常用屏幕拼接融合技术方案的详细优缺点分析

屏幕拼接技术指将多个显示画面拼接在一起，形成一整体大屏幕，实现更高的信息显示密度和更广阔的显示范围。屏幕拼接技术在很多领域有着广泛深入的应用，比如教育和培训、大型数字标牌、安防监控系统、指挥中心等需要大尺寸显示的场景。下面将为大家分析下目前常用屏幕拼接融合技术方案的优缺点，作为立项参考。

基于X86平台的显卡拼接方案

基于X86平台的多显卡拼接技术，通过将多块显卡连接在一起，可以实现超大屏幕的显示输出。基于X86平台,多显卡拼接技术主要有两种:屏幕级拼接和显卡级拼接，屏幕级拼接技术更为常用。

屏幕级拼接技术是指在操作系统层面将多个独立的显示屏拼接成一个逻辑屏幕使用，每个显示屏由一块独立的显卡驱动。该技术需要显卡驱动程序、操作系统及显示器支持。主流操作系统如Windows、Linux等都内置有屏幕拼接功能，通过显卡驱动程序及显示器EDID信息可以识别连接的显示屏数量及位置关系，操作系统可以将多个显示屏抽象为一个大的桌面，实现屏幕跨屏显示。目前主流显卡厂商如NVIDIA和AMD也提供了丰富的屏幕拼接解决方案，可以支持22、33等多种屏幕拼接方案。

显卡级拼接指的是在计算机中使用多块显卡(通常是同型号)链接在一起,组成更高性能的显卡资源。这种技术常用于游戏机、工作站以及服务器等需要高性能图像处理的设备上，在多屏拼接的场景中使用不多。

总体来说，基于X86平台的显卡拼接方案的屏幕拼接技术已经比较成熟，通过显卡驱动程序、操作系统及显示器的支持，可以较好的实现多个显示屏的拼接和使用，实现较为凝炼的视觉体验。但是该技术方案的缺点也很明显，整个系统造价昂贵，功耗极大，比较适合交互性较强的、预算足够的项目。

基于显示信号的屏幕拼接方案

显示信号屏幕拼接方案是采用信号分配器将来自一个显卡的显示信号分配到多个显示屏，一般是专门的用信号处理芯片或FPGA来设计实现，在软件层面将多个屏幕的分辨率设置为一个整体。显示信号拼接方案的优点是成本较低，实现简单，并且工作稳定，缺点是无法独立工作，视频处理和系统交互都依赖于上位机，并且该方案的可扩展性较显卡拼接方案更弱，主要用于小规模的大屏幕显示。

基于网络信号屏幕拼接方案

将多个计算机通过网络连接，各计算机负责驱动一块或多块显示屏，通过网络同步多个计算机上的显示内容，形成整体大屏幕显示。优点是灵活性高，可扩展性强，成本较低，维护方便。可以根据需要随时调整屏幕数量和布局，只需要调整网络配置和信号处理器的参数，不需要更改硬件设备。信号接收端目前大都以低成本的ARM架构产品为主，功耗低、运行稳定，大部分拼接工作通过网络和信号处理实现，降低了整体方案的成本。维护方便，各个屏幕独立运作，出现故障时可以单独维修或替换，不会影响到整体方案的使用。

网络信号屏幕拼接方案的缺点也比较明显，显示延迟较大，动态显示效果一般。信号传输过程中可能存在一定的延迟，影响显示效果，出现画面不同步（撕裂）、音频不同步的现象。采用高质量的网络设备和信号处理器来减少延迟，会推高系统成本。网络信号传输不如直接连接稳定可靠，存在网络中断的风险，影响屏幕拼接方案的使用。

总体来说，网络信号拼接的屏幕拼接方案成本较低、灵活性高，但在信号传输稳定性及显示效果上还有一定的提升空间。适用于数量较多的屏幕拼接显示，如大型会场、数据可视化、指挥中心等场景的应用。

基于ARM处理器的屏幕拼接方案

ARM处理器的拼接方案是近几年才兴起的技术方案，得益于高效的IP设计和灵活的硬件设计，基于ARM架构处理器的屏幕拼接技术方案十分灵活，有很强的竞争力。ARM架构屏幕拼接方案原理跟X86的显卡拼接类似，一个ARM芯片可支持多个显示接口，通过底层实现系统画面的拼接，只需要根据系统分辨设计开发软件，通过显示器显示的画面呈现自然的无缝拼接状态。目前单颗ARM芯片可支持2~6屏的拼接显示，通过级联可实现多个屏幕拼接。

ARM屏幕拼接方案的级联设计也很灵活。目前拥有屏幕拼接得到SoC大都是旗舰类芯片，如RK3588、RK3568、RK3399、RK3288等，本身性能强大，支持高清解码和复杂的应用交互，不需要额外X86平台来介入系统，可以独立使用，极大简化系统设计。下位机可以采用ARM芯片，也可以采用显示信号芯片，即降低了整个拼接系统的成本，又提供了丰富的功能拓展。并且ARM架构的嵌入式设备运行稳定、功耗低，对后期的运营十分友好。

以RK3588为例，内置8K VPU，支持8K视频的硬解码和输出，可支持3个4K画面的12K拼接输出。单一RK3588芯片即可以通过显示信号的级联实现12个1080P屏幕的点对点拼接显示。除了使用本地的媒体资源，还可以通过网络HDMI输入或者网络来获取上位机的显示信号。这种基于专用IP的硬件功能实现十分高效，并且成本也低。

相比之下ARM处理器的屏幕拼接方案的缺点也比较明显：缺乏应用软件。由于ARM芯片的屏幕拼接技术起步较晚，虽然硬件平台十分稳定，拼接技术也很成熟，但是从事相关应用软件开发的公司较少，现有成品软件的授权费用高，这也导致一些没有软件开发能力的公司无法使用ARM平台来落地项目。好在屏幕的拼接融合并不是难度很高的应用，相关的技术也比较成熟，相信会有越来越多的软件供用户选择。