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   摘要：大屏幕拼接產品分為顯示設備和圖像處理控制器，顯示設備受限于核心顯示部件制造商（例如DLP機芯、LCD面板等）的制約，各廠家之間已沒有太大的差異，大屏幕拼接顯示系統功能的最終差異越來越多的取決于圖像處理控制器系統（包括硬件和軟件）的性能。本文主要介紹中達電通幾種圖像控制器的技術特點及應用。

  1. 引言

   以往針對大屏幕拼接產品的探討大多集中在顯示設備上，比如DLP與LCD拼接的技術比較，DLP與PDP、LCD與PDP拼接的技術比較等，曾有人預言LCD窄邊拼接的出現會對DLP拼接形成巨大威脅，事實上這種局面并沒有像預想那樣出現。其實無論從產品技術層面上還是應用層面上，這幾種產品沒有太多的可比性，各有各的優缺點，各有各的顯示特點，可根據用戶的實際應用需求選擇。說到底，顯示設備只是大屏幕拼接系統中的一個組成部分，而拼接系統整體顯示功能的實現，更多的是依賴于系統中的圖像處理和控制部分。

  2. 大屏幕拼接顯示設備的類型、特點、應用技術對比

  大屏幕拼接顯示設備歷經近二十年的發展，從最初單一的DLP拼接，到如今的DLP、LCD、PDP拼接各分天下，再算上最新的OLED、小間距LED，可謂精彩紛呈。這里我們主要討論在監控指揮中心領域應用最廣泛的DLP、LCD、PDP拼接產品。

  目前市場上DLP拼接顯示設備分為兩大類，UHP光源和LED光源，UHP光源又分為單燈和雙燈，LED光源又分為3×1光源和3×6光源。至于激光光源，由于技術尚不成熟，各大光機制造商沒有推出正規產品，目前市場上出現的激光光源DLP，是一些DLP單元廠家更換光源自行改造的，其穩定性、實用性尚待考證。DLP最大的優勢在于無縫拼接，0.5mm的物理拼接是LCD、PDP拼接無法達到的。以往被認為是DLP最大缺點的壽命和色輪損耗，隨著LED光源的使用已不再成為問題。

  LCD拼接產品則全部來源于三星、LG、SHARP三家的液晶面板，技術上沒有差別，各廠家不同的只是單元箱體設計和圖像處理模塊，LCD拼接目前最小物理拼縫是5.3mm，其最大的優勢在于價格。

  PDP拼接產品則是韓國歐麗安獨一家，目前最大單元是60英寸，物理拼縫2mm。

  這三種產品的特點對比用下面的對比表進行說明，從對比中用戶就可以了解到，針對不同的應用環境應該如何加以選擇。
        
            
   從上表中我們可以看出，三種產品的光源壽命不相上下，三星LCD分辨率有標清和高清，LG和SHARP只有標清，PDP的分辨率低于標清。單屏尺寸上DLP具有一定優勢，這意味著相同的拼接面積，需要的DLP單元數量可以最少，拼縫線條最少，而且單屏尺寸大更有利于用戶的監控觀看。物理拼縫上DLP同樣具有優勢，≤0.5mm幾乎無縫的拼接，使圖像的放大顯示，以及計算機數據信號的顯示呈現更好的觀看效果。而在這一點上，LCD則有很大不足，過寬的拼縫會使數據圖像的線條被掩蓋或混淆。PDP的分辨率太低，不適合計算機信號的顯示。
 
              
                              DLP拼接數據圖像顯示

                
                            DLP拼接視頻圖像顯示

                
                             LCD拼接數據圖像顯示 

                   
                             LCD拼接視頻圖像顯示

  從以上照片可以看出，LCD拼接上圖像被放大后的顯示呈現很嚴重的割裂感覺，并使監控人員不容易看出拼縫之處是否有數據線條。由此可見 LCD和PDP更適合單屏顯示一個視頻畫面的應用環境，這也是LCD和PDP大多被應用于純視頻監控環境的原因。而DLP的無縫拼接適合所有信號源的任意顯示，可應用于幾乎全部監控應用環境。

  而LCD和PDP最大的劣勢在于不可恢復，一旦達到壽命，則意味著報廢。DLP則不同，更換新光源或個別部件后就相當于一臺新設備。

  3. 大屏幕拼接控制器產品及市場發展

  再來看看圖像處理控制器產品，目前市場上有工控機PCI總線式、純硬件嵌入式、分布式三種圖像控制器。

  工控機PCI總線式控制器的架構是工控機插入輸入/輸出板卡，工控機一般采用市場上成熟產品如研祥、研華等，圖像處理板卡主要采用幾個主流國外廠家產品。IPC的性能決定了系統支持的通道數和穩定性，圖像處理板卡的性能決定了圖像品質。其優點是基于Windows或Linux系統，可運行用戶的應用程序，可直接作為底圖機使用，實現超高分辨率信號顯示；具有網絡抓屏功能，可通過與用戶計算機聯網，安裝拷屏客戶端軟件，抓取用戶計算機屏幕上屏顯示。缺點是PC加操作系統的架構使其穩定度有限，容易出現宕機和軟件故障；受IPC性能及插槽限制能夠支持的信號輸入數量有限，支持的大屏拼接規模有限；受限于總線帶寬致使信號處理能力有限，較多信號源同時處理時（特別是計算機信號源，及超高分辨率信號）很難達到全部信號實時顯示。

  嵌入式控制器采用全硬件設計，利用FPGA芯片作為影像處理的主要器件，利用底板交換方式進行數據交換，用嵌入式軟件實現影像處理。圖像品質取決于FPGA設計水平，尤其是視頻信號處理（de-interlacing, Scaling，色彩等），整體性能（單元開窗數、幀速率、拼接規模）取決于底板交換能力。其優點是不需運行Windows/Linux操作系統，不存在計算機軟件病毒問題；數據處理實時性好于PCI總線式，圖形處理板卡支持熱插拔，意外斷電不會造成數據損失，可經受頻繁開關機。缺點是只能滿足RGB/DVI信號、視頻信號采集與處理的簡單系統應用；無法處理網絡計算機屏幕顯示；無法處理超高分辨率信號顯示，需要借助底圖機。底圖機可以是一臺工控機或上述PCI總線式控制器，插入一定數量輸出板卡，用戶的應用程序在工控機或PC式控制器上運行，輸出信號連接到嵌入式控制器的多個輸入端口。這種控制器同樣存在支持信號輸入數量有限、支持拼接規模有限的問題。

  分布式是一種全新架構的圖像控制器，基于IP網絡交換技術，信號采集輸入和輸出采用獨立的處理器，所有信號處理器通過標準CAT6網線與交換機連接。圖像品質和整體性能（單元開窗數、幀速率）取決于信號處理器芯片和編解碼設計水平。其優點是所有信號被分散到各個獨立通道處理及傳輸，突破了PCI總線帶寬和底板交換能力有限的瓶頸，所有信號可達到實時顯示；可接入的信號源數量、支持的大屏拼接規模幾乎沒有限制，只取決于交換機規模；信號可被遠距離傳輸，實現異地遠程分布式信號輸入及輸出顯示，布線簡單可靠。缺點是目前價格偏高。

  隨著用戶監控信號源數量的增多、大屏拼接規模的大型化，以及顯示功能的更高要求，工控機式和嵌入式控制器在一些應用環境就顯得力不從心，而分布式圖像控制器的優越性被越來越多的體現出來。例如在一些監控中心會同時建設指揮大廳和應急指揮室，以及其他的會議室、會商室等，每個地方都有各自的顯示屏和各自的信號源，要求幾個地方可以單獨使用各自信號源和大屏，也可以共享所有信號源進行調用顯示，甚至同步顯示。針對這種應用環境，工控機式和嵌入式控制器配套的繁復切換、轉換設備以及龐大的布線工程，會是令用戶和集成商都很頭疼的問題，網絡化架構的分布式圖像控制器無疑是最佳的選擇方案。

  4. 中達電通圖像拼接控制器的技術優勢

  中達電通擁有以上三種圖像控制器產品，產品規格系列很全面，可為各種不同應用環境的監控大屏提供相應的產品和解決方案。同時，中達電通是大屏幕拼接行業中最早推出分布式圖像控制器的制造商之一。第一套DVCS分布式圖像控制器系統2009年投入工程使用，至今運行穩定。到目前位置，已在國內外交通、能源、通訊、軍隊、武警、鐵路、電力、公安等領域的近100個指揮調度中心、控制室得到成功應用。

  中達電通DVCS分布式圖像控制器系統是目前同類產品中功能最全面的，由RGB/DVI處理器、視頻處理器、高清處理器、音頻處理器、SRIS超高分處理器、IPSS流媒體處理器、顯示處理器、控制服務器、網絡交換機、控制管理軟件組成，幾乎涵蓋了大屏幕拼接顯示應用涉及的所有信號源種類，不僅可以處理顯示常規計算機、復合視頻、高清視頻信號，同時可以處理顯示超高分辨率動態信號和IP流媒體視頻信號。系統應用拓撲圖如下：

具有以下獨特技術優勢：
  
          

    超強信號處理顯示能力 

  DVCS控制系統可以實現所有輸入信號源在不同地點的任意顯示屏終端上（包括DLP拼接墻、LCD拼接墻、投影機、液晶電視等）任意窗口、任意縮放、任意跨屏、漫游、疊加顯示，任意一個顯示單元內可開啟多達64個全實時活動視窗。支持控制室大廳和遠程應急指揮中心多個大屏幕的統一控制、信號源共享顯示。

  超高分辨率信號處理顯示

  DVCS控制系統可實現地理信息（GIS）、衛星定位（GPS）、電力監控（SCADA）、行車調度（SIG）等專業應用的超高分辨率動態圖像信號在拼接墻上完整、實時顯示，可支持多個超高分辨率動態圖像同時顯示。

  IP流媒體視頻信號處理顯示

  DVCS控制系統可實現H.264、MJPEG、JPEG-2/4等格式IP流媒體視頻直接接入和處理顯示，不需要額外配置解碼器或流媒體服務器等設備，支持CIF、D1、720P、1080P等IP攝像機。支持多路IP視頻以任意大小、任意位置、任意疊加方式多畫面實時顯示。

  顯示墻互相鏡像功能

  DVCS控制系統可實現調度指揮中心顯示墻與決策室/會商室顯示墻之間的全屏信息同步鏡像顯示，有利于決策室領導決策指揮、同模觀演，有助于指揮中心人員接受指令、準確判斷。
 
              

  DVCS分布式圖像控制系統中每一個信號源采用一個單獨的處理器，每一路信號都是獨立通道處理及傳輸。處理器采用高性能嵌入式設計，無PC常見故障，即插即用，可靠性高、功耗低、節能環保。某一個信號處理器故障只影響該路信號或單元顯示，更換某個處理器不影響系統正常運行。
 
                           

  中達電通的MiNiCON系列嵌入式圖像拼接控制器同樣具有優于同類其他產品的技術優勢，采用Fabric Switch無阻塞式全交換底板架構，采用無壓縮、無失真信號實時處理技術，每通道10G bps數據帶寬，是其他產品的2倍。支持 RGB、視頻、高清視頻、3G-SDI信號輸入，所有信號都以60幀/秒速度處理，也是其他產品的2倍，無畫面丟幀，達到更流程的顯示效果。MiNiCON控制器具有分布式通道管理功能，可以按照任意順序排列處理卡，輸出通道與顯示單元可以任意連接，不需要像其他控制器那樣遵循一一對應的連接次序。同時具有信號自動檢測識別功能，新增加信號時只需要用軟件自動檢測一次，系統可保存此信號參數。支持所有開窗信號實時回顯，支持信號源實時預覽，支持信號窗口文字標注，支持靜態、自動顯示預案，支持遠程網絡控制、多用戶控制。具有智能監測功能，可實時監測各部件運行狀態，具有電源、風扇故障報警，溫度感應報警功能，可根據故障等級給出信息提示甚至關斷電源，實現產品自我保護。

  MiNiCON控制器的以上獨特優勢都遠優于其他同類產品，非常適合對信號顯示質量要求比較高的用戶應用環境。

  5. 大屏幕拼接產品的技術發展趨勢

  大屏幕拼接行業經過多年的發展，顯示技術已日趨成熟，同時還有許多新產品不斷進入這個領域，像前面提到的激光光源、OLED、小間距LED全彩等，也許不久的將來還會有其他不同類型的新產品推出。作為專業的大屏幕拼接系統制造商，其實力應該不僅僅是用最新的顯示技術部件組裝個顯示單元、攢個控制器的水準，真正的實力應該體現在核心技術的掌握，體現在系統顯示和控制功能的不斷提高完善方面，應該具有自主軟硬件產品研發的能力，具有為用戶提供整體解決方案的能力。這是用戶對大屏拼接系統制造商的要求，也是未來大屏拼接技術發展的趨勢。

  隨著各行業用戶監控技術的不斷發展、智能化信息化水平不斷提高，各種專業監控系統被應用到各行各業工作中，豐富了信號監視、設備監視、過程監視的手段。面對越來越多的監控對象和監控信息，對大屏幕的信息顯示也提出了功能實用性更高、實時仿真能力更強、業務導向更明確等要求。要求解除監控人員整天面對著一大堆數字、圖表、符號信息的疲勞，和面對一長串信號源列表的繁瑣操作，用更加直觀的圖形化控制界面和形象化畫面呈現，使監控人員更輕松、更高效的工作。

  中達電通已經在這方面開始積極探索研究，并取得初步成果。iPEMS系統是中達電通最新推出的大型物聯網應用管理系統，可通過實時的模擬/數字信號獲取、網絡化數據傳輸、海量數據存儲、多源數據融合與大數據分析、數據可視化等技術，實現公安交通、能源管理、通信調度等多行業的可視化監控。iPEMS系統可以把大量底層數據轉變為監控人員可直觀感知的圖像信息，并顯示在大屏幕上，通過形象的柱狀圖、儀表盤等使各項監控信息一目了然，在發生緊急事件時抓住當前最關鍵的告警信息，對事故的類型、程度和等級進行準確定位，提高指揮調度決策的有效性。同時為監控人員提供直觀的全仿真操作界面。
 
              

  6. 結語

  中達電通作為國內最大的專業大屏幕拼接系統制造商之一，多年來專注于顯示技術及產品的研究開發，關注顯示技術的發展和進步，不斷推出最新的顯示產品和圖像控制器產品，分布式圖像控制器系統和嵌入式控制器產品均達到行業內領先技術水平。同時中達電通時刻關注用戶實際應用需求，持續進行大屏幕拼接系統解決方案的研發，力爭更好的服務于用戶監控顯示。