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廣東威創(chuàng)盧如西總工程師在論壇討論大屏幕背投拼接顯示系統(tǒng)的技術(shù)現(xiàn)狀和產(chǎn)業(yè)發(fā)展

    隨著社會(huì)信息化的高速增長，信息的可視化需求也急劇擴(kuò)大，同時(shí)高端可視化的實(shí)現(xiàn)難度也越來越高。單臺(tái)顯示設(shè)備所能顯示的信息已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足市場需求，特別是一些監(jiān)控中心、指揮中心、控制中心、調(diào)度中心、應(yīng)急中心、決策中心等重要場所，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)工具。具體表現(xiàn)在：影視設(shè)備從標(biāo)準(zhǔn)清晰度向高清晰度邁進(jìn)，分辨率提高，跨人數(shù)字高清電視時(shí)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(jí)增長；互聯(lián)網(wǎng)的普及，使得人們可獲取的信息量暴增；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(shí)，例如幾十個(gè)視頻信號(hào)和若干路高分辨率計(jì)算機(jī)信息需要在一個(gè)平臺(tái)下同時(shí)顯示時(shí)，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(gè)新興行業(yè)—大屏幕背投拼接顯示系統(tǒng)制造行業(yè)。其突出特點(diǎn)是：顯示面積大，積木式拼接，可達(dá)幾十、幾百平方米，甚至更大；是目前世界上現(xiàn)有最大的顯示工具；清晰度高，理論上可以隨著拼接規(guī)模增大而不斷累加；是目前世界上現(xiàn)有分辨率、清晰度最高的顯示工具；技術(shù)水平高，由于該產(chǎn)品是光學(xué)、電子、屏幕、機(jī)械、互聯(lián)網(wǎng)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)品所無法具有的。
 
    背投拼接顯示系統(tǒng)主要包含三個(gè)部分：一體化數(shù)字顯示單元、多屏處理器和用于控制整個(gè)系統(tǒng)的多屏控制軟件。一體化數(shù)字顯示單元由投影機(jī)、背投箱和屏幕等組成(反射式背投還包含反射鏡)。一體化數(shù)字顯示單元的顯示品質(zhì)直接影響著整個(gè)投影墻的效果，采用不同類型的投影系統(tǒng)會(huì)得到大不相同的結(jié)果。
 
    同時(shí)，多屏處理器是投影墻系統(tǒng)的核心；它將外部RCB信號(hào)、外部視頻信號(hào)、網(wǎng)絡(luò)信號(hào)等需要大屏幕拼墻顯示的信息進(jìn)行處理，經(jīng)處理后的圖像信號(hào)被分別送到相應(yīng)的顯示單元，每個(gè)數(shù)字顯示單元只顯示整個(gè)圖像的一個(gè)部分，全部數(shù)字顯示單元加在一起就構(gòu)成了一幅完整的大畫面，整屏分辨率為單個(gè)顯示單元分辨率的倍數(shù)。每路信號(hào)的圖像均是以窗口的形式顯示在投影墻上。窗口位置、大小、數(shù)量可任意改變。多屏控制軟件用以實(shí)現(xiàn)對(duì)顯示墻的調(diào)整、處理器信號(hào)窗口的開關(guān)縮放和移動(dòng)、矩陣切換等功能；并設(shè)置預(yù)案，以備使用時(shí)可隨時(shí)調(diào)用，從而簡化了操作、提高了效率。
 
    背投拼接顯示系統(tǒng)可分為電視墻和電腦墻兩個(gè)類別。僅僅用于視頻顯示的稱為電視墻，用于計(jì)算圖文顯示的稱為電腦墻，目前絕大多數(shù)的電腦墻都可以完成電視墻的所有功能，但電視墻相對(duì)電腦墻來說，存在著價(jià)格優(yōu)勢(shì)，因此，短時(shí)間內(nèi)，電視墻還有存在的可能，隨著價(jià)格的逐漸下降，電腦墻逐漸有淘汰電視墻的趨勢(shì)。
 
    背投拼接顯示系統(tǒng)分為多屏處理器、由一體化數(shù)字顯示單元拼接而成的大屏幕背投影拼接系統(tǒng)和大屏幕控制軟件三大構(gòu)成系統(tǒng)。多屏處理器是一種基于某一操作系統(tǒng)平臺(tái)并且具有多屏顯示功能的、可用不同方式對(duì)各種類型的外部輸入信號(hào)(包含RGB信號(hào)、video信號(hào)、局域網(wǎng)信號(hào))進(jìn)行遠(yuǎn)程顯示及控制的專用圖形控制設(shè)備，多屏處理器的所有顯示通道輸出組合成一個(gè)單一邏輯屏。多屏處理器是整個(gè)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：外部的所有信號(hào)(包括計(jì)算機(jī)信號(hào)、視頻信號(hào)和網(wǎng)絡(luò)信號(hào))，都可以通過通過它進(jìn)行相應(yīng)處理后在背投拼接顯示系統(tǒng)中顯示出來，并且該信號(hào)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。多屏處理器的特點(diǎn)首先在于它可以生成一個(gè)高分辨率的單一邏輯屏，整屏清晰度日前最高可以達(dá)到100M像素以上。一體化數(shù)字顯示單元主要由投影機(jī)、背投箱和屏幕等組成(反射式背投還包含反射鏡)的投影機(jī)主要為基于TI公司的DLP數(shù)字光處理投影機(jī)，及少數(shù)采用LCD投影機(jī)。目前市面上所使用的屏幕主要有：UCS屏幕、BBS屏幕、GUCS屏幕。大屏幕控制軟件是整個(gè)大屏幕背投拼接顯示系統(tǒng)的控制核心，一個(gè)系統(tǒng)的易用性和穩(wěn)定性的好壞，很大一部分因素取決于控制軟件所具有的功能和性能優(yōu)劣。
 
    背投拼接顯示系統(tǒng)的幾個(gè)技術(shù)革新包括快速網(wǎng)絡(luò)顯示技術(shù)、革命性的底板系統(tǒng)交換架構(gòu)技術(shù)、雙燈系統(tǒng)和分布式主從處理器結(jié)構(gòu)。2004年，全球第一款專用于大屏幕背投拼接顯示系統(tǒng)的遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)顯示軟件(Vlinkexpress網(wǎng)絡(luò)直通車)面世，該項(xiàng)技術(shù)的推出，彌補(bǔ)了大屏幕系統(tǒng)只能靠借用其他領(lǐng)域網(wǎng)絡(luò)顯示軟件(比如NetOP、PcAny-where等)的尷尬局面，VlinkExpress的推出，使得大屏幕拼接顯示系統(tǒng)中的網(wǎng)絡(luò)信號(hào)顯示速度提高到了15幀／秒以上的數(shù)量級(jí)。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)域的速度極限。
 
    針對(duì)PCI總線的帶寬瓶頸，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)，例如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)和圖像傳輸受到制約。該底板系統(tǒng)交換架構(gòu)為它15個(gè)外圍插槽每個(gè)都提供高達(dá)4Gb／s的傳送帶寬。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。
 
    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，不管顯示墻的尺寸大小都能保證RGB、圖形和視頻的快速和流暢并確保系統(tǒng)連續(xù)工作。大屏幕背投拼接顯示系統(tǒng)中，每個(gè)投影機(jī)為一個(gè)單元的顯示核心，投影機(jī)偶爾出現(xiàn)故障后，會(huì)影響系統(tǒng)的整體顯示效果，而DLP投影機(jī)出現(xiàn)故障最多的地方，實(shí)際上就是投影機(jī)的燈泡，為此，業(yè)界許多著名的公司相繼推出了投影機(jī)雙燈系統(tǒng)，該系統(tǒng)的出現(xiàn)，在一定程度上解決了由于投影機(jī)燈泡問題而引起的顯示單元無法正常顯示的故障PCI帶寬不足，是困擾整個(gè)行業(yè)向大規(guī)模方向發(fā)展的一個(gè)比較關(guān)鍵的問題，我們以81個(gè)顯示單元的系統(tǒng)為例來分析PCI總線帶寬的瓶頸問題：我們可以計(jì)算一下在81個(gè)投影顯示單元的系統(tǒng)中，刷新一幀63M像素的圖像需要的時(shí)間，即81個(gè)XGA模式32位色深的高清晰度系統(tǒng)的規(guī)模，圖形卡插在標(biāo)準(zhǔn)32位33MHZ的PCI總線上，由于DDR內(nèi)存接口FSB高達(dá)333MHZ以上，則從內(nèi)存經(jīng)PCI傳輸并顯示一幀圖像所花的時(shí)間可以大致估計(jì)出來：PCI總線帶寬為132MB／s，81個(gè)XGA模式32位色深分辨率的桌面共有(1024x768)x81x(32／8)字節(jié)，即243MB數(shù)據(jù)!因此需要1．84秒才能完成一幀圖像的顯示。
 
    實(shí)際運(yùn)行時(shí)其他軟件的影響、內(nèi)存數(shù)量、硬盤訪問速度和設(shè)備中斷等因素常常會(huì)大大增加圖像數(shù)據(jù)傳輸時(shí)間，或使圖像數(shù)據(jù)傳輸時(shí)間出現(xiàn)難以容忍的抖動(dòng)效果。由此可以看出，受到PCI總線帶寬的限制，傳統(tǒng)處理器根本無法完成驅(qū)動(dòng)81顯示屏的能力。針對(duì)上述問題，業(yè)界公司推出了新一代的主從處理器結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)的推出，使得多屏處理器驅(qū)動(dòng)130路乃至更多顯示單元成為可能，該結(jié)構(gòu)已經(jīng)成功應(yīng)用于深圳地鐵系統(tǒng)中，整體運(yùn)行效果非常良好。該系統(tǒng)具有全屏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)應(yīng)用的能力，無論是單一邏輯屏應(yīng)用還是分區(qū)應(yīng)用，均可快速同步顯示我們講的背投拼接顯示系統(tǒng)，是從整合性能出發(fā)，而不是指簡單的物理堆積!簡單的物理堆積，只要資金充足、場地允許，就可以堆積出一個(gè)幾百上千個(gè)顯示單元的系統(tǒng)，但通過這種方式堆積出來的東西，不具有全屏單一邏輯屏顯示能力；不具有在WINDOWS2K／XP的管理下，象單個(gè)顯示屏一樣地方便操作的能力；也不具有隨心所欲地在任意位置任意大小打開一個(gè)軟窗口或硬窗口的能力。 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(dá)到100M象素(一億象素)以上，其顯示速度速度相當(dāng)于普通16單元組成的拼墻顯示速度。
 
    大屏幕顯示系統(tǒng)的顯示規(guī)模是逐漸發(fā)展起來的，由于國內(nèi)同類行業(yè)相對(duì)于國外同行來說，起步比較晚，直至2001年，國內(nèi)的應(yīng)用行業(yè)(比如說電力、交警等等)還僅僅徘徊在24個(gè)通道的顯示水平。在國外，由于該行業(yè)起步較早，所以技術(shù)相對(duì)來說要比中國先進(jìn)一些，國外著名公司在八、九十年代就開始從事這方面的研究工作；不過國外企業(yè)雖然具有技術(shù)優(yōu)勢(shì)，但還是存在著過于死板的缺陷，很多情況下不是以滿足客戶的需求為最終目標(biāo)，產(chǎn)品缺陷比較明顯，尤其是應(yīng)對(duì)國內(nèi)越來越多的超大規(guī)模顯示系統(tǒng)的需求方面，國外企業(yè)的反應(yīng)就顯得極其遲鈍。
 
    應(yīng)用到國內(nèi)市場以后，由于兩者的實(shí)用環(huán)境和生活及工作習(xí)慣的巨大差異，包括價(jià)格的居高不下，使得國外產(chǎn)品不能很好的應(yīng)用在國內(nèi)市場。國內(nèi)同行起步較晚，技術(shù)水平相對(duì)落后，很多公司往往采取代理國外公司產(chǎn)品的做法，這種做法雖然短時(shí)間內(nèi)收到了效益，但由于核心技術(shù)在別人手上，只能是跟在別人后面跑，沒有自主性，不能充分的滿足國內(nèi)用戶的需求。
 
    早期的國外市場，在剛開始時(shí)主要是以CRT拼接墻為主，但由于CRT的拼接墻價(jià)格很高、顯示效果也很差，當(dāng)以CRT技術(shù)為主的背投拼接系統(tǒng)進(jìn)入中國市場時(shí)，并不為國內(nèi)客戶所接受，到了后來，美國TI公司主導(dǎo)的DIP數(shù)字光處理技術(shù)得到長足發(fā)展，以DIP投影機(jī)為主的背投拼接系統(tǒng)由于具有價(jià)格低、顯示及拼接效果明顯優(yōu)于CRT拼墻的特點(diǎn)而為國內(nèi)廣大客戶所接受；就在這個(gè)時(shí)候，國內(nèi)大屏幕背投拼接顯示行業(yè)得以快速發(fā)展，并且發(fā)展勢(shì)頭非常迅猛；據(jù)統(tǒng)計(jì)，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)超過30％以上。
 
    近年來，隨著國民生活水平的不斷提高，公安、交警、電信、軌道交通、軍隊(duì)等對(duì)于終端顯示設(shè)備的要求朝著大型化、高清晰化的方向發(fā)展，2002年以前，國內(nèi)各個(gè)行業(yè)對(duì)于終端顯示設(shè)備的需求一般在單系統(tǒng)24個(gè)顯示屏(清晰度為1024x6X768x4)以內(nèi)，到了2003年，市場需求已經(jīng)到了單系統(tǒng)45個(gè)屏，到2004年，更是出現(xiàn)了單系統(tǒng)81個(gè)屏的市場需求。國內(nèi)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，各種資訊的快速增長，使得各個(gè)企業(yè)、團(tuán)體所要觀看、監(jiān)控的信息量越來越多，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。
 
    另外，大屏幕顯示系統(tǒng)最初主要應(yīng)用在電視臺(tái)、交通監(jiān)控、電信網(wǎng)管等地方，應(yīng)用范圍及小；隨著社會(huì)的進(jìn)步以及大屏幕產(chǎn)品的逐漸成熟還有國外大公司高明的營銷策劃，越來越多的行業(yè)開始接受大屏幕顯示系統(tǒng)，目前大屏幕投影系統(tǒng)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用到公安、交通、電力、軍事、水利等部門，在未來幾年，將會(huì)擴(kuò)展到煤炭、石油、教育等領(lǐng)域。大屏幕背投拼接顯示系統(tǒng)在國內(nèi)的發(fā)展一片光明。 隨著大屏幕顯示系統(tǒng)設(shè)備的大型化、高清晰化以及應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴(kuò)展，國內(nèi)市場對(duì)于大屏幕顯示系統(tǒng)的需求也在逐年穩(wěn)步增加，每年幾乎以30％的速度增長，依照這樣的發(fā)展速度估計(jì)，預(yù)計(jì)2010年，國內(nèi)市場的需求量將接近10萬臺(tái)。
 
    背投拼接系統(tǒng)中的厚度問題是目前業(yè)界面臨的最為關(guān)鍵的問題，所以，如何把大屏幕背投拼接系統(tǒng)做薄，將是我們下一步重點(diǎn)考慮的工作。目前，絕大多數(shù)的大規(guī)模背投拼接顯示系統(tǒng)都是有縫拼接，真正意義上的無縫拼接系統(tǒng)，目前絕大多數(shù)廠家最多也只能做到1xN(或者Nxl，1行多列或者1列多行)的水平，能夠做到多列多行的廠家少之又少，ⅥRON公司也只僅僅做到了3行多列，但這已經(jīng)是現(xiàn)今業(yè)界的最高水平；所以七如何實(shí)現(xiàn)真正意義上的大規(guī)模背投拼接顯示系統(tǒng)的無縫拼接，也是目前面臨的主要問題。
 
    業(yè)界針對(duì)客戶需求的研發(fā)能力不足，目前業(yè)界具有代表性的幾家公司目前都把精力放在了相互攻擊對(duì)方產(chǎn)品的缺陷上面，而忽略了客戶對(duì)于自己產(chǎn)品的需求，如何更好的迎合客戶需求，真正做到為客戶著想，也是值得業(yè)界深思的東西。經(jīng)過多年的發(fā)展經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)積累，大屏幕行業(yè)在中國的發(fā)展變得越發(fā)成熟起來，隨著整個(gè)行業(yè)的不斷完善，客戶和企業(yè)的發(fā)展也逐漸變得理性起來，而作為推動(dòng)大屏幕行業(yè)發(fā)展的中堅(jiān)力量，，ⅥRON必須充分發(fā)揮自身優(yōu)勢(shì)、推陳出新，不斷研究開發(fā)出適合于時(shí)代發(fā)展潮流的世界領(lǐng)先的技術(shù)產(chǎn)品，這樣才能推動(dòng)整個(gè)大屏幕拼接顯示系統(tǒng)行業(yè)的健康發(fā)展，也只有這樣，才能不會(huì)被社會(huì)淘汰。