大屏幕拼接顯示系統方案

“為適應調度指揮的需求，提高調度指揮效率及處理緊急突發(fā)事件的工作效率，更準確及時(shí)地進(jìn)行各種警力的調配，增強指揮中心綜合協(xié)調的指揮能力，在調度所調度大廳設置大屏幕顯示系統，作為集中信息顯示的交流平臺，實(shí)現對調度所管轄范圍內的統一調度指揮、綜合監控、管理與協(xié)調。通過(guò)對調度所大屏幕顯示系統的設計方案研究，為超大規模大屏幕顯示系統的建設提供參考方案。"

一、項目背景

為適應調度指揮的需求，提高調度指揮效率及處理緊急突發(fā)事件的工作效率，更準確及時(shí)地進(jìn)行各種警力的調配，增強指揮中心綜合協(xié)調的指揮能力，在調度所調度大廳設置大屏幕顯示系統，作為集中信息顯示的交流平臺，實(shí)現對調度所管轄范圍內的統一調度指揮、綜合監控、管理與協(xié)調。通過(guò)對調度所大屏幕顯示系統的設計方案研究，為超大規模大屏幕顯示系統的建設提供參考方案。

二、需求分析

指揮中心大屏幕顯示系統的服務(wù)對象主要為調度大廳內的各工種調度人員、參觀(guān)人員及維護管理人員，為提高綜合協(xié)調的指揮能力，大屏幕顯示系統需支持調度管理 系統等相關(guān)應用系統。另外，大屏幕顯示系統還應具備支持視頻監控系統、應急通信、會(huì )議電視接入的能力。省級單位平臺對接、點(diǎn)名系統等；大屏幕顯示系統作為集中信息顯示的平臺，為實(shí)時(shí)調度指揮、決策及信息，視頻監看反饋等方面都起到重要作用。大屏幕顯示系統應具有以下功能。

1、多種應用系統的集中接入與顯示

大屏幕顯示系統作為調度所多種應用系統信息綜合顯示的共享平臺。省級會(huì )議平臺接入、每日點(diǎn)名系統接入、?？禂z像頭畫(huà)面接入多套視頻監控系統，以及應急通信、會(huì )議電視系統等多種應用系統的集中接入與顯示。根據業(yè)務(wù)應用及管理的需求，大屏幕顯示系統應提供集中管理及按專(zhuān)業(yè)管理、控制大屏幕顯示的功能及技術(shù)手段。

2、 超大面積高分辨率顯示

現場(chǎng)屏幕采用訊維XUNWEI?55"大屏，拼接成60塊畫(huà)面，12*6超大排列組合，根據客戶(hù)對分辨率最求極致，采用顯卡拼接方案，實(shí)現8K畫(huà)面顯示，大屏幕顯示系統應能支持大面積、高分辨率顯示，以滿(mǎn)足在同一時(shí)間對多個(gè)應用系統的大信息量、實(shí)時(shí)顯示處理等監控需求。

3、 統一顯示與分區顯示

整個(gè)顯示系統可作為統一顯示平臺整屏顯示某種信號，同時(shí)，可劃分為多個(gè)功能區進(jìn)行分區分散管理，各功能區將按照功能需要顯示各種信號。

4、 多信號綜合顯示，靈活性高

整個(gè)系統支持對多種類(lèi)型信號的顯示的主流操作系統的計算機圖像信號，各種視頻信號，通過(guò)網(wǎng)絡(luò )途徑可以實(shí)現高分辨率應用畫(huà)面的網(wǎng)絡(luò )信號顯示。各種信號均可以窗口形式在大屏幕上任意顯示，并進(jìn)行靈活控制和管理。支持對視頻信號、平臺孿生數字界面信號以實(shí)時(shí)方式顯示，切換操作方便、快捷。

三、方案設計

大屏幕顯示系統由顯示單元、傳輸系統、拼接控制器 （含圖像處理及顯示軟件）及輔助系統4個(gè)主要部分組成。

1、顯示屏系統

設計初期，針對調度大廳顯示面積大、顯示信息種類(lèi)多、圖像清晰度要求高等實(shí)際工程特點(diǎn)，結合拼接大屏顯示效果，在充分滿(mǎn)足用戶(hù)運營(yíng)維護管理需求的基礎上，由于訊維LCD顯示技術(shù)成熟、顯示圖像清晰，具有無(wú)縫拼接等特點(diǎn)，因此調度所調度大廳大屏幕系統采用訊維拼接及LCD大屏顯示技術(shù)。根據調度大廳的安裝環(huán)境及布局，工程中采用55英寸顯示單元及60塊屏幕。

顯示屏的布局設計原則如下：

（1）安裝空間的凈高度 （承重地板至吊頂），該參數可以確定顯示單元的尺寸和顯示墻的行數。
（2）安裝空間的寬度和結構，該參數可以確定顯示墻的列數和安裝的結構。
（3）安裝空間的縱深尺寸，該參數可以設計調度臺的擺放位置和調度人員的最佳觀(guān)看距離。

根據布局設計原則，調度大廳整個(gè)安裝面的高度：10～12m（從地面到天花吊頂的下沿高度 ）；控制臺擺放完設備的高度 （各調度工種均需配置9～12屏27" 液晶顯示器，采用上下二層疊放方案）：1.6m（控制臺750~800mm，8個(gè)27寸液晶顯示器的高度為800mm）。人的眼睛的高度1.1~1.2m，為給調度工作人員提供最佳的觀(guān)看條件，其觀(guān)看區域的位置，宜滿(mǎn)足調度工作人員僅需轉動(dòng)眼睛即可看清所有顯示內容，即調度工作人員的縱向視角向上不大于25°、向下不大于35°，橫向視角向左不大于35°、向右不大于35°。根據房間的高度、整個(gè)大屏幕系統安裝的方式及布局習慣，在屏幕 上 沿 到 吊 頂 下 沿 一 般 預 留 高 度1000~2000mm；控制臺全部設備擺放完畢后，考慮到調度人員的觀(guān)看效果，大屏幕顯示系統底座高度至少需要在靜電地板以上距離為1800~2200mm。

以指揮中心為例，指揮中心的顯示單元按照４層考慮，底座高度按照2000mm考慮，大屏觀(guān)看視角≤25°時(shí)為最佳視角，可以計算出控制臺距大屏幕的最近距離 Ｌ。

根據調度大廳的平面布局及大屏幕安裝面弧長(cháng)，考慮到調度大廳內調度臺的布置及視角范圍有限，調度大廳的顯示單元按照5層考慮，安裝面弧長(cháng)按照120°布置。

2、控制系統

（1）控制方式

大屏幕控制系統用于實(shí)現視頻信號的調度管理，根據需要對視頻信號進(jìn)行分配 、切換、處理，對圖像顯示參數進(jìn)行設置和調整，可對輸入信號進(jìn)行分割、拼接和全屏等多種形式顯示。目前，用于大屏幕顯示系統的拼接控制技術(shù)，按控制方式可分為傳統的集中式控制技術(shù)與拼接切換控制技術(shù)二大類(lèi)。

方案一。傳統的集中式控制技術(shù)通常由一臺控制主機和若干臺擴展機箱組成，控制主機負責整個(gè)系統的管理與控制，擴展機箱主要作用是提供各類(lèi)輸入輸出卡的插槽。集中式控制主機由于 ＰＣＩ總線(xiàn)帶寬、插槽數量和ＣＰＵ 速度的制約，其處理能力受到限制，通常只能控制100臺以下顯示單元組成的顯示墻，當系統輸入信號的分辨率與數量要求較高時(shí)，所能控制的顯示墻規模還將變小。 方案二。拼接控制器采用純硬件結構設計，無(wú)操作系統，整個(gè)系統完全封閉式運行，不需要電腦和啟動(dòng)軟件等操作，非常簡(jiǎn)便，穩定性大大高于基于WINDOWS操作系統的"計算機+板卡"方式和嵌入式系統設計的傳統控制器，采用目前世界上最先進(jìn)的高速視頻處理芯片，應用先進(jìn)的數字圖像處理算法(去隔行算法)實(shí)時(shí)處理多路視頻VGA圖像，即把壓縮后的畫(huà)面在投影機上顯示。拼接控制器專(zhuān)業(yè)針對大屏幕、投影、液晶等設備的拼接控制器，最新引進(jìn)美國專(zhuān)用超高速芯片，同時(shí)支持非實(shí)時(shí)顯示TCPIP網(wǎng)絡(luò )內任意多臺PC機桌面圖像，可控制多路實(shí)時(shí)視頻和VGA至UXGA組合顯示。處理器組成的電視墻分辯率高、可靠性高、動(dòng)態(tài)圖象自然流暢、清晰艷麗、成本低、顯示特技豐富。適合指揮、電視電話(huà)會(huì )議、三維演示、監控、廣告等UXGA和視頻混合運用的高端領(lǐng)域。多臺級連可組成任意規模的電視墻 。直接連接監控硬盤(pán)錄像機VGA接口、電視會(huì )議電視墻終端、WEB視頻監控工作站終端。是專(zhuān)門(mén)針對高要求實(shí)時(shí)超高分辯率應用而設計的。

（2） 多種信號源接入

調度所需要在大屏幕上顯示的主要有計算機網(wǎng)絡(luò )信號、計算機顯卡信號及視頻信號，根據輸入信號源的不同，信號處理系統分為計算機網(wǎng)絡(luò )信號處理模塊、信號，然后通過(guò)數據交換子系統傳輸到各個(gè)信號顯示模塊。

a．視頻信號。針對調度所視頻信號的處理要求，采用2種方案實(shí)現視頻信號的上屏顯示。一是采用傳統的視頻解碼服務(wù)器和模擬矩陣的方式，對綜合視頻監控系統的視頻信號實(shí)現解碼輸出；二是通過(guò)設置視頻服務(wù)器實(shí)現數字視頻解碼能力，數字視頻信號可以直接通過(guò)網(wǎng)絡(luò )接入大屏幕系統視頻服務(wù)器實(shí)現視頻信號的處理顯示，并通過(guò)數據交換子系統輸出到大屏幕系統顯示，而無(wú)需預先通過(guò)解碼器進(jìn)行解碼，最大程度的避免了在此過(guò)程中產(chǎn)生的畫(huà)面質(zhì)量損耗，保證了更高質(zhì)量的畫(huà)面還原。
b．計算機顯卡視頻信號。針對各應用系統的接入需求，不僅可以通過(guò)各系統與大屏幕顯示系統的接口來(lái)實(shí)現，還可以通過(guò)在調度大廳設置的計算機顯示終端的顯卡拼接信號接口實(shí)現在大屏幕4K畫(huà)面輸出顯示。通過(guò)設置HDMI處理器處理器來(lái)實(shí)現計算機顯卡信號屏幕顯示的需求。
c．高可靠性設計大屏幕控制系統是一個(gè)高度綜合化、模塊化的系統。作為一個(gè)實(shí)時(shí)拼接顯示系統的基礎平臺，要求其具有結構的開(kāi)放性、規模的可伸縮性、技術(shù)的獨立性、高可靠性與可維護性等特點(diǎn)。實(shí)時(shí)拼接顯示系統信號輸入模塊、網(wǎng)絡(luò )傳輸模塊、系統管理模塊等幾大核心軟硬件模塊。在系統硬件設備方面，選擇高可靠的服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò )設備及電源設備，同時(shí)采用網(wǎng)絡(luò )冗余備份、電源冗余備份等手段來(lái)充分保障硬件設備運行的穩定可靠。
d．在系統軟件方面，主要功能有1、畫(huà)外畫(huà)平鋪模式：多路或者部分信號以任意矩形顯示格式全屏或非全屏顯示，單屏最多可以打開(kāi)四個(gè)窗口。
e、單屏幕可開(kāi)多個(gè)窗口（選配）：在同一屏幕內，可根據需要同時(shí)顯示2個(gè)～4個(gè)窗口，并顯示相同或不同的畫(huà)面（注：具體單屏最大顯示窗口數請以收到貨物為準）。
f、畫(huà)中畫(huà)模式：以某幅畫(huà)面為背景，其他窗口信號采用開(kāi)窗口平鋪顯示。
g、疊加模式：以某個(gè)通道畫(huà)面為背景，其他通道的畫(huà)面在顯示時(shí)，窗口與窗口之間部分或者全部覆蓋，被覆蓋部分沒(méi)有顯示。
h、縮放和位移：窗口的大小和位置任意可調。
i、邊緣屏蔽技術(shù)：傳統的拼接技術(shù)，在遇到有邊緣的顯示器件(例如背投、平板電視、LCD/PDP或者DLP、CRT等有邊框的顯示器件組成的電視墻)時(shí)，分割后的畫(huà)面再拼接顯示時(shí)，相鄰的兩組顯示器件間由于存在無(wú)法顯像的邊緣而分割，導致畫(huà)面不自然變形。

（3）傳輸系統

傳輸系統是指實(shí)現信號源 （需顯示的計算機網(wǎng)絡(luò )信號、計算機顯卡輸出信號和視頻信號）至拼接控制系統、控制系統至顯示屏系統之間的信號傳輸。

a、信號源至控制系統之間

?？禂z像機網(wǎng)絡(luò )視頻信號。針對于?？禂z像機客戶(hù)不需要使用解碼器，采用?？岛笈_直接解碼然后通過(guò)電腦上屏接入的需求，采用計算機網(wǎng)絡(luò )信號接入，通過(guò)計算機視頻信號輸出上屏。
計算機顯卡輸出信號，采用4個(gè)4k信號拼接上屏在大屏上呈現8K顯示效果。

b、控制系統于控制電腦之間

根據指揮大屏幕顯示單元的具體配置，由于控制電腦需要控制現場(chǎng)所有信號源的切換，大小縮放，開(kāi)窗漫游、畫(huà)中畫(huà)模式等，控制計算機需要采用網(wǎng)線(xiàn)直連接到拼接處理器中，實(shí)現拼接畫(huà)面控制。

四、安裝注意事項

大屏幕顯示系統作為集中信息顯示的交流平臺，在實(shí)時(shí)調度指揮、決策及緊急事件反饋等方面都起到重要作用。由于大屏幕顯示系統是一個(gè)綜合化、精細化的系統，為保證該系統能夠正常運行，對周邊安裝環(huán)境有較高的要求。結合工程建設實(shí)際，提出以下建議：

1.安裝設備的地面要求平整，地面承重荷載需滿(mǎn)足顯示屏、安裝鋼架及維護人員的重量。建議顯示屏所處的調度大廳宜采用格調清新、色調偏冷、簡(jiǎn)潔明快裝修風(fēng)格。墻面飾板色調明快，適當部位配以吸音材料，墻面啞光為主。顯示墻安裝完成后，需對投影墻和裝修墻的接口處進(jìn)行收邊處理。收邊材料應可以拆卸，以方便大屏幕系統今后的維修。

2.調度大廳空調的出風(fēng)口位置應盡量遠離投影墻，所有出風(fēng)口距離投影墻及屏幕不應少于３ｍ，并且出風(fēng)口不能直接對著(zhù)投影墻及屏幕吹，以避免投影屏幕受冷熱不均勻而損壞或結露。大屏幕投影墻前方大廳和后面維護通道均應設有良好的空調環(huán)境，以保證室內環(huán)境達到投影墻理想工作溫度，并使投影墻前后溫度保持一致。維修通道中建議使用風(fēng)機，保證大屏幕投影墻后部的空氣循環(huán)。消防噴頭要遠離投影箱體１ｍ 左右，不使用自動(dòng)噴水噴淋頭，宜采用干粉噴霧滅火劑。

3.建議屏幕前面４ｍ內為暗區，燈光不要直接照射到屏幕上，并且盡量不要使用熒光燈。對于調度大廳可能射入的戶(hù)外光線(xiàn) （如窗戶(hù)），應有必要的遮擋措施。顯示單元后部的維修通道應具備必要的照明，并具備單獨的開(kāi)關(guān)。 大屏幕顯示系統的構建及實(shí)施應確保其高安全可靠性。本文對調度大廳大屏幕系統的系統架構、設計特點(diǎn)、難點(diǎn)等方面進(jìn)行分析，介紹了調度所大屏幕系統的設計方案。為大規模的大屏幕顯示系統的工程設計提供參考和借鑒。