引言

在前四篇中，我们分别介绍了Aquilon的硬件规格、系统操作、Web RCS软件界面以及Preconfig预配置菜单。从本篇开始，我们将深入理解Aquilon系统的核心概念。这些概念是正确配置和高效使用Aquilon的基础，涵盖了容量分配、屏幕层架构、视频处理单元（VPU）工作原理、HDR转换机制以及辅助屏幕等关键技术点。

理解这些核心概念，有助于用户在Preconfig配置时做出正确的决策，避免资源分配不当导致的性能瓶颈或功能受限。

一、Capacity容量系统

1.1 容量概念

Capacity（容量）是Aquilon系统中一个基础且关键的概念。它表示分配给某个项目的最大带宽。为每个项目分配最大容量，可以确保Aquilon单元内部所有元素之间的互操作性。容量在设置格式时自动分配。

容量的取值范围为1到8。最小容量（1）对应双链路带宽（Dual-link），每个后续容量增加的带宽等于一个双链路带宽，最大容量（8）对应8K带宽。

1.2 标准格式的容量对应关系

不同分辨率格式在不同刷新率下对应的容量等级如下：

注：带号格式在CVT 2.0规定的Reduced Blanking下最高支持60Hz。*

需要特别注意的是，容量取决于设备的内部处理速率。内部速率越高，所需的处理容量就越大。当内部速率高于60Hz时，某些视频格式和图像分辨率将不受支持。

1.3 使用容量的元素

容量在以下元素设置格式时自动分配：

注：将图像插槽设置为容量2会禁用下一个图像插槽；设置为容量4会禁用接下来的3个图像插槽。

1.4 内容与层的兼容性

内容与层的容量匹配遵循以下规则：

• 容量为1的输入或图像可以在容量为1或2的层中使用
• 容量为2的输入或图像只能在容量为2的层中使用

如果将1920×1080的内容设置为容量2，它将在容量为2的层中显示，即使其实际分辨率并不需要这么大的带宽。这意味着资源的分配需要合理规划，以避免不必要的资源浪费。

二、Screen layers屏幕层

2.1 层模式概述

层（Layers）在Web RCS的Preconfig菜单中分配给屏幕（Screens）和辅助屏幕（Aux Screens）。Aquilon为屏幕提供了两种层模式：

• Mixer layers（混合层）：Aquilon单元及大多数Analog Way产品的默认层模式
• Split layers（分割层）：消耗的处理资源仅为混合层的一半

这两种层模式可以在同一个屏幕中同时使用，为复杂的画面布局提供了极大的灵活性。

2.2 Mixer layers混合层

混合层支持交叉过渡（cross transitions），在过渡过程中两个内容可以同时可见，实现无缝切换（seamless transition）。这是现场演出和广播制作中最常用的层模式。

需要注意的是，混合层不能显示屏幕（Screen）作为内容源。

2.3 Split layers分割层

分割层相比混合层，处理资源消耗减半，从而使屏幕上可用的层数量翻倍。

使用分割层时需要注意以下限制：

• 可以在层中显示节目屏幕（Program Screen），但可能会占用后续分割层的资源
• 不支持无缝过渡，一个内容会在新内容出现前完全消失
• 在使用多画面监看器（Multiviewer）查看使用分割层的屏幕预览时，只显示层的线框（wireframes）

2.4 屏幕内容源

屏幕和辅助屏幕的层可以显示以下类型的内容：

• 输入信号（Inputs）
• 图像（Images，包括计时器）
• 背景（Backgrounds）
• 屏幕（Screens）

需要注意的是，屏幕只能用作辅助屏幕和带分割层的屏幕的内容源。背景只能在屏幕背景层中使用。

三、Aquilon Processing处理架构

3.1 VPU与缩放引擎

理解VPU（Video Processing Unit，视频处理单元）的概念是优化Aquilon性能的关键。VPU是Aquilon的主要处理组件，负责创建层并将它们分配给一个或多个输出。

每个VPU包含8个源链路和8个输出链路。容量1使用一个链路，容量2使用两个链路，以此类推。

每个VPU支持：

• 容量1时：8个混合层（或8对分割层）分布在8个输出上
• 容量2时：4个混合层（或4对分割层）分布在4个输出上
• 容量4时：2个混合层（或2对分割层）分布在2个输出上

3.2 VPU的自重新排列

VPU具有模块化架构，会根据屏幕配置自动重新排列其链路：

• 屏幕中的输出数量
• 屏幕中的层数量
• 层与输出之间链路的容量

一个VPU最多可以管理8个屏幕，每个屏幕使用1个输出和1个混合层。VPU也可以在8×8链路的限制内管理各种组合配置。

3.3 VPU容量支持

一个VPU可以同时支持所有容量。VPU和屏幕可以同时支持容量1、2和4的层，且顺序不限。

例如，可以配置：

• 屏幕1：1个输出，1个容量1的混合层
• 屏幕2：1个输出，1个容量1的混合层
• 屏幕3：2个输出，2个容量2的混合层，2个容量1的混合层

3.4 缩放引擎边界

VPU经过优化，可以将层分布在最多4个输出链路上。如果一个层分布在超过4个输出链路上，则会使用另一个层链路。

3.5 组合VPU

使用超过8个输出的屏幕会使用另一个VPU。例如，屏幕1的每个混合层使用3个层链路时，就需要跨VPU协作。

3.6 优化模式

当一个屏幕使用至少5个输出链路且至少有一个容量2的层时，会为整个VPU启用优化模式（Optimized mode）。优化模式移除了4链路边界限制，将链路配置为为容量2的层提供最佳性能。

建议：当在一个屏幕中启用优化模式时，只使用容量2的层。

3.7 Cut & Fill资源

为层启用Cut & Fill效果会使该层所需的资源翻倍。需要注意的是，Cut & Fill在容量4的混合层中不可用。

3.8 各型号VPU配置

Aquilon单元配备最多4个VPU。不同型号的VPU数量、输出接口数量及最大支持配置如下：

VPU会根据屏幕配置自动连接在一起，与缩放引擎的工作方式类似。

四、HDR conversion动态范围转换

Aquilon能够管理具有不同帧速率的输入和输出。同样，Aquilon也可以管理具有不同动态范围配置的输入和输出，包括标准动态范围（SDR）和高动态范围（HDR）。

HDR转换支持以下转换方向：

• SDR ⇔ HDR10
• SDR ⇔ HLG
• HDR10 ⇔ HLG

Aquilon处理引擎支持HDR10和HLG标准。SDR到HLG的转换基于BBC的专业3D查找表（LUT）。用户可以定义内部HDR配置文件，所有输入将自动转换以进行优化处理和显示。HDR转换也可以为每个图像插槽、输入和输出手动设置。

此外，还可以导入自定义LUT，用于输入或输出级别的动态范围转换。

重要提示：HDR转换不增加延迟。HDR转换意味着所有内容都可以被转换以完美混合和显示，但这并不意味着SDR内容转换为HDR后会看起来更好。

五、Aquilon latency系统延迟

Aquilon系列经过优化，提供极低的延迟，在大多数情况下仅为1到2帧。这对于现场演出、广播和会议等实时应用场景至关重要。

六、Aux Screens辅助屏幕

6.1 辅助屏幕概念

辅助屏幕（Aux Screens）不消耗处理资源。当Aquilon单元的处理资源已被屏幕完全占用，但仍有可用输出时，辅助屏幕是显示更多内容的理想选择。

6.2 辅助层的数量与容量

用于辅助屏幕的输出最多可以显示8个容量为1的层。辅助层数量遵循两条规则：

• 启用超过2个层会禁用板卡上的下一个输出接口，因为它使用了这些接口的资源
• 辅助层是动态的。创建辅助屏幕后，分配容量大于1的内容会抢占下一个辅助层。每增加一个容量等级，就抢占一个层

提示：只有输出1、5、9、13和17可以设置为具有8层的辅助屏幕，因为这会占用板卡上接下来三个输出的资源。具有8层的辅助屏幕有足够的带宽显示8K节目，但输出接口格式仍限制为4K@60Hz。

6.3 Screen与Aux Screen对比

七、总结

Aquilon的核心概念构成了整个系统配置和操作的基石。理解Capacity容量系统有助于正确规划分辨率和带宽资源；掌握Screen layers屏幕层的两种模式（Mixer和Split）可以根据应用场景灵活选择；深入了解VPU处理架构能够帮助用户在不同型号之间做出合适的选择，并优化系统性能；HDR转换机制确保了不同动态范围内容的兼容显示；而Aux Screens辅助屏幕则提供了在资源受限情况下扩展显示输出的有效途径。

这些概念之间相互关联，共同构成了Aquilon强大而灵活的视频处理能力。在后续章节中，我们将基于这些核心概念，深入探讨多画面处理器、输出配置、输入管理等具体功能的配置与使用。