一种大型LED屏幕虚拟制片小型便携化系统的制作方法

本申请涉及虚拟制片与显示控制，特别是涉及一种大型led屏幕虚拟制片小型便携化系统。

背景技术：

1、随着虚拟制片技术的发展，基于led屏幕的实时拍摄系统逐渐取代传统绿幕方案，广泛应用于影视制作及虚拟演播领域。现有大型led虚拟制片系统通常依赖多台服务器、独立同步控制设备及复杂的布线结构，存在系统体积大、部署复杂、同步精度受限等问题。尤其在多块led显示设备拼接显示时，由于不同设备之间存在刷新率差异、显示延迟差异及接口传输时延不一致，容易导致画面撕裂、不同步或错帧现象，同时，现有系统在设备接入时多依赖人工配置显示参数及拓扑关系，自动化程度较低，不利于快速部署。此外，在虚拟场景渲染过程中，缺乏针对摄像机视角的分级渲染机制，导致计算资源利用率不高。

技术实现思路

1、基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种大型led屏幕虚拟制片小型便携化系统。

2、本申请提供的一种大型led屏幕虚拟制片小型便携化系统采用如下的技术方案：包括一体化处理主机、设备识别模块、场景渲染模块、统一同步控制模块、自适应显示调度模块以及多接口输出模块；

3、其中，所述一体化处理主机用于集成图形处理单元、中央处理单元及显示控制单元，并提供统一的数据处理平台；

4、所述设备识别模块与所述多接口输出模块通信连接，用于在led显示设备接入时自动获取各led显示设备的设备信息，所述设备信息至少包括显示分辨率、刷新率、显示拓扑关系、显示延迟参数及接口类型，并依据所述设备信息建立对应的显示设备映射关系；

5、所述场景渲染模块用于根据虚拟场景数据及摄像机位姿信息执行多通道实时渲染，生成对应的多路显示帧数据，并为各显示帧数据分配统一帧标识；

6、所述统一同步控制模块用于建立统一逻辑时钟，依据统一逻辑时钟生成对应的同步时间窗口，对具有相同帧标识的各路显示帧数据进行时间一致性判定，并根据判定结果动态调整各显示帧数据对应的缓存深度，使各路显示帧数据在所述同步时间窗口内完成同步输出；

7、所述自适应显示调度模块用于依据所述显示设备映射关系及各led显示设备的刷新率、显示延迟参数，对对应显示帧数据执行输出时序调整、缓存补偿及刷新率匹配处理，并生成对应显示设备的输出控制数据；

8、所述多接口输出模块用于依据所述输出控制数据，将显示帧数据及同步控制信息经对应接口发送至各led显示设备进行显示；

9、其中，所述统一同步控制模块依据各led显示设备的显示状态反馈信息动态修正同步时间窗口，以维持不同led显示设备之间的同步显示。

10、优选的，所述设备识别模块包括接口检测单元、设备信息读取单元及拓扑构建单元；

11、其中，

12、接口检测单元用于检测led显示设备接入状态；

13、设备信息读取单元用于读取各led显示设备的设备参数；

14、拓扑构建单元依据设备连接关系自动生成显示拓扑结构，并建立输出映射关系。

15、优选的，所述统一同步控制模块包括：逻辑时钟生成单元、同步窗口计算单元、帧一致性判定单元、动态缓存调节单元；

16、其中，

17、所述同步窗口计算单元依据各显示设备刷新周期计算统一同步时间窗口；

18、所述帧一致性判定单元用于判断各显示帧是否满足同步输出条件；

19、所述动态缓存调节单元依据判定结果调整各显示帧缓存深度。

20、优选的，所述动态缓存调节单元依据下列至少一种参数调整缓存深度：

21、led显示设备刷新周期；显示延迟；图像渲染耗时；接口传输时延；上一输出周期同步误差。

22、优选的，所述自适应显示调度模块根据各led显示设备刷新周期建立对应输出时序模型，并依据所述输出时序模型分别确定各显示帧数据的输出时间及缓存释放时间。

23、优选的，所述场景渲染模块根据摄像机位姿信息构建实时视锥区域，并依据视锥区域对虚拟场景进行分级渲染，其中：

24、视锥区域内采用第一渲染精度；

25、视锥区域外采用低于第一渲染精度的第二渲染精度。

26、优选的，所述一体化处理主机将中央处理单元、图形处理单元、同步控制单元及接口输出单元集成于同一机箱内，并配置便携式供电接口及快速部署接口，以减少现场布设设备数量。

27、控制方法如下：

28、s1、自动识别接入的led显示设备，获取各led显示设备的显示参数及设备连接关系，并建立显示设备映射关系；

29、s2、获取虚拟场景数据及摄像机位姿信息，执行多通道实时渲染，并生成统一帧标识的显示帧数据；

30、s3、建立统一逻辑时钟，并依据统一逻辑时钟计算同步时间窗口；

31、s4、依据同步时间窗口对具有相同帧标识的显示帧数据进行一致性判定，并依据判定结果动态调整各显示帧数据缓存深度；

32、s5、依据各led显示设备刷新率、显示延迟及输出时序模型，对显示帧数据执行缓存补偿及输出调度；

33、s6、依据输出调度结果同步输出各显示帧数据，并依据led显示设备反馈信息实时修正同步时间窗口。

34、优选的，步骤s4中，同步时间窗口依据下列参数动态更新：显示刷新周期；缓存输出误差；接口传输时延；上一同步周期误差。

35、优选的，步骤s6中，当检测到任一led显示设备输出延迟超过预设阈值时，重新计算对应设备缓存深度及输出时间，使所有led显示设备在更新后的同步时间窗口内完成画面刷新。

36、综上所述，本申请包括以下有益技术效果：

37、通过设置一体化处理主机，将中央处理、图形渲染、同步控制及接口输出功能集成于同一设备中，显著降低系统体积及部署复杂度，提升便携性与现场适应能力；通过设备识别模块实现led显示设备的自动识别及拓扑构建，减少人工配置工作量，提高系统智能化水平；通过统一同步控制模块建立逻辑时钟并结合动态缓存调节机制，有效消除不同设备之间的刷新率差异及延迟影响，使多屏显示同步精度显著提升；通过自适应显示调度模块对输出时序进行精细化控制，实现跨刷新率设备的稳定匹配；同时，通过基于视锥区域的分级渲染策略，降低系统计算负载并提升渲染效率，整体上，本发明具有同步精度高、稳定性强、部署便捷及资源利用率高等优点，具有良好的工程应用价值。

1.一种大型led屏幕虚拟制片小型便携化系统，其特征在于：包括一体化处理主机、设备识别模块、场景渲染模块、统一同步控制模块、自适应显示调度模块以及多接口输出模块；

2.根据权利要求1所述一种大型led屏幕虚拟制片小型便携化系统，其特征在于：所述设备识别模块包括接口检测单元、设备信息读取单元及拓扑构建单元；

3.根据权利要求1所述一种大型led屏幕虚拟制片小型便携化系统，其特征在于：所述统一同步控制模块包括：逻辑时钟生成单元、同步窗口计算单元、帧一致性判定单元、动态缓存调节单元；

4.根据权利要求1所述一种大型led屏幕虚拟制片小型便携化系统，其特征在于：所述动态缓存调节单元依据下列至少一种参数调整缓存深度：

5.根据权利要求1所述一种大型led屏幕虚拟制片小型便携化系统，其特征在于：所述自适应显示调度模块根据各led显示设备刷新周期建立对应输出时序模型，并依据所述输出时序模型分别确定各显示帧数据的输出时间及缓存释放时间。

6.根据权利要求1所述一种大型led屏幕虚拟制片小型便携化系统，其特征在于：所述场景渲染模块根据摄像机位姿信息构建实时视锥区域，并依据视锥区域对虚拟场景进行分级渲染，其中：

7.根据权利要求1所述一种大型led屏幕虚拟制片小型便携化系统，其特征在于：所述一体化处理主机将中央处理单元、图形处理单元、同步控制单元及接口输出单元集成于同一机箱内，并配置便携式供电接口及快速部署接口，以减少现场布设设备数量。

8.一种基于权利要求1～7任一项所述系统的大型led屏幕虚拟制片控制方法，其特征在于，具体步骤如下：

9.根据权利要求8所述一种大型led屏幕虚拟制片控制方法，其特征在于：步骤s4中，同步时间窗口依据下列参数动态更新：显示刷新周期；缓存输出误差；接口传输时延；上一同步周期误差。

10.根据权利要求9所一种大型led屏幕虚拟制片控制方法，其特征在于：步骤s6中，当检测到任一led显示设备输出延迟超过预设阈值时，重新计算对应设备缓存深度及输出时间，使所有led显示设备在更新后的同步时间窗口内完成画面刷新。