基于集群的大屏幕显示系统的设计与实现

论文摘要

随着多媒体技术的发展,大屏幕显示系统已经广泛应用到政府、军队、企事业单位等等各行各业。但高端的大屏幕电视墙的昂贵的价格使得它很难在大范围推广应用,然而随着图形媒体处理器的飞速发展,基于集群的大屏幕显示系统的处理能力强大,能满足高分辨率显示播放的要求,具有较高的性价比和与扩展性。在高速网络环境中,可以采用集群的大屏幕拼接系统的体系结构,利用软件来实现数据同步控制与拼接显示。在这种集群环境下,大屏幕显示系统有极高的可扩展性和灵活性。本文主要研究了在Linux系统平台下开发的基于集群的大屏幕显示系统的关键技术以及系统的设计与实现。在分布式并行绘制技术方面,国内外关于集群结构得大屏幕系统多采用保留模式,也就是将模型数据存储在绘制节点上,这样可以减轻网络负担。但是,这种大屏幕系统的显示需要事先将视频文件传输到节点上,无法做到实时的显示。本系统采用立即模式的显示方式,应用了OpenGL的着色语言技术,充分利用图形处理单元的计算能力,减轻CPU的负载,从而整体上提高系统的效率,用户可以实时有效的在大屏幕上显示自己的媒体文件。系统采用LCD液晶电视作为显示设备,与集群式背投大屏幕相比,不需要几何校正,降低了显示节点的计算时间,大大提高了大屏幕显示的效率。而且,使用LCD作为显示终端,成本低廉且硬件环境可灵活方便的搭建,便于升级来完成更复杂的工作。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 前言
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究背景
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 课题研究内容
• 1.4 本文的组织结构
• 第二章 大屏幕显示系统概述
• 2.1 大屏幕显示系统
• 2.1.1 大屏幕显示系统的功能
• 2.1.2 大屏幕显示系统使用范围
• 2.1.3 大屏幕显示系统技术指标.
• 2.2 大屏幕显示系统分类
• 2.2.1 按拼接方式分类
• 2.2.2 按显示方式进行分类
• 2.2.3 按体系结构分类
• 第三章 大屏幕显示的关键技术
• 3.1 并行绘制技术
• 3.1.1 并行绘制技术介绍
• 3.1.2 立即模式和保留模式
• 3.1.3 Sorting流水线
• 3.1.4 系统的立即模式体系结构
• 3.2 Socket网络通信
• 3.2.1 基于TCP的套接口
• 3.2.2 基于UDP的套接口
• 3.2.3 系统通信的选择
• 3.3 音视频的同步
• 3.3.1 媒体同步的标准
• 3.3.2 媒体内同步
• 3.3.3 媒体间同步
• 3.3.4 系统同步方法
• 第四章 大屏幕显示系统结构设计
• 4.1 系统结构及功能概述
• 4.2 硬件结构设计
• 4.3 软件结构设计
• 4.3.1 应用程序设计
• 4.3.2 消息管理机制的设计
• 4.4 控制端功能模块设计
• 4.4.1 用户登陆模块
• 4.4.2 系统配置模块
• 4.4.3 窗口编辑模块
• 第五章 大屏幕系统软件实现
• 5.1 控制端的软件开发
• 5.1.1 系统界面说明
• 5.1.2 窗口编辑模块的实现
• 5.2 视频采集模块的实现
• 5.2.1 V4L和VFW介绍
• 5.2.2 视频采集应用程序
• 5.3 视频帧同步的实现
• 第六章 总结与展望
• 6.1 总结
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间的研究成果