Struktur einer verteilten Videowand

meetwise distributed DisplayDriver
meetwise distributed DisplayDriver

Eine verteilte, Netzwerk basierte Videowand bzw. Leitstand besteht aus Knoten verschiedenen Typs, die über ein Standard Gigabit Netzwerk verbunden werden.

Als Bildquellen kommen Encoder zum Einsatz die digitale oder analoge Videosignale in Netzwerkstreams encodieren. Je nach Quelltyp kommen verschiedenen Hardwaregeräte zum Einsatz - z.B. H264 Encoder für DVI/HDMI Quellen oder KVM over IP Geräte für die Anbindung entfernter Rechner.

Es können natürlich auch Netzwerkstream von Kameras und anderen Videoencodern eingebunden werden.

Auf der Ausgangsseite kommen Decodereinheiten (meetwise DC2) zum Einsatz, welche die Netzwerkstreams dekodieren und wieder ein Bild und Tonsignal ausgeben, welche an Displays verschiedenen Art und Auflösung angeschlossen werden. Dabei werden digitale Signale (DVI, HDMI und DP) unterstützt.

Das Gesamtsystem wir von den Mastereinheiten gesteuert und verwaltet.

Die gesamte Verteilung der Signale wird über Standard Gigabit Netzwerkswitche umgesetzt, so das eine zentrale, kostenintensive Bildverarbeitung durch Server entfällt.

Beispiel Aufbau

Beispiel Systemaufbau distributed DisplayDriver
Beispiel Systemaufbau distributed DisplayDriver

Dieses Beispiel zeigt einen Aufbau, bestehend aus einer 3x2 Videowand und zwei Einzeldisplays.

Ausgangsknoten:

  • 8 Decoder, 6 für eine 3x2 Videowand und 2 für die Einzeldisplays

Als Quellen kommen in diesem Beispiel zum Einsatz:

  • ein Mehrfachbildschirm Arbeitsplatz, dessen DVI Signale über drei Encoder EC1 abgegriffen werden
  • ein TV Server
  • 4 analoge Kameras, eingebunden über einen Videonetzwerkencoder (z.B. AXIS oder Bosch Videojet)
  • ein Transcoder zur Einbindung einer Netzwerkkamera
  • eine Master Einheit und eine Bedieneinheit
  • sowie ein Tablet zu zusätzlichen Steuerung , das über WLAN eingebunden wird

Ausfallsicherheit / Resilienz / Redundanz

Da jeder Knoten des Systems eigenständig ist, beeinflusst der Ausfall eines Knotens nur diesen einen Punkt (Ausgang oder Quelle) des Systems. Damit ergibt sich eine hohe Fehlertoleranz (Resilienz) gegenüber dem Ausfall einzelner Systeme.

Es gibt verschiedene, wohlbekannte Arten ein Standardnetzwerk fehlertolerant zu gestalten über die Verwendung von redundaten Switchen und Verkabelung, NIC Teaming bis zur CARP und vielen weiteren Protokollen zur Sicherung der Integrität des Netzwerkes.

Alle Einzelsysteme des distributed DisplayDriver überwachen Ihre eigenen Funktionen mittels Software und Hardware watchdogs um Ihre Funktionalität sicher zu stellen. Durch die Verwendung eines besonders 'schlanken' Betriebssystem wird ein sehr schneller Bootvorgang und die Möglichkeit der Überwachung aller Funktionen ermöglicht.

Bei den Decodern befindet sich das komplette System auf einem von außen wechselbarem Datenträger, so das bei Ausfall eines PC Systems nur dieser Datenträger umgesteckt werden muss um sofort wieder einsatzfähig zu sein.

Die Mastersysteme können in n-facher Redundanz betrieben werden. Dies bedeuted das wenn z.B. 3 Mastersysteme gleichzeitig laufen auch beim Ausfall von zwei Systemen, das Gesamtsystem immer noch vollständig funktionsfähig ist.

Bei allen diesen Punkten steht für uns im Vordergrund, das alle Sicherungsmaßnahmen transparent für den Nutzer und Errichter umgesetzt werden. Im Normalbetrieb soll dies möglichst keine sichtbaren Auswirkungen haben und für den Servicefall klar die notwendigen Maßnahmen sichtbar machen.

Funktionsübersicht

Allgemein

  • Server basierte integrierte Datenhaltung
  • Setup-/Editor-Software als browserbasierte Webanwendung zur Erstellung, Anordnung und Veränderungen von Layouts mittels einfacher grafischer Oberfläche
  • Benutzerverwaltung, eine beliebige Anzahl von Bedienern kann gleichzeitig die Software benutzen
  • Rechteverwaltung der Benutzer
  • Beliebige Anzahl von Decodern, Videowalls und Fenstern
  • Eine beliebige Anzahl von Bedienern kann gleichzeitig die Software benutzen.
  • Vorschau der Fensteranordnung auf allen Bedien-PCs möglich
  • Backup / Wiederherstellung des Systems
  • Sprachunterstützung im Frontend - de,en,fr,it (erweiterbar)
  • online Hilfe System
  • Logging System, alle Meldungen aller Geräte werden geloggt und sind live und historisch einsehbar
  • Live Status system, alle Systemzustände (wie Auslastung, Anbindung, Temperatur) sind abrufbar und können in Monitoring Systeme wie z.b. Prometheus oder PRTG eingebunden werden
  • Monitorung aller Hardwareeinheiten / Softwarefunktionen (Prometheus Datenbank)
  • Unterstützung von IPv4 und IPv6 parallel
  • Softwareupdate via Webfrontend der Mastereinheit
  • Softwareupdate des Decoder via Austausch des Datensticks
  • Unterstützung von NTP Servern zur Zeitsynchronisierung, Zeitzoneneinstellung
  • Tasks / Schedules - zeitbasierte Aktionen, z.B. Umschalten von Presets
  • Verwaltung von Hintergrundbildern
  • Ausgabe von Audiofiles z.b für Alarmtöne

Decodereinheiten

  • Unterstützung von DP 1.2 Ausgängen mit Auflösungen bis 3840x2160@60Hz
  • Dual Decoder - 2x mal FullHD (1920x1200@60Hz) oder ein mal 4k
  • Tonausgabe via analog 3,5mm Klinke, DP und HDMI (via DP zu HDMI Adapter)
  • Unterstützung von Touchscreens (USB Eingang)
  • technische Angaben siehe Datenblatt

Redundanz

  • Es können mehrfache Mastereinheiten in n-facher Redundanz im Netzwerk betrieben werden
  • Hot Standby Prinzip - beim Ausfall des aktiven Master, übernimmt der nächste Master vollständig dessen Funktion
  • Alle Geräte verfügen über zwei Netzwerkschnittstellen welche redundant genutzt werden können. Fällt Verbindung A aus wird automatisch Verbindung B genutzt

Fensterverwaltung

  • Alle Quellen sind frei auf den Displays / wänden aufschaltbar
  • Quellen sind über alle Bildschirme einer Großbildwand frei skalierbar
  • Mehrere Quellen können gleichzeitig auf einem Bildschirm angezeigt werden
  • Mehrere Quellen können im zyklischen Wechsel angezeigt werden (Quellenrotation)
  • Eine Quelle kann parallel auf mehreren Decodern / Monitoren angezeigt werden
  • Cropping / Bildausschnitte aller Quellen
  • Quellen können frei mehrfach zugeschnitten werden
  • Veränderungen der Fenster sind über Webbrowser und API möglich.
  • Erstellen, Speichern und Laden von Konfigurationen / Presets / Layouts
  • Unterstützung einer beliebigen Anzahl von Presets
  • Bilder/Logos, Pixelgrafiken können frei als Fenster positioniert werden.
  • Es werde mehrere Audiostreams gleichzeitig unterstützt, diese können individuell in der Lautstärke geregelt werden

Fensteroverlays / Dekorationen

Für jedes Fenster können mehrere Overlays in mehreren Ebenen konfiguriert werden. Dies kann zur Bschriftung oder Hervorhebung von Ereignissen genutzt werden.

  • Rahmen (Farbe, Transparenz, Breite), können blinkend konfiguriert werden
  • Rechtecke (farbig gefüllte Bereiche)
  • Text (Farbe, Schriftart, Größe, Umrandung)
  • unterstützt werden Unicode Zeichen folgender Sprachen bzw Familien
    • "be":"Weißrussisch",
    • "ca":"Katalanisch",
    • "cs":"Tschechisch",
    • "da":"Dänisch",
    • "de":"Deutsch",
    • "el":"Griechisch",
    • "en":"Englisch",
    • "es":"Spanisch",
    • "fr":"Französisch",
    • "hu":"Ungarisch",
    • "it":"Italienisch",
    • "nl":"Niederländisch",
    • "mk":"Mazedonisch",
    • "mt":"Maltesisch",
    • "no":"Norwegisch",
    • "pl":"Polnisch",
    • "pt":"Portugiesisch",
    • "ru":"Russisch",
    • "sr":"Serbisch"
    • "sv":"Schwedisch",
    • "sl":"Slowenisch",
    • "tr":"Türkisch",
    • "uk":"Ukrainisch",
    • "vi":"Vietnamesisch",
  • Simplified Chinese, Traditional chinese
  • Japanisch
  • Koreanisch
  • Kofi / Naskh Arabisch
  • Hebräisch
  • Farbige Emojis

Unterstützte Quellsysteme

Netzwerk-Videostreams von gängigen IP-Kameras bzw. Video-Netzwerkencodern können frei skaliert dargestellt werden.

  • Unterstützung folgender Standards:
    • HTTP
    • RTSP (multicast / unicast)
    • RTP (multicast / unicast)
    • UDP
  • Unterstützung folgender Codecs:

    • AV1
    • H261
    • H263
    • H264
    • JPEG
    • MP3
    • MJPEG
    • MPEG-2 / MPEG-TS
    • MPEG-4
    • MXG Mobotix
    • PNG
    • VNC
    • VP8 / VP9
  • KVMoverIP Geräte sowie VNC basierte Serverlösungen werden unterstützt
  • Ein Liste der getesteten Encoder und Kamerasysteme finden Sie im aktuellen Handbuch des System

Scripting Erweiterung

Das System kann mit projektspezischen Scripten erweitert werden, welche eine Automatisierung des Systems ermöglichen. Zum Bespiel, nach Eingang des Signal "Türklingel" -> öffnen neues zusätzliches Fenster auf Wand 1 mit Türkamera, schließe das Fenster nach 15 Sekunden.

Beispiele für die Funktionen:

  • blinkende Rahmen
  • Uhrzeit und Datum einblenden
  • Zeitliche Steuerung, Tag/Nacht, Layouts laden
  • spez. Aufschaltungen durch externe Reflexe (z.B. Lichtschranke Autobahn = automatische Bildaufschaltung)
  • spez. Aufschaltung durch externe Inputs (z.B. Läuten an einer Tür/Tor = aufschalten eines Bildes, nach Sprechverbindung wird Bild gross, bei erneutem läuten neues kleines Bild usw.)

Schnittstellen

  • API Schnittstelle zur Steuerung des kompletten Systems von externen Systemen (telnet, HTTP, seriell via externem, zusätzlichen Telnet/seriell Server z.B. Moxa Nport 5150)
  • Fehlermeldungen können in andere Systeme übertragen werden (syslog, prometheus Standard)