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1. 引言
以往針對大屏幕拚接產品的探討大多集中在顯示設備上,比如DLP與LCD拚接的技術比較,DLP與PDP、LCD與PDP拚接的技術比較等,曾有人預言LCD窄邊拚接的出現會對DLPpinjiexingchengjudaweixie,shishishangzhezhongjumianbingmeiyouxiangyuxiangnayangchuxian。qishiwuluncongchanpinjishucengmianshanghaishiyingyongcengmianshang,zhejizhongchanpinmeiyoutaiduodekebixing,geyougedeyouquedian,geyougedexianshitedian,kegenjuyonghudeshijiyingyongxuqiuxuanze。shuodaodi,xianshishebeizhishidapingmupinjiexitongzhongdeyigezuchengbufen,erpinjiexitongzhengtixianshigongnengdeshixian,gengduodeshiyilaiyuxitongzhongdetuxiangchulihekongzhibufen。
2. 大屏幕拚接顯示設備的類型、特點、應用技術對比
大屏幕拚接顯示設備曆經近二十年的發展,從最初單一的DLP拚接,到如今的DLP、LCD、PDP拚接各分天下,再算上最新的OLED、小間距LED,可謂精彩紛呈。這裏我們主要討論在監控指揮中心領域應用最廣泛的DLP、LCD、PDP拚接產品。
目前市場上DLP拚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。至於激光光源,由於技術尚不成熟,各大光機製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最大的優勢在於無縫拚接,0.5mm的物理拚接是LCD、PDP拚接無法達到的。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拚接產品則全部來源於三星、LG、SHARP三家的液晶麵板,技術上沒有差別,各廠家不同的隻是單元箱體設計和圖像處理模塊,LCD拚接目前最小物理拚縫是5.3mm,其最大的優勢在於價格。
PDP拚接產品則是韓國歐麗安獨一家,目前最大單元是60英寸,物理拚縫2mm。
這三種產品的特點對比用下麵的對比表進行說明,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。
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DLP
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LCD
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PDP
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類型
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UHP
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LED
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三星
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LG
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SHARP
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歐麗安
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單屏尺寸
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(4:3)50、60、67、80英寸
(16:9)60、70(72)英寸
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(16:9)
46、55英寸
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(16:9)
47、55英寸
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(16:9)
60英寸
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(16:9)
42、60英寸
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單屏分辨率
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1024*768,1400*1050,1920*1080
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1366*768,1920*1080
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1366*768
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1366*768
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853*480,1365*768
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光源壽命
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6000-8000h
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60000-80000h
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50000h
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50000h
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50000h
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60000h
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最小拚縫
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0.5mm
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5.3mm
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6.3mm
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6mm
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2mm
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屏前亮度
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隨光源及屏幕尺寸不同
250-1500cd/m2
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低亮450cd/m2,高亮700cd/m2
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1700cd/m2
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功耗
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最大375W
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最大350W
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最大470W
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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隻有標清,PDP的分辨率低於標清。單屏尺寸上DLP具有一定優勢,這意味著相同的拚接麵積,需要的DLP單元數量可以最少,拚縫線條最少,而且單屏尺寸大更有利於用戶的監控觀看。物理拚縫上DLP同樣具有優勢,≤0.5mm幾乎無縫的拚接,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,過寬的拚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拚接數據圖像顯示
DLP拚接視頻圖像顯示
LCD拚接數據圖像顯示
LCD拚接視頻圖像顯示
從以上照片可以看出,LCD拚接上圖像被放大後的顯示呈現很嚴重的割裂感覺,並使監控人員不容易看出拚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麵的應用環境,這也是LCD和PDP大多被應用於純視頻監控環境的原因。而DLP的無縫拚接適合所有信號源的任意顯示,可應用於幾乎全部監控應用環境。
而LCD和PDP最大的劣勢在於不可恢複,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後就相當於一台新設備。
3. 大屏幕拚接控製器產品及市場發展
再來看看圖像處理控製器產品,目前市場上有工控機PCI總線式、純硬件嵌入式、分布式三種圖像控製器。
工控機PCI總線式控製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的性能決定了係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。其優點是基於Windows或Linux係統,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加操作係統的架構使其穩定度有限,容易出現宕機和軟件故障;受IPC性能及插槽限製能夠支持的信號輸入數量有限,支持的大屏拚接規模有限;受限於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。
嵌入式控製器采用全硬件設計,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。圖像品質取決於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、拚接規模)取決於底板交換能力。其優點是不需運行Windows/Linux操作係統,不存在計算機軟件病毒問題;數據處理實時性好於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。缺點是隻能滿足RGB/DVI信號、視頻信號采集與處理的簡單係統應用;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。底圖機可以是一台工控機或上述PCI總線式控製器,插入一定數量輸出板卡,用戶的應用程序在工控機或PC式控製器上運行,輸出信號連接到嵌入式控製器的多個輸入端口。這種控製器同樣存在支持信號輸入數量有限、支持拚接規模有限的問題。
分布式是一種全新架構的圖像控製器,基於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)取決於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、支持的大屏拚接規模幾乎沒有限製,隻取決於交換機規模;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、dapingpinjieguimodedaxinghua,yijixianshigongnengdegenggaoyaoqiu,gongkongjishiheqianrushikongzhiqizaiyixieyingyonghuanjingjiuxiandelibucongxin,erfenbushituxiangkongzhiqideyouyuexingbeiyuelaiyueduodetixianchulai。liruzaiyixiejiankongzhongxinhuitongshijianshezhihuidatingheyingjizhihuishi,yijiqitadehuiyishi、會(hui)商(shang)室(shi)等(deng),每(mei)個(ge)地(di)方(fang)都(dou)有(you)各(ge)自(zi)的(de)顯(xian)示(shi)屏(ping)和(he)各(ge)自(zi)的(de)信(xin)號(hao)源(yuan),要(yao)求(qiu)幾(ji)個(ge)地(di)方(fang)可(ke)以(yi)單(dan)獨(du)使(shi)用(yong)各(ge)自(zi)信(xin)號(hao)源(yuan)和(he)大(da)屏(ping),也(ye)可(ke)以(yi)共(gong)享(xiang)所(suo)有(you)信(xin)號(hao)源(yuan)進(jin)行(xing)調(tiao)用(yong)顯(xian)示(shi),甚(shen)至(zhi)同(tong)步(bu)顯(xian)示(shi)。針(zhen)對(dui)這(zhe)種(zhong)應(ying)用(yong)環(huan)境(jing),工(gong)控(kong)機(ji)式(shi)和(he)嵌(qian)入(ru)式(shi)控(kong)製(zhi)器(qi)配(pei)套(tao)的(de)繁(fan)複(fu)切(qie)換(huan)、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製器無疑是最佳的選擇方案。
4. 中達電通圖像拚接控製器的技術優勢
中(zhong)達(da)電(dian)通(tong)擁(yong)有(you)以(yi)上(shang)三(san)種(zhong)圖(tu)像(xiang)控(kong)製(zhi)器(qi)產(chan)品(pin),產(chan)品(pin)規(gui)格(ge)係(xi)列(lie)很(hen)全(quan)麵(mian),可(ke)為(wei)各(ge)種(zhong)不(bu)同(tong)應(ying)用(yong)環(huan)境(jing)的(de)監(jian)控(kong)大(da)屏(ping)提(ti)供(gong)相(xiang)應(ying)的(de)產(chan)品(pin)和(he)解(jie)決(jue)方(fang)案(an)。同(tong)時(shi),中(zhong)達(da)電(dian)通(tong)是(shi)大(da)屏(ping)幕(mu)拚(pin)接(jie)行(xing)業(ye)中(zhong)最(zui)早(zao)推(tui)出(chu)分(fen)布(bu)式(shi)圖(tu)像(xiang)控(kong)製(zhi)器(qi)的(de)製(zhi)造(zao)商(shang)之(zhi)一(yi)。第(di)一(yi)套(tao)DVCS分布式圖像控製器係統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、控製室得到成功應用。
中達電通DVCS分布式圖像控製器係統是目前同類產品中功能最全麵的,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、控製服務器、網絡交換機、控製管理軟件組成,幾乎涵蓋了大屏幕拚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、複合視頻、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。係統應用拓撲圖如下:
具有以下獨特技術優勢:
l 超強信號處理顯示能力
DVCS控製係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拚接牆、LCD拚接牆、投影機、液晶電視等)任意窗口、任意縮放、任意跨屏、漫遊、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。支持控製室大廳和遠程應急指揮中心多個大屏幕的統一控製、信號源共享顯示。
l 超高分辨率信號處理顯示
DVCS控製係統可實現地理信息(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拚接牆上完整、實時顯示,可支持多個超高分辨率動態圖像同時顯示。
l IP流媒體視頻信號處理顯示
DVCS控製係統可實現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、任意疊加方式多畫麵實時顯示。
l 顯示牆互相鏡像功能
DVCS控製係統可實現調度指揮中心顯示牆與決策室/會商室顯示牆之間的全屏信息同步鏡像顯示,有利於決策室領導決策指揮、同模觀演,有助於指揮中心人員接受指令、準確判斷。
DVCS分布式圖像控製係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隻影響該路信號或單元顯示,更換某個處理器不影響係統正常運行。
中達電通的MiNiCON係列嵌入式圖像拚接控製器同樣具有優於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,無畫麵丟幀,達到更流程的顯示效果。MiNiCON控kong製zhi器qi具ju有you分fen布bu式shi通tong道dao管guan理li功gong能neng,可ke以yi按an照zhao任ren意yi順shun序xu排pai列lie處chu理li卡ka,輸shu出chu通tong道dao與yu顯xian示shi單dan元yuan可ke以yi任ren意yi連lian接jie,不bu需xu要yao像xiang其qi他ta控kong製zhi器qi那na樣yang遵zun循xun一yi一yi對dui應ying的de連lian接jie次ci序xu。同tong時shi具ju有you信xin號hao自zi動dong檢jian測ce識shi別bie功gong能neng,新xin增zeng加jia信xin號hao時shi隻zhi需xu要yao用yong軟ruan件jian自zi動dong檢jian測ce一yi次ci,係xi統tong可ke保bao存cun此ci信xin號hao參can數shu。支zhi持chi所suo有you開kai窗chuang信xin號hao實shi時shi回hui顯xian,支zhi持chi信xin號hao源yuan實shi時shi預yu覽lan,支zhi持chi信xin號hao窗chuang口kou文wen字zi標biao注zhu,支zhi持chi靜jing態tai、自動顯示預案,支持遠程網絡控製、多用戶控製。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控製器的以上獨特優勢都遠優於其他同類產品,非常適合對信號顯示質量要求比較高的用戶應用環境。
5. 大屏幕拚接產品的技術發展趨勢
大屏幕拚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,像前麵提到的激光光源、OLED、小間距LEDquancaideng,yexubujiudejianglaihaihuiyouqitabutongleixingdexinchanpintuichu。zuoweizhuanyededapingmupinjiexitongzhizaoshang,qishiliyinggaibujinjinshiyongzuixindexianshijishubujianzuzhuanggexianshidanyuan、攢zan個ge控kong製zhi器qi的de水shui準zhun,真zhen正zheng的de實shi力li應ying該gai體ti現xian在zai核he心xin技ji術shu的de掌zhang握wo,體ti現xian在zai係xi統tong顯xian示shi和he控kong製zhi功gong能neng的de不bu斷duan提ti高gao完wan善shan方fang麵mian,應ying該gai具ju有you自zi主zhu軟ruan硬ying件jian產chan品pin研yan發fa的de能neng力li,具ju有you為wei用yong戶hu提ti供gong整zheng體ti解jie決jue方fang案an的de能neng力li。這zhe是shi用yong戶hu對dui大da屏ping拚pin接jie係xi統tong製zhi造zao商shang的de要yao求qiu,也ye是shi未wei來lai大da屏ping拚pin接jie技ji術shu發fa展zhan的de趨qu勢shi。
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,各種專業監控係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。麵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麵對著一大堆數字、圖表、符號信息的疲勞,和麵對一長串信號源列表的繁瑣操作,用更加直觀的圖形化控製界麵和形象化畫麵呈現,使監控人員更輕鬆、更高效的工作。
中達電通已經在這方麵開始積極探索研究,並取得初步成果。iPEMS係統是中達電通最新推出的大型物聯網應用管理係統,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係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,並顯示在大屏幕上,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麵。
6. 結語
中(zhong)達(da)電(dian)通(tong)作(zuo)為(wei)國(guo)內(nei)最(zui)大(da)的(de)專(zhuan)業(ye)大(da)屏(ping)幕(mu)拚(pin)接(jie)係(xi)統(tong)製(zhi)造(zao)商(shang)之(zhi)一(yi),多(duo)年(nian)來(lai)專(zhuan)注(zhu)於(yu)顯(xian)示(shi)技(ji)術(shu)及(ji)產(chan)品(pin)的(de)研(yan)究(jiu)開(kai)發(fa),關(guan)注(zhu)顯(xian)示(shi)技(ji)術(shu)的(de)發(fa)展(zhan)和(he)進(jin)步(bu),不(bu)斷(duan)推(tui)出(chu)最(zui)新(xin)的(de)顯(xian)示(shi)產(chan)品(pin)和(he)圖(tu)像(xiang)控(kong)製(zhi)器(qi)產(chan)品(pin),分(fen)布(bu)式(shi)圖(tu)像(xiang)控(kong)製(zhi)器(qi)係(xi)統(tong)和(he)嵌(qian)入(ru)式(shi)控(kong)製(zhi)器(qi)產(chan)品(pin)均(jun)達(da)到(dao)行(xing)業(ye)內(nei)領(ling)先(xian)技(ji)術(shu)水(shui)平(ping)。同(tong)時(shi)中(zhong)達(da)電(dian)通(tong)時(shi)刻(ke)關(guan)注(zhu)用(yong)戶(hu)實(shi)際(ji)應(ying)用(yong)需(xu)求(qiu),持(chi)續(xu)進(jin)行(xing)大(da)屏(ping)幕(mu)拚(pin)接(jie)係(xi)統(tong)解(jie)決(jue)方(fang)案(an)的(de)研(yan)發(fa),力(li)爭(zheng)更(geng)好(hao)的(de)服(fu)務(wu)於(yu)用(yong)戶(hu)監(jian)控(kong)顯(xian)示(shi)。
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