尽量少的主机。Matrox多屏卡所提供的丰富、灵活的功能为这样的需求提供了非常好的解决方案。

采用matrox多屏卡,可实现一机管理多片卡,最高支持单机输出16路信号,这些输出信号可以根据需要设置成多个窗口(windows),每个窗口可以由单屏幕或多屏幕(2x1、3x1、2x2、3x2等扩展模式)组成,可以选择部分窗口的克隆模式(显示同样内容)、旋转模式(竖屏显示),每个窗口或显示输出可以设置不同的分辨率。Matrox提供的完善、灵活的驱动可以使集成工程的软件开发人员在开发控制程序时方便地管理每个窗口的显示内容。

四、特殊显示应用
1、空管系统应用
在空管(空中交通管制)领域,管理(控制)者需要精确地看到航班飞行的准确状况,且不能忽视其中任何信息。在空管的主要监控设备中,会使用2048x2048(2kx2k,400万像素)的显示模式,matrox ATC(Air Traffic Control)卡能很好地支持这种显示模式。

除此以外,matrox为支持apple的30寸高分辨液晶显示器而推出的另一款卡DL256能提供2560x1600分辨率(400万像素)的显示方案为空管领域应用提供了一个廉价高性能的解决方案。此方案对于ATM(Air Traffic Management,空中交通管理)也非常有意义,对于航班计划、管理、控制人员来说,管理更大量的信息有利于工作效率的提高。


2、 立体显示

在人工智能、勘探、侦察等高端领域,我们可以提供立体显示的解决方案。

3、 超高或特殊分辨率应用
在一些特殊领域(如勘探、GIS地理信息系统、电路设计、广告设计以及其他需要显示大量信息的应用领域),或者由于特殊显示设备的要求,会有一些特殊的或者超高的分辨率需求,我们现有产品可以提供如下分辨率支持:
3840x2400(900万像素),配合IBM推出的900万像素显示器。
2560x1600(400万像素),配合apple 30” Cinema Display显示器。
2048x2048(400万像素),配合空管专用的显示器。
1920x1200(230万像素),配合apple 23” Cinema Display显示器。
1680x1050(170万像素),配合apple 20” Cinema Display显示器。

 


4、 同步仿真应用虚拟现实

应用领域:
- 大尺寸的拼接屏幕墙
- 多屏幕的驾驶模拟(飞行、航海驾驶训练)
- 在跨多个系统、多显示卡的复杂分布式渲染系统中保持每个屏幕的显示同步

5、 医学影像应用
在医学诊断、研究中,现代医学影像技术的应用日趋普及,针对这些应用,我们有不同档次的显示方案供选择,提供1M、1.3M、2M、3M、5M等以及创新的4M(2560x1600)、9M(3840x2400)方案。


6、 客户定制服务
针对客户关于显示的特殊需求(如特殊分辨率、特殊应用平台等),matrox可以提供特殊的技术定制服务。

五、多平台应用支持
多种接口:AGP、PCI-Express、PCI、PCI-X
多种规格:普通板卡规格、Low-profile规格
多种操作系统支持:Windows XP/2000 / Linux / Sun Solaris

六、使用者的一些概念误区
1、屏幕尺寸与分辨率、像素的概念
有些使用者会认为,想增加显示内容只要增大显示器尺寸就可以了。事实并不是这样,一台机器信息量的显示决定因素是所能输出的像素数量。例如一台普通液晶显示器的分辨率为1024*768,那么像素就有1024x768=786432,差不多80万像素,有时会被称为1M(百万)像素;而如果分辨率是1600*1200的话,像素就会有差不多2M(百万)像素。而一般超大尺寸的屏幕(如等离子或家用液晶电视)的像素只有100万像素左右,尽管尺寸有42英寸或更大。有些商家在这方面会有欺骗行为,比如我曾看到过某日本名牌的液晶电视(可作显示器),说明书上标称300万像素,仔细观察计算方法,竟然是:1366*768*3,1366*768是分辨率,*3的解释竟然是说每个显示的像点有三种颜色(三原色),所以*3。这样的行为完全是欺骗,像素的概念就是分辨率所能显示的点数(信息量),而每个点应该是能显示各种颜色的。

所以,我们如果对信息量的显示有要求的话,应该去看分辨率或者像素(真正概念的像素);而尺寸的选择只是为了适应使用的环境和习惯(根据摆放空间和自己的观看距离)。

2、选择产品的一些必须考虑的标准
现在市场上产品的品牌、型号纷纭复杂,如何选择,需要多方面考虑,才能充分满足使用需求并且节省必要成本。有几点提出供大家参考:
A、技术领先性,多屏及特殊显示技术的领先程度决定了最终产品的性能,研发厂商如果能有从硬件到软件上的先进技术,对于产品的性能将起到决定作用。在技术的衡量上面应该考虑到需求重点能否满足,而不是仅看品牌名气或者一些与技术、性能无直接关系的测试指标。现在市场上有很多多屏产品,使用的硬件核心是若干年前的,这会造成性能上的瓶颈,而这种瓶颈是无法用板卡设计或驱动设计加以改善的,属于先天不足。而还有一些新进入多屏行业的厂商,尽管在三维处理或其他方面(如显卡市场占有率)上面有一些优势,但毕竟在多屏方面的技术并不全面,这会造成在多屏性能、功能上的无法充分满足需要的屏障。
B、稳定性,使用者在使用产品时,对于稳定性的要求有时甚至超过性能指标,尤其是在重要应用领域(如监控、军事、医疗等),这方面的指标(平均无故障时间、产品使用环境要求等)不容忽视。
C、产品生命周期,任何产品一旦被应用于行业,形成稳定的解决方案,就需要产品供应厂商能在一个相对稳定的时间内(一般要若干年甚至超过10年)不能停止供货及服务。而现在普通市场上绝大多数产品的生命期只有半年到一两年,这样短的时间会造成与行业应用方案研发、实施上的时间错位,研发人员还未能将方案稳定地付诸使用时,可能产品就淘汰了。从另一角度看,厂商在未能充分将硬件性能改善到最稳定阶段时,就又将注意力集中到新的硬件上了。
D、产品性能、功能的明确对比、测试,在很多客户提出需求后,不同的厂商会提出不同的解决方案,看似差不多,但客户往往会忽略或者不懂得不同方案之间的本质区别,这样会造成在方案实施后在使用过程中才逐渐发现一些无法弥补的缺憾。所以,在方案确定阶段,对于产品、方案的各项必要功能、必要性能方面的比较、测试尤为重要,而不要将注意力重点仅仅停留在价格上面。

3、提出解决方案之前的必备信息
在我们给客户提出显示解决方案之前,我们需要清楚了解客户的需求,以下信息是必备的:
- 硬件平台(主机硬件配置、总线接口等)
- 软件平台(操作系统及版本)
- 应用平台(应用软件)以及应用方面的需求(如何使用,包括必要的应用素材信息)
- 投入预算或预估
通过以上信息及其他信息分析后,可以提出一些基本的解决方案,这些方案的最终确认前往往还需要进行必要的测试,这样才能提高方案可实施的几率。

七、Matrox显示产品一览表
关于产品详细规格,可参见产品一览表(星之邦科技内部提供)。

八、更多信息或方案请咨询星之邦各销售部门或产品负责人:
朱文智 matrox@starryland.com.cn 13601584900
刘 冰  bing.lew@starryland.com.cn 13905160055