介绍几种基于ARM处理器的纯硬件视频融合拼接系统技术方案

　　视频融合拼接系统在商业显示领域有着广泛的应用，如屏幕拼接墙、舞台布景、LED影棚、投影融合等场景。传统方案采用独立的图形服务器或者FPGA阵列卡处理，X86服务器相对性价比低、稳定性差，FPGA在图形理方面有一定的优势，但是成本极高，并且系统部分效率低下，不适合功能拓展。ScenSmart采用基于ARM处理器的纯硬件视频融合拼接系统，可有效解决这些行业痛点。目前RK3588、RK3399、RK3568、RK3288均有成熟的解决方案，下面将为大家介绍视频拼接的技术方案。

　　采用RK3588的10K视频拼接方案

　　RK3588是瑞芯微的新一代旗舰芯片，CPU采用8核心ARM架构，集成Mali G610图形处理器和独立的NPU人工智能处理器，支持BK视频的硬编硬解，主要面向AloT领域。得益于RK3588的强大编解码能力和丰富的拓展接口，可充分满足视频拼接的功能需求。RK3588自带4个VOP（视频输出处理器单元），其中三个支持4K@60fps输出，一个支持2K@60fps输出，因此，RK3588支持四个异步输出（四屏异显），总的视频输出能力高达10K。在视频拼接方案中，画面是同步显示的，所以RK3588可支持7个1080P屏幕拼接显示，也就是RK3588极限性能可支持7屏@1080P60fps输出。在实际使用中，为了方便阵列布局，同时给系统留有一定的性能冗余，一般会选择6屏108OP拼接、3屏4K拼接或者4屏108OP拼接。这里说的拼接都是指常规的60fps商业需求，此外也有高刷的拼接方案。

   除了RK3588的单芯6屏幕拼接方案，还可以借助级联实现12个1080P屏幕拼接。通过级联，将1个4K信号分为四个1080P信号输出，可实现11520*2160或者3840*6480的12屏带点对点屏幕拼接。可满足应急指挥中心、数据可视化、智慧城市管理等场景的屏幕拼接需求。级联模式下，可通过外部芯片实现一分四的屏幕拼接，不占用RK3588自身的系统资源，并且纯硬件的分屏模式，工作十分稳定，故障率低，可有效降低维护成本。当然，如果场景需要，还可以通过级联进一步实现对1080P的信号分割，从而达到48屏的拼接显示。目前1080P分辨率的设备已经十分成熟，成本也十分有优势，而且点对点的显示效果是最好的，对1080P进行分割很难做到点对点显示，一般都是经过缩放处理的信号，清晰度略逊─筹，建议优选1080P作为最小的视频拼接单位。

　　采用RK3399的双屏异显和三屏拼接方案

　　RK3399是瑞芯微的上一代旗舰产品，采用A72加A53的六核设计，自带亮VOP，支持双屏异显，最高支持4K+108OP的双屏异显，在视频拼接场景，可支持三个1080P@60fps的拼接显示。目前三屏拼接的应用比较广泛，性价比较高，在视频会议、网络教学、KTV视频融合领域有着比较广泛的应用。

　　基于RK3568的三屏异显方案

　　RK3568是一颗面向中端市场的芯片，也是主打行业定制领域。RK3568自带三个VOP，支持三屏异显，可用于3个1080P@60fps的拼接显示，向下支持2个108OP@60fps的视频拼接。RK3568的编解码性能要远超RK3399，不过通用算力要比RK3399弱一些，RK3568的拓展接口也比RK3399丰富，并且RK3568原生支持3个SATA3.0接口和两个千兆以太网口，非常适合高清素材存储和高速传输，客户可根据场景需求自行选择方案。

　　采用RK3288芯片方案的双屏异显、双屏拼接方案

　　RK3288是瑞芯微最早的一款旗舰芯片，也正是RK3288芯片拉开了瑞芯微芯片开源，面向千行百业设计芯片的序幕，RK3288也是早期为数不多能支持双屏异显的通用型SoC。RK3288支持两个108OP异显或者拼接，使用的不多，大多数场景已被RK3399取代，后续将由RK3568来填补这部分市场。

　　ARM架构视频融合系统的优势

   目前ScenSmart推出的ARM视频拼接系统的视频输出口大都采用标准的HDMI Tx接口，也可根据项目需求设计开发eDP、DP、MIPI、LVDS、SDI等视频输出接口。与传统的X86服务器相比，ARM架构处理器采用SoC设计，处理器本身就集成了视频编解码处理核心，视频拼接通过硬件驱动层面和系统层面就可以实现，无需应用层干预，因此稳定性更好，效率更高。同时也降低了客户二次开发的难度，产品到手即可实现在硬件层面实现画面拼接，应用层只需要根据系统的实际分辨率做一些交互即可。并且相比庞大的X86服务器，ARM产品的高集成设计可大幅减小设备的体积，接口也高度集中，不仅可以自己播放多媒体文件，也可以转播外部视频输入的信号和网络视频流，方便部署和维护。

   FPGA也是视频拼接常用的一种处理器架构，FPGA在视频处理方面有着不错的技术沉淀，画面效果好。不过FPGA在系统方面一直难以突破，FPGA无法完成系统的复杂功能设计，基于FPGA模拟运行的操作系统运行效率极其低下，因此FPGA只能作为独立的外挂视频处理模块，需要依托外部的操作系统运行。受限于产能跟产星，FPGA本身价格已经很高，再外挂一个系统的芯片，进一步推高了产品成本，因此FPGA的性价比极低。

　　相比传统的X86服务器跟FPGA的视频拼接方案，ARM处理器的视频拼接系统具有极高的性价比和拓展能力，不但支持主流版本的安卓系统，并且还支持Linux，以及基于Linux的发行版操作系统，非常适合二次开发。ScenSmart是最早从事ARM视频拼接系统研发设计的方案商之一，在RK3588、RK3399、RK3568、RK3288这几个平台有着丰富的技术储备，可根据客户的业务端需求设计开发产品，提供一站式产品解决方案。

原作者：ScenSmart智造平台