摘要：大屏幕拼接產(chǎn)品分為顯示設(shè)備和圖像處理控制器，顯示設(shè)備受限于核心顯示部件制造商（例如DLP機(jī)芯、LCD面板等）的制約，各廠家之間已沒(méi)有太大的差異，大屏幕拼接顯示系統(tǒng)功能的最終差異越來(lái)越多地取決于圖像處理控制器系統(tǒng)（包括硬件和軟件）的性能。本文主要介紹中達(dá)電通幾種圖像控制器的技術(shù)特點(diǎn)及應(yīng)用。

1. 引言

以往針對(duì)大屏幕拼接產(chǎn)品的探討大多集中在顯示設(shè)備上，比如DLP與LCD拼接的技術(shù)比較，DLP與PDP、LCD與PDP拼接的技術(shù)比較等，曾有人預(yù)言LCD窄邊拼接的出現(xiàn)會(huì)對(duì)DLP拼接形成巨大威脅，事實(shí)上這種局面并沒(méi)有像預(yù)想那樣出現(xiàn)。其實(shí)無(wú)論從產(chǎn)品技術(shù)層面上還是應(yīng)用層面上，這幾種產(chǎn)品沒(méi)有太多的可比性，各有各的優(yōu)缺點(diǎn)，各有各的顯示特點(diǎn)，可根據(jù)用戶的實(shí)際應(yīng)用需求選擇。說(shuō)到底，顯示設(shè)備只是大屏幕拼接系統(tǒng)中的一個(gè)組成部分，而拼接系統(tǒng)整體顯示功能的實(shí)現(xiàn)，更多的是依賴于系統(tǒng)中的圖像處理和控制部分。

2. 大屏幕拼接顯示設(shè)備的類型、特點(diǎn)、應(yīng)用技術(shù)對(duì)比

大屏幕拼接顯示設(shè)備歷經(jīng)近二十年的發(fā)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(jiān)控指揮中心領(lǐng)域應(yīng)用最廣泛的DLP、LCD、PDP拼接產(chǎn)品。

目前市場(chǎng)上DLP拼接顯示設(shè)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(shù)尚不成熟，各大光機(jī)制造商沒(méi)有推出正規(guī)產(chǎn)品，目前市場(chǎng)上出現(xiàn)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(wěn)定性、實(shí)用性尚待考證。DLP最大的優(yōu)勢(shì)在于無(wú)縫拼接，0.5mm的物理拼接是LCD、PDP拼接無(wú)法達(dá)到的。以往被認(rèn)為是DLP最大缺點(diǎn)的壽命和色輪損耗，隨著LED光源的使用已不再成為問(wèn)題。

LCD拼接產(chǎn)品則全部來(lái)源于三星、LG、夏普三家的液晶面板，技術(shù)上沒(méi)有差別，各廠家不同的只是單元箱體設(shè)計(jì)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(yōu)勢(shì)在于價(jià)格。

PDP拼接產(chǎn)品則是韓國(guó)歐麗安獨(dú)一家，目前最大單元是60英寸，物理拼縫2mm。

三種產(chǎn)品的光源壽命不相上下，三星LCD分辨率有標(biāo)清和高清，LG和夏普只有標(biāo)清，PDP的分辨率低于標(biāo)清。單屏尺寸上DLP具有一定優(yōu)勢(shì)，這意味著相同的拼接面積，需要的DLP單元數(shù)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(jiān)控觀看。物理拼縫上DLP同樣具有優(yōu)勢(shì)，小于0.5mm幾乎無(wú)縫的拼接，使圖像的放大顯示，以及計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)信號(hào)的顯示呈現(xiàn)更好的觀看效果。而在這一點(diǎn)上，LCD則有很大不足，過(guò)寬的拼縫會(huì)使數(shù)據(jù)圖像的線條被掩蓋或混淆。PDP的分辨率太低，不適合計(jì)算機(jī)信號(hào)的顯示。

從以下照片可以看出，LCD拼接上圖像被放大后的顯示呈現(xiàn)很?chē)?yán)重的割裂感覺(jué)，并使監(jiān)控人員不容易看出拼縫之處是否有數(shù)據(jù)線條。由此可見(jiàn)LCD和PDP更適合單屏顯示一個(gè)視頻畫(huà)面的應(yīng)用環(huán)境，這也是LCD和PDP大多被應(yīng)用于純視頻監(jiān)控環(huán)境的原因。而DLP的無(wú)縫拼接適合所有信號(hào)源的任意顯示，可應(yīng)用于幾乎全部監(jiān)控應(yīng)用環(huán)境。

而LCD和PDP最大的劣勢(shì)在于不可恢復(fù)，一旦達(dá)到壽命，則意味著報(bào)廢。DLP則不同，更換新光源或個(gè)別部件后就相當(dāng)于一臺(tái)新設(shè)備。

3. 大屏幕拼接控制器產(chǎn)品及市場(chǎng)發(fā)展

再來(lái)看看圖像處理控制器產(chǎn)品，目前市場(chǎng)上有工控機(jī)PCI總線式、純硬件嵌入式、分布式三種圖像控制器。

工控機(jī)PCI總線式控制器的架構(gòu)是工控機(jī)插入輸入/輸出板卡，工控機(jī)一般采用市場(chǎng)上成熟產(chǎn)品如研祥、研華等，圖像處理板卡主要采用幾個(gè)主流國(guó)外廠家產(chǎn)品。IPC的性能決定了系統(tǒng)支持的通道數(shù)和穩(wěn)定性，圖像處理板卡的性能決定了圖像品質(zhì)。其優(yōu)點(diǎn)是基于Windows或Linux系統(tǒng)，可運(yùn)行用戶的應(yīng)用程序，直接作為底圖機(jī)使用，實(shí)現(xiàn)超高分辨率信號(hào)顯示；具有網(wǎng)絡(luò)抓屏功能，可通過(guò)與用戶計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)，安裝拷屏客戶端軟件，抓取用戶計(jì)算機(jī)屏幕上屏顯示。缺點(diǎn)是PC加操作系統(tǒng)的架構(gòu)使其穩(wěn)定度有限，容易出現(xiàn)宕機(jī)和軟件故障；受IPC性能及插槽限制能夠支持的信號(hào)輸入數(shù)量有限，支持的大屏拼接規(guī)模有限；受限于總線帶寬致使信號(hào)處理能力有限，較多信號(hào)源同時(shí)處理時(shí)（特別是計(jì)算機(jī)信號(hào)源，及超高分辨率信號(hào)）很難達(dá)到全部信號(hào)實(shí)時(shí)顯示。

嵌入式控制器采用全硬件設(shè)計(jì)，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(jìn)行數(shù)據(jù)交換，用嵌入式軟件實(shí)現(xiàn)影像處理。圖像品質(zhì)取決于FPGA設(shè)計(jì)水平，尤其是視頻信號(hào)處理（de-interlacing， Scaling，色彩等），整體性能（單元開(kāi)窗數(shù)、幀速率、拼接規(guī)模）取決于底板交換能力。其優(yōu)點(diǎn)是不需運(yùn)行Windows/Linux操作系統(tǒng)，不存在計(jì)算機(jī)軟件病毒問(wèn)題；數(shù)據(jù)處理實(shí)時(shí)性好于PCI總線式，圖形處理板卡支持熱插拔，意外斷電不會(huì)造成數(shù)據(jù)損失，可經(jīng)受頻繁開(kāi)關(guān)機(jī)。缺點(diǎn)是只能滿足RGB/DVI信號(hào)、視頻信號(hào)采集與處理的簡(jiǎn)單系統(tǒng)應(yīng)用；無(wú)法處理網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)屏幕顯示；無(wú)法處理超高分辨率信號(hào)顯示，需要借助底圖機(jī)。底圖機(jī)可以是一臺(tái)工控機(jī)或上述PCI總線式控制器，插入一定數(shù)量輸出板卡，用戶的應(yīng)用程序在工控機(jī)或PC式控制器上運(yùn)行，輸出信號(hào)連接到嵌入式控制器的多個(gè)輸入端口。這種控制器同樣存在支持信號(hào)輸入數(shù)量有限、支持拼接規(guī)模有限的問(wèn)題。

分布式是一種全新架構(gòu)的圖像控制器，基于IP網(wǎng)絡(luò)交換技術(shù)，信號(hào)采集輸入和輸出采用獨(dú)立的處理器，所有信號(hào)處理器通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)CAT6網(wǎng)線與交換機(jī)連接。圖像品質(zhì)和整體性能（單元開(kāi)窗數(shù)、幀速率）取決于信號(hào)處理器芯片和編解碼設(shè)計(jì)水平。其優(yōu)點(diǎn)是所有信號(hào)被分散到各個(gè)獨(dú)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(hào)可達(dá)到實(shí)時(shí)顯示；可接入的信號(hào)源數(shù)量、支持的大屏拼接規(guī)模幾乎沒(méi)有限制，只取決于交換機(jī)規(guī)模；信號(hào)可被遠(yuǎn)距離傳輸，實(shí)現(xiàn)異地遠(yuǎn)程分布式信號(hào)輸入及輸出顯示，布線簡(jiǎn)單可靠。缺點(diǎn)是目前價(jià)格偏高。

隨著用戶監(jiān)控信號(hào)源數(shù)量的增多、大屏拼接規(guī)模的大型化，以及顯示功能的更高要求，工控機(jī)式和嵌入式控制器在一些應(yīng)用環(huán)境就顯得力不從心，而分布式圖像控制器的優(yōu)越性被越來(lái)越多的體現(xiàn)出來(lái)。例如在一些監(jiān)控中心會(huì)同時(shí)建設(shè)指揮大廳和應(yīng)急指揮室，以及其他的會(huì)議室、會(huì)商室等，每個(gè)地方都有各自的顯示屏和各自的信號(hào)源，要求幾個(gè)地方可以單獨(dú)使用各自信號(hào)源和大屏，也可以共享所有信號(hào)源進(jìn)行調(diào)用顯示，甚至同步顯示。針對(duì)這種應(yīng)用環(huán)境，工控機(jī)式和嵌入式控制器配套的繁復(fù)切換、轉(zhuǎn)換設(shè)備以及龐大的布線工程，會(huì)是令用戶和集成商都很頭疼的問(wèn)題，網(wǎng)絡(luò)化架構(gòu)的分布式圖像控制器無(wú)疑是最佳的選擇方案。

4. 中達(dá)電通圖像拼接控制器的技術(shù)優(yōu)勢(shì)

中達(dá)電通擁有以上三種圖像控制器產(chǎn)品，產(chǎn)品規(guī)格系列很全面，可為各種不同應(yīng)用環(huán)境的監(jiān)控大屏提供相應(yīng)的產(chǎn)品和解決方案。同時(shí)，中達(dá)電通是大屏幕拼接行業(yè)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(tǒng)2009年投入工程使用，至今運(yùn)行穩(wěn)定。到目前為止，已在國(guó)內(nèi)外交通、能源、通訊、軍隊(duì)、武警、鐵路、電力、公安等領(lǐng)域的近100個(gè)指揮調(diào)度中心、控制室得到成功應(yīng)用。

中達(dá)電通DVCS分布式圖像控制器系統(tǒng)是目前同類產(chǎn)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(wù)器、網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)、控制管理軟件組成，幾乎涵蓋了大屏幕拼接顯示應(yīng)用涉及的所有信號(hào)源種類。系統(tǒng)應(yīng)用拓?fù)鋱D如下：

具有以下獨(dú)特技術(shù)優(yōu)勢(shì)：

超強(qiáng)信號(hào)處理顯示能力

DVCS控制系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)所有輸入信號(hào)源在不同地點(diǎn)的任意顯示屏終端上（包括DLP拼接墻、LCD拼接墻、投影機(jī)、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(gè)顯示單元內(nèi)可開(kāi)啟多達(dá)64個(gè)全實(shí)時(shí)活動(dòng)視窗。支持控制室大廳和遠(yuǎn)程應(yīng)急指揮中心多個(gè)大屏幕的統(tǒng)一控制、信號(hào)源共享顯示。

超高分辨率信號(hào)處理顯示

DVCS控制系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)地理信息（GIS）、衛(wèi)星定位（GPS）、電力監(jiān)控（SCADA）、行車(chē)調(diào)度（SIG）等專業(yè)應(yīng)用的超高分辨率動(dòng)態(tài)圖像信號(hào)在拼接墻上完整、實(shí)時(shí)顯示，可支持多個(gè)超高分辨率動(dòng)態(tài)圖像同時(shí)顯示。

IP流媒體視頻信號(hào)處理顯示

DVCS控制系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)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(wù)器等設(shè)備，支持CIF、D1、720p、1080p等IP攝像機(jī)。支持多路IP視頻以任意大小、任意位置、任意疊加方式多畫(huà)面實(shí)時(shí)顯示。

顯示墻互相鏡像功能

DVCS控制系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)調(diào)度指揮中心顯示墻與決策室/會(huì)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(lǐng)導(dǎo)決策指揮、同模觀演，有助于指揮中心人員接受指令、準(zhǔn)確判斷。

DVCS分布式圖像控制系統(tǒng)中每一個(gè)信號(hào)源采用一個(gè)單獨(dú)的處理器，每一路信號(hào)都是獨(dú)立通道處理及傳輸。處理器采用高性能嵌入式設(shè)計(jì)，無(wú)PC常見(jiàn)故障，即插即用，可靠性高、功耗低、節(jié)能環(huán)保。某一個(gè)信號(hào)處理器故障只影響該路信號(hào)或單元顯示，更換某個(gè)處理器不影響系統(tǒng)正常運(yùn)行。

中達(dá)電通的MiNiCON系列嵌入式圖像拼接控制器，采用Fabric Switch無(wú)阻塞式全交換底板架構(gòu)，采用無(wú)壓縮、無(wú)失真信號(hào)實(shí)時(shí)處理技術(shù)，每通道10G bit/s數(shù)據(jù)帶寬，是其他產(chǎn)品的2倍。支持RGB、視頻、高清視頻、3G-SDI信號(hào)輸入，所有信號(hào)都以60幀/秒速度處理，也是其他產(chǎn)品的2倍，無(wú)畫(huà)面丟幀，達(dá)到更流暢的顯示效果。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(duì)應(yīng)的連接次序。同時(shí)具有信號(hào)自動(dòng)檢測(cè)識(shí)別功能，新增加信號(hào)時(shí)只需要用軟件自動(dòng)檢測(cè)一次，系統(tǒng)可保存此信號(hào)參數(shù)。支持所有開(kāi)窗信號(hào)實(shí)時(shí)回顯，支持信號(hào)源實(shí)時(shí)預(yù)覽，支持信號(hào)窗口文字標(biāo)注，支持靜態(tài)、自動(dòng)顯示預(yù)案，支持遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)控制、多用戶控制。具有智能監(jiān)測(cè)功能，可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)各部件運(yùn)行狀態(tài)，具有電源、風(fēng)扇故障報(bào)警，溫度感應(yīng)報(bào)警功能，可根據(jù)故障等級(jí)給出信息提示甚至關(guān)斷電源，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品自我保護(hù)。

5. 大屏幕拼接產(chǎn)品的技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)

大屏幕拼接行業(yè)經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，顯示技術(shù)已日趨成熟，同時(shí)還有許多新產(chǎn)品不斷進(jìn)入這個(gè)領(lǐng)域。作為專業(yè)的大屏幕拼接系統(tǒng)制造商，其實(shí)力應(yīng)該不僅僅是用最新的顯示技術(shù)部件組裝個(gè)顯示單元、攢個(gè)控制器的水準(zhǔn)，真正的實(shí)力應(yīng)該體現(xiàn)在核心技術(shù)的掌握，體現(xiàn)在系統(tǒng)顯示和控制功能的不斷提高完善方面，應(yīng)該具有自主軟硬件產(chǎn)品研發(fā)的能力，具有為用戶提供整體解決方案的能力。

隨著各行業(yè)用戶監(jiān)控技術(shù)的不斷發(fā)展、智能化信息化水平不斷提高，各種專業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)被應(yīng)用到各行各業(yè)工作中，豐富了信號(hào)監(jiān)視、設(shè)備監(jiān)視、過(guò)程監(jiān)視的手段。面對(duì)越來(lái)越多的監(jiān)控對(duì)象和監(jiān)控信息，對(duì)大屏幕的信息顯示也提出了功能實(shí)用性更高、實(shí)時(shí)仿真能力更強(qiáng)、業(yè)務(wù)導(dǎo)向更明確等要求。要求解除監(jiān)控人員整天面對(duì)著一大堆數(shù)字、圖表、符號(hào)信息的疲勞，和面對(duì)一長(zhǎng)串信號(hào)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(huà)面呈現(xiàn)，使監(jiān)控人員更輕松、更高效地工作。

中達(dá)電通已經(jīng)在這方面開(kāi)始積極探索研究，并取得初步成果。iPEMS系統(tǒng)是中達(dá)電通最新推出的大型物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用管理系統(tǒng)，可通過(guò)實(shí)時(shí)的模擬/數(shù)字信號(hào)獲取、網(wǎng)絡(luò)化數(shù)據(jù)傳輸、海量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、多源數(shù)據(jù)融合與大數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)可視化等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)公安交通、能源管理、通信調(diào)度等多行業(yè)的可視化監(jiān)控。iPEMS系統(tǒng)可以把大量底層數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)變?yōu)楸O(jiān)控人員可直觀感知的圖像信息，并顯示在大屏幕上，通過(guò)形象的柱狀圖、儀表盤(pán)等使各項(xiàng)監(jiān)控信息一目了然，在發(fā)生緊急事件時(shí)抓住當(dāng)前最關(guān)鍵的告警信息，對(duì)事故的類型、程度和等級(jí)進(jìn)行準(zhǔn)確定位，提高指揮調(diào)度決策的有效性。同時(shí)為監(jiān)控人員提供直觀的全仿真操作界面。