大屏背投拼接顯示系統(tǒng)的技術(shù)現(xiàn)狀和產(chǎn)業(yè)發(fā)展

1、大屏背投拼接顯示系統(tǒng)的技術(shù)現(xiàn)狀和產(chǎn)業(yè)發(fā)展隨著社會信息化的高速增長，信息的可視化需求也急劇擴大，同時高端可視化的實現(xiàn)難度也越來越高。單臺顯示設(shè)備所能顯示的信息已經(jīng)遠遠不能滿足市場需求，特別是一些監(jiān)控中心、指揮中心、調(diào)度中心等重要場所，大屏幕背投拼接顯示系統(tǒng)已經(jīng)成為信息可視化不可或缺的核心基礎(chǔ)系統(tǒng)。具體表現(xiàn)在：視訊設(shè)備從標準清晰度向高清晰度邁進，視訊內(nèi)容也開始跨入數(shù)字高清時代；網(wǎng)絡(luò)技術(shù)飛躍發(fā)展，從百兆網(wǎng)到千兆網(wǎng)、萬兆網(wǎng)，傳輸速度迅猛增高，傳輸信息量也隨之呈幾何級增長；特別是在以上各種高清信息要求可視化管理和大量信息要求集中顯示時，例如幾十個視頻信號和若干路超高分辨率計算機信息需要在一個系統(tǒng)平臺下同

2、時顯示時，傳統(tǒng)的顯示方法和設(shè)備已經(jīng)完全不能勝任。以上技術(shù)要求催生了一個新行業(yè)一一大屏幕背投拼接顯示系統(tǒng)制造行業(yè)。其突出特點是：顯示面積大。積木式拼接，可達幾十、幾百平方米，甚至更大；分辨率高、清晰度高。理論上可以隨著拼接規(guī)模增大而不斷累加；技術(shù)水平高。由于該產(chǎn)品是光學、電子、屏幕、機械、網(wǎng)絡(luò)等等現(xiàn)代生活中幾乎所有的高科技技術(shù)的集合體，其所具有的技術(shù)含量也是也是一般高科技產(chǎn)品所無法比擬的。一、背投拼接顯示系統(tǒng)的組成介紹背投拼接顯示系統(tǒng)主要包含三個部分：一體化數(shù)字顯示單元、多屏處理器和用于控制整個系統(tǒng)的多屏控制系統(tǒng)。一體化數(shù)字顯示單元由投影機、背投箱和屏幕等組成。下圖是背投拼接顯示系統(tǒng)的整體構(gòu)成示

3、意圖：1、多屏處理器定義：多屏處理器是一種基于某一操作系統(tǒng)平臺并且具有多屏顯示功能的、可用不同方式對各種類型的外部輸入信號（包含RGB信號、Video信號、網(wǎng)絡(luò)信號）進行遠程顯示處理及控制的專用圖形處理設(shè)備，多屏處理器的所有顯示通道輸出組合成一個單一邏輯屏。多屏處理器是整個背投拼接顯示系統(tǒng)的核心組成。其核心作用主要表現(xiàn)在：可以生成一個高分辨率的單一邏輯屏，整屏清晰度目前最高超過100M像素。其外部的所有信號（包括計算機信號、視頻信號和網(wǎng)絡(luò)信號），都可以通過它進行相應(yīng)處理后在背投拼接顯示系統(tǒng)中顯示出來，并且這些信號窗口可以在拼接系統(tǒng)中以任意大小、在任意位置相互疊加顯示。2、由一體化數(shù)字顯示單元拼

4、接而成的大屏幕背投影拼接顯示系統(tǒng)一體化數(shù)字顯示單元是大屏幕背投拼接顯示單元的核心顯示部分；外界信號以及多屏處理器內(nèi)的全部內(nèi)容，都由一體化數(shù)字顯示單元完成；一體化數(shù)字顯示單元主要由投影機、背投箱和屏幕等組成（反射式背投還包含反射鏡）。目前所用的投影機主要為基于TI公司的DLP數(shù)字光處理投影機，極少數(shù)采用LCD等技術(shù)的投影機。3、大屏幕控制系統(tǒng)大屏幕控制系統(tǒng)是整個大屏幕背投拼接顯示系統(tǒng)的控制核心，一個系統(tǒng)的易用性和穩(wěn)定性，很大一部分取決于控制系統(tǒng)所具有的功能和性能優(yōu)劣。二、背投拼接顯示系統(tǒng)的幾個技術(shù)革新1、快速網(wǎng)絡(luò)顯示技術(shù)（VlinkExpress網(wǎng)絡(luò)直通車）2004年，全球第一款專用于大屏幕背投

5、拼接顯示系統(tǒng)的遠程網(wǎng)絡(luò)顯示軟件一一VlinkExpress面世，該產(chǎn)品的推出，彌補了大屏幕系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)顯示只能依靠其它領(lǐng)域的遠程控制軟件（如NetOP、PcAnywhere等）的尷尬局面；并使得網(wǎng)絡(luò)信號顯示速度提高到了15幀/秒以上的數(shù)量級，大大突破了傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)抓屏軟件在大屏幕這一特殊領(lǐng)域使用的速度極限。2、革命性的底板系統(tǒng)交換架構(gòu)技術(shù)針對PCI總線帶寬的瓶頸，業(yè)界公司研制出一種新的總線結(jié)構(gòu)，其核心是極具藝術(shù)創(chuàng)想的底板系統(tǒng)交換架構(gòu)。傳統(tǒng)的總線結(jié)構(gòu)，如PCI總線，資源被所有的外圍連接所分享，從而使控制室環(huán)境下的大量的數(shù)據(jù)信息傳輸受到制約。而該底板系統(tǒng)交換架構(gòu)為每個外圍插槽都提供高達4Gb/s的傳送帶寬

6、。外圍的板卡通過該底板連接到擁有極高帶寬的交換架構(gòu)卡上，從而確保數(shù)據(jù)通過最佳的路徑傳輸，提供快速優(yōu)質(zhì)的畫面數(shù)據(jù)。通過增加可選的串行開關(guān)卡，數(shù)據(jù)帶寬可提高到令人驚訝的每槽8Gb/s，無論顯示規(guī)模大小如何都能保證各種信號的流暢顯示，并確保系統(tǒng)連續(xù)、穩(wěn)定的工作。3、雙燈系統(tǒng)大屏幕背投拼接顯示系統(tǒng)中，每臺投影機是一個單元的顯示核心，投影機偶爾出現(xiàn)故障后，會影響系統(tǒng)的整體顯示效果，而DLP投影機出現(xiàn)故障最多的地方，往往就是投影機的燈泡。雙燈系統(tǒng)的出現(xiàn)，在一定程度上解決了由于投影機燈泡問題而引起的顯示單元無法正常顯示的故障。主流雙燈工作方式有兩種：a、冷備份工作方式：只有一個燈泡工作，當正在使用的燈泡發(fā)生

7、故障，系統(tǒng)自動切換備用燈工作。雙燈冷備份工作方式從開機到正常工作需要的時間較長（燈泡點亮需要一定的時間），但由于備用燈泡始終處于不工作的狀態(tài)，所以不會影響其正常使用壽命。由于燈泡的價格較高，所以對于用戶而言，冷備份工作模式的雙燈系統(tǒng)是相對理想的選擇。b、熱備份工作方式：兩個燈泡同時亮，當一個燈泡故障時立刻可切換成另一個燈工作。雙燈熱備份最大的優(yōu)勢就是切換速度很快。但也因為熱備份狀態(tài)兩個燈泡同時在工作，過高的工作溫度嚴重影響了兩個燈泡的正常使用壽命，所以熱備份主要適用于一些資金比較充裕、并且特殊需求很多的用戶。4、成功研制出分布式主從處理器結(jié)構(gòu)PCI帶寬不足，是困擾整個行業(yè)系統(tǒng)向大規(guī)模方向發(fā)展的

8、一個關(guān)鍵問題。以81個顯示單元的系統(tǒng)為例來分析PCI總線帶寬的瓶頸問題：經(jīng)計算，理想狀態(tài)下從內(nèi)存經(jīng)PCI傳輸并顯示一幀圖像（243M數(shù)據(jù)）所花的時間要1.84秒。而實際運行時其它軟件的影響、設(shè)備中斷、硬盤訪問速度和內(nèi)存數(shù)量等因素常會大大增加圖像數(shù)據(jù)傳輸時間，或使圖像數(shù)據(jù)傳輸時出現(xiàn)難以容忍的抖動效果?？梢钥闯觯艿絇CI總線帶寬的限制，傳統(tǒng)處理器根本無法完成正常驅(qū)動81個顯示屏的能力。針對上述問題，VTROh公司推出了新一代的多屏處理系統(tǒng)-分布式主從處理器系統(tǒng)，該系統(tǒng)的推出，使得多屏處理器驅(qū)動130個乃至更多顯示單元成為可能，該結(jié)構(gòu)已經(jīng)成功使用于深圳地鐵系統(tǒng)中，整體運行效果非常好。該系統(tǒng)具有全屏

9、幕高分辨率單一邏輯屏的顯示能力，并具有多用戶靈活分區(qū)使用的功能,無論是單一邏輯屏使用還是分區(qū)使用，均可實現(xiàn)快速同步顯示。目前采用該技術(shù)的背投拼接顯示系統(tǒng)，其最大分辨率達到100M象素（一億象素）以上，而顯示速度相當于普通16通道多屏處理器系統(tǒng)的顯示速度。三、大屏幕背投拼接顯示系統(tǒng)的市場需求和未來分析1、市場需求分析早期的國外市場主要是以CRT拼接墻為主，但由于CRT的拼接墻成本很高、顯示效果也很差，當以CRT技術(shù)為主的背投拼接系統(tǒng)進入中國市場時，并不為國內(nèi)客戶所接受。直至美國TI公司主導的DLP數(shù)字光處理技術(shù)得到長足發(fā)展，以DLP投影機為主的背投拼接系統(tǒng)由于具有價格低、顯示及拼接效果明顯優(yōu)于C

10、RT拼墻的特點而為國內(nèi)廣大用戶所接受；同時，國內(nèi)大屏幕背投拼接顯示行業(yè)得以快速發(fā)展；據(jù)統(tǒng)計，目前國外市場的增長速度每年在10%以內(nèi)，而國內(nèi)市場的增長速度已經(jīng)達到30%以上，預(yù)計2010年，國內(nèi)市場的需求量將接近10萬臺。近年來，隨著綜合國力的不斷提高，公安、電信、電力、交通等領(lǐng)域?qū)τ诮K端顯示系統(tǒng)的要求朝著大型化、高清晰化的方向發(fā)展。2002年以前，國內(nèi)各個行業(yè)對于終端顯示設(shè)備的需求一般在單系統(tǒng)24個顯示屏以內(nèi)；到了2003年，市場需求已經(jīng)到了單系統(tǒng)45個屏；2004年，更是出現(xiàn)了單系統(tǒng)81個屏或以上的市場需求。國內(nèi)經(jīng)濟快速發(fā)展，各種資訊的快速增長，使得各領(lǐng)域用戶需要顯示、監(jiān)控的信息量越來越大，

11、這也是終端顯示系統(tǒng)朝著大型化、高清晰化發(fā)展的主要原因。2、DLP投影技術(shù)是未來3-5年拼接墻系統(tǒng)的主流：目前拼墻所用的投影機主要為基于TI公司的DLP數(shù)字光處理投影機；LCOS等投影機由于其技術(shù)成熟度比較低且生產(chǎn)規(guī)模小，目前還極少實際工程案例；市面上還有少數(shù)工程使用LCD投影機作為拼墻系統(tǒng)的顯示設(shè)備，但LCD投影機存在著幾個致命缺陷，就是對比度低、光柵效應(yīng)明顯、單臺投影機的顏色一致性差、長時間使用后色彩衰變快等等；這些缺陷也使得LCD投影技術(shù)無法占據(jù)背投拼接顯示領(lǐng)域的主流位置。前投投影機在拼接規(guī)模很小（3x1）的情況下使用，目前幾乎都是一行多列（或一列多行）排列的情況，沒有多行多列的使用情況；PDP和LCD平板顯示器由于拼縫不能做到很小（5mm左右），且單元面積?。?2寸），其市場份額也很?。浑S著現(xiàn)代科學技術(shù)的不斷進步，DLP也在不斷發(fā)展完善，目前業(yè)界用于背投拼接領(lǐng)域的更高分辨率的DLP投影機已經(jīng)面世，但由于價格較高并且面世時間較短（還未通過嚴格的市場使用論證），目前市場份額也是很小。3、現(xiàn)有系統(tǒng)中需要改進的地方背投拼接系統(tǒng)中