袁長(zhǎng)建 江蘇省廣播電視總臺(tái)

1. 引言

近年來(lái)，隨著廣播電視行業(yè)的不斷融合發(fā)展，各廣播電臺(tái)以音頻信號(hào) IP 化、基礎(chǔ)設(shè)施 IT 化等技術(shù)為支撐，進(jìn)行融媒體播控中心的建設(shè)。江蘇廣播電視總臺(tái)統(tǒng)籌廣播傳統(tǒng)業(yè)務(wù)和新媒體業(yè)務(wù)的生產(chǎn)、匯聚、共享和多終端分發(fā)，改變以往分散的監(jiān)控模式，向統(tǒng)一監(jiān)控、綜合調(diào)度轉(zhuǎn)變，形成廣播融媒體運(yùn)作的新業(yè)態(tài)，發(fā)揮傳播效益最大化，既提升傳統(tǒng)業(yè)務(wù)又支撐新媒體業(yè)務(wù)，形成深度融合的技術(shù)體系。

拼接屏系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于廣播電視播控中心、指揮中心、調(diào)度大廳等宣傳、監(jiān)控、展示場(chǎng)所，拼接屏幕墻能夠以最簡(jiǎn)明直觀的形式展示各類(lèi)音視頻信號(hào)的監(jiān)控、數(shù)據(jù)交匯、視訊會(huì)議、調(diào)度指揮、信息發(fā)布等功能。對(duì)廣播融媒體播控中心而言，拼接屏系統(tǒng)起到關(guān)鍵作用。本文從拼接屏系統(tǒng)的技術(shù)架構(gòu)、功能特點(diǎn)、建設(shè)需求、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、功能展示等幾個(gè)方面介紹了江蘇廣播融媒體播控中心拼接屏系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)施。

2．拼接屏特點(diǎn)

2.1 拼接屏種類(lèi)

目前主流采用的拼接屏有 LCD 拼接屏、DLP 拼接屏、小間距LED點(diǎn)陣屏。

（1）LCD拼接屏

目前各大廠商 LCD 液晶拼接屏都基本轉(zhuǎn)向 LED背光的窄邊液晶拼接屏的生產(chǎn)，本文中所指的液晶拼接屏全部都是指LED窄邊液晶拼接屏。雙邊拼接目前比較主流的是3.5mm、1.8mm 拼縫的產(chǎn)品。主流規(guī)格有46英寸、55英寸、60英寸等。

（2）DLP背投拼接屏

DLP 背投拼接屏由于其光源和發(fā)展階段的不同，粗略分為UHP光源、LED光源、激光光源三種類(lèi)型。UHP光源就是俗稱的燈泡，由于其燈泡壽命相對(duì)于其他兩種光源來(lái)說(shuō)使用壽命短、維護(hù)成本高，目前其市場(chǎng)正逐漸被LED光源和激光光源所取代。LED 光源DLP由于不使用色輪，其維護(hù)成本相對(duì)較低。隨著第二代色輪的應(yīng)用壽命大大增加，激光光源DLP正不斷擴(kuò)展其市場(chǎng)。目前生產(chǎn)廠商一般都有多種光源的產(chǎn)品，但是往往都主推一種產(chǎn)品，或LED光源或激光光源。主流規(guī)格有50 英寸、60英寸、70英寸等。

（3）小間距LED點(diǎn)陣屏

小間距 LED 點(diǎn)陣屏的一個(gè)重要特點(diǎn)就是亮度高，其屏前亮度最高可以達(dá)2500cd/m2，目前幾乎沒(méi)有同類(lèi)產(chǎn)品可以和其比較屏前亮度。但是在室內(nèi)，亮度太高不適合人員長(zhǎng)時(shí)間觀看，必須選配高性能、高成本的驅(qū)動(dòng)IC調(diào)整其亮度，使其不失灰階，兼顧人眼舒適度和畫(huà)面清晰度，所以一般小間距LED點(diǎn)陣適合在較遠(yuǎn)的距離上觀看。

表1 主流拼接屏比較

價(jià)格方面看，小間距 LED 成本最高，其次是DLP，成本最低的是液晶。

亮度方面看，亮度是 DLP 拼接單元的弱項(xiàng)，以亮度高著稱的小間距LED面臨過(guò)亮問(wèn)題，液晶在亮度水平上顯得更為適當(dāng)，適合超大顯示畫(huà)面應(yīng)用。

對(duì)比度指標(biāo)，小間距 LED 是最高的，DLP 拼接單元和液晶相比差距不是很大。

分辨率指標(biāo)，雖然小間距 LED 一直在突破，但是依然不能和DLP拼接、液晶拼接抗衡。

反應(yīng)速度指標(biāo)主要針對(duì)動(dòng)態(tài)畫(huà)面的拖尾問(wèn)題。這是液晶最顯著的弱項(xiàng)之一。

色彩范圍指標(biāo)，小間距 LED 是天然的廣色域產(chǎn)品。DLP拼接和液晶則取決于采用何種光源。

色彩分辨率指標(biāo)是色彩范圍在對(duì)比度指標(biāo)上的實(shí)際觀看體驗(yàn)，代表了顯示器最終還原色彩的能力。整體上，小間距LED憑借色彩和對(duì)比度的雙重優(yōu)勢(shì)，必然是最優(yōu)的技術(shù)，DLP拼接和液晶拼接比較，液晶更好一些。

刷新頻率是有效抑制屏幕畫(huà)面閃爍感的關(guān)鍵指標(biāo)。LED屏的刷新頻率一般都很高，DLP也可以達(dá)到60-240HZ的水平，液晶多數(shù)是60-120HZ的水平——都超過(guò)人眼分辨極限。

點(diǎn)缺陷是指顯示設(shè)備出現(xiàn)壞點(diǎn)、亮點(diǎn)、暗點(diǎn)和色道的概率，這方面DLP拼接幾乎難以見(jiàn)到點(diǎn)缺陷，液晶產(chǎn)品也可以控制到極好的水平。相比而言，有效控制點(diǎn)缺陷是LED屏的主要技術(shù)難點(diǎn)之一，尤其是隨著像素間距的縮小，控制難度成幾何級(jí)數(shù)增長(zhǎng)。

耗材和顯示核心壽命指標(biāo)，這方面液晶的壽命優(yōu)勢(shì)最為明確，整體可達(dá)10萬(wàn)小時(shí)；DLP拼接光閥可達(dá)10萬(wàn)小時(shí)的壽命；LED屏的燈珠單元可能很快需要更換，較為理想的LED屏也可達(dá)到數(shù)萬(wàn)小時(shí)的壽命。

單元厚度方面，液晶具有天然的優(yōu)勢(shì)；DLP 拼接的背投技術(shù)則是天然的弱勢(shì)；小間距LED目前雖然已經(jīng)超薄化，但未來(lái)的進(jìn)步空間不是很大。

縫隙的視覺(jué)干擾強(qiáng)度指標(biāo)，小間距 LED 屏無(wú)明確可視縫隙。而DLP拼接的縫隙控制水平已經(jīng)達(dá)到0.5毫米的物理極限，不過(guò)由于背投屏幕自身的天然厚度和邊框結(jié)構(gòu)，反而使其可視的光學(xué)縫隙難以下降到1毫米或者以下的更低水平。液晶拼接目前最小縫隙是1.8毫米。

拼接單元邊框脆弱性指標(biāo)主要由邊框部分的“組成”與精密度決定。DLP拼接的邊框只是起到精確固定背投屏幕的作用，功用簡(jiǎn)單，結(jié)構(gòu)更為簡(jiǎn)單。相比而言，小間距LED和液晶的邊框都有數(shù)據(jù)行線的分布，液晶邊框還要承受更多的支撐性作用，因此最為脆弱。

工程空間成本對(duì)于一些用戶是一個(gè)大問(wèn)題，因?yàn)檫@些用戶的房間比較而言并不大、沒(méi)有為DLP拼接等這類(lèi)厚重的顯示工程留有足夠空間。這時(shí)候，小間距LED和液晶的超薄就可以發(fā)揮更大優(yōu)勢(shì)。尤其是在2×2、2×3等的小面積拼接墻中，液晶視頻墻對(duì)空間的占用幾乎類(lèi)似于普通電視機(jī)，可以達(dá)到最佳的空間效果。

工程散熱是大尺寸顯示系統(tǒng)長(zhǎng)期穩(wěn)定工作的必然要求。在這方面，液晶因?yàn)樗牡凸暮偷凸拿芏?，?yōu)勢(shì)更為明顯；小間距LED雖然也具有低功耗密度的特點(diǎn)，但總體功耗更高一些；DLP拼接單元功率總量雖然不是很高，但具有功率密度高的特點(diǎn)。同時(shí)，散熱要求高的小間距LED和DLP產(chǎn)品系統(tǒng)噪聲要更高一些。

工程精度需求是指單元安裝過(guò)程中，對(duì)于支撐結(jié)構(gòu)精度、支撐結(jié)構(gòu)應(yīng)力變形的適應(yīng)能力等方面的要求，以及安裝工程師的精細(xì)操作水平的要求。這一點(diǎn)往往與縫隙大小和邊框的應(yīng)力承受能力有關(guān)。比較而言，小間距LED的安裝更為方便；而1.8液晶的脆弱性與單元尺寸達(dá)到55英寸的大顯示面積決定了其安裝必須小心翼翼；背投自身的結(jié)構(gòu)和支撐特點(diǎn)、邊框的應(yīng)力承受性、同等顯示面積單元數(shù)量規(guī)模決定了在同等縫隙下，DLP拼接的安裝最為簡(jiǎn)單。

工程維護(hù)成本的產(chǎn)生有多方面，包括穩(wěn)定性、耗材、調(diào)試、灰塵處理等等。液晶產(chǎn)品在這方面的優(yōu)勢(shì)比較明確。液晶產(chǎn)品自身高封閉性、高穩(wěn)定性的特點(diǎn)，對(duì)單元內(nèi)置散熱需求更低的優(yōu)勢(shì)、零耗材的成本優(yōu)勢(shì)都決定了液晶視頻墻具有更好的可維護(hù)性。需求耗材的DLP拼接、單元個(gè)體壽命差異較大的小間距LED拼接都可能增加后期工程維護(hù)的開(kāi)支。

綜上所述，從實(shí)用性、功能需求、性價(jià)比以及后期維護(hù)成本等各方面綜合考量，江蘇廣播融媒體播控中心選用的是小拼縫LCD拼接屏。

3．建設(shè)需求

3.1 總體概況

江蘇廣播融媒體播控中心大屏顯示系統(tǒng)由 LCD拼接屏、大屏拼接處理器、大屏控制終端及其它輔助軟硬件產(chǎn)品組成。實(shí)現(xiàn)多種格式的視頻信號(hào)在大屏顯示系統(tǒng)上動(dòng)態(tài)綜合顯示。LCD主大屏采用3（行）×8（列）共24臺(tái)55英寸LCD液晶顯示單元拼接安裝；側(cè)大屏采用3（行）×2（列）共6臺(tái)55英寸LCD液晶顯示單元拼接安裝。大屏顯示系統(tǒng)的主要信號(hào)源為計(jì)算機(jī)顯卡信號(hào)和視頻信號(hào)，內(nèi)容包括廣播播控中心各類(lèi)信號(hào)的彩條監(jiān)控、動(dòng)態(tài)流程圖、電視信號(hào)、視頻直播流、系統(tǒng)設(shè)備狀態(tài)、攝像頭視頻監(jiān)控、動(dòng)環(huán)監(jiān)控、融媒體數(shù)據(jù)以及動(dòng)態(tài)圖文信息等內(nèi)容。

拼接處理器支持 HDMI、VGA、HD-SDI等視頻輸入接口，滿足4路SDI、24路HDMI、8路VGA信號(hào)輸入、滿足不少于34路HDMI/DVI/SDI（根據(jù)屏幕輸入接口而定）信號(hào)輸出；支持單屏、跨屏、疊加、縮放、漫游、多畫(huà)面分割以及整屏等顯示方式；支持自定義場(chǎng)景，具有不少于4組場(chǎng)景模板，支持各場(chǎng)景間的一鍵切換；支持OSD顯示，可在拼接屏上添加和編輯底圖、邊框、字幕等圖文信息，并能夠?qū)D文信息的字體、顏色、大小、位置、透明度進(jìn)行調(diào)節(jié)。

3.2 建設(shè)原則

（1）安全性：采用廣播級(jí)的產(chǎn)品，確保系統(tǒng)適應(yīng)7×24小時(shí)安全穩(wěn)定工作。

（2） 實(shí) 用 性： 滿 足 HD-SDI、HDMI、DVI、VGA、復(fù)合模擬等信號(hào)顯示。

（3）先進(jìn)性：采用先進(jìn)的LED背光源、使用先進(jìn)的顯示技術(shù)，保證信息顯示的清晰、逼真、明亮。

（4）易維護(hù)性：LCD拼接屏顯示單元應(yīng)采用前維護(hù)方式，便于更換、維修和日常清潔。

（5）靈活性：信號(hào)可以根據(jù)需要靈活切換和展示。

（6）可擴(kuò)展性：采用機(jī)箱結(jié)構(gòu)冗余設(shè)計(jì)，輸入輸出信號(hào)板卡須具有良好的可擴(kuò)展性。

（7）協(xié)調(diào)性：項(xiàng)目布局合理、整體格調(diào)統(tǒng)一。

4．系統(tǒng)技術(shù)方案

4.1 系統(tǒng)架構(gòu)

屏幕墻系統(tǒng)設(shè)計(jì)架構(gòu)見(jiàn)圖 1。

圖1 屏幕墻系統(tǒng)設(shè)計(jì)架構(gòu)

廣播融媒體播控中心大屏顯示系統(tǒng)由 24 臺(tái)主屏幕墻拼接屏、6臺(tái)側(cè)屏幕墻拼接屏、1臺(tái)85英寸電視及拼接處理系統(tǒng)組成，信號(hào)源包含播出綜合監(jiān)測(cè)站、彩條機(jī)信號(hào)、總局可視化對(duì)講系統(tǒng)、新媒體數(shù)據(jù)、制播網(wǎng)監(jiān)控、覆蓋監(jiān)控、大藍(lán)鯨直播流、總臺(tái)視頻信號(hào)源、融媒體演播室信號(hào)源、動(dòng)環(huán)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)等組成。所有信號(hào)源均可通過(guò)拼控系統(tǒng)靈活調(diào)度顯示在主屏幕墻、側(cè)屏幕墻、會(huì)議室電視上。

4.2 物理架構(gòu)

拼控系統(tǒng)連接見(jiàn)圖 2。

圖 2 拼控系統(tǒng)連接

（1）拼控機(jī)箱輸入板卡為：SDI IN?1 張、DVI IN?8張、VGA IN?1張，共計(jì)40路輸入信號(hào)。（注：每張輸入/輸出板卡可支持4路信號(hào)同時(shí)輸入/輸出）

（2）拼控機(jī)箱輸出板卡為：SFP OUT?6張、DVI OUT?2張，共計(jì)32路輸出信號(hào)。其中24路SFP輸出至3?8主屏幕墻；6路DVI輸出至2?3側(cè)屏幕墻；1路DVI輸出至二樓會(huì)議室85英寸電視機(jī)。其中SFP OUT為 24主 +3備；DVI OUT為 7主 +1備，以便后期維護(hù)，避免重復(fù)布線。

圖 3 主屏幕墻供電系統(tǒng)

（3）拼接控制器最多可以插入4個(gè)電源模塊，拼接控制器前面板有電源指示燈，指示電源狀態(tài)。

大屏機(jī)柜主備 PDU 供電分別來(lái)自 UPS4 和播出電1。針對(duì)主屏幕墻供電，搭配三套電源機(jī)箱平均分配電源，保證主/備其中一路斷電后，主屏幕墻依舊能正常工作。

三套電源機(jī)箱分別從主 PDU/備 PDU 輸入各三路交流電，每套電源機(jī)箱由4個(gè)800W電源模塊組成，安全輸出功率為3200W，當(dāng)主備路電源斷其一路時(shí)，其電源機(jī)箱系統(tǒng)平均分配至四路直流電源輸出口給到主屏幕墻進(jìn)行1環(huán)3，如圖3所示：直流電—17—9—1—2。以此類(lèi)推至主屏幕墻24塊屏幕完全環(huán)接。

4.3 工程學(xué)空間設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)屏幕最佳位置要遵循以下原則：

（1）垂直25度原則

圖4 屏幕墻工程學(xué)空間設(shè)計(jì)圖

人眼觀看某一物體時(shí)，視線夾角≤ 25 度時(shí)不需要抬頭低頭動(dòng)作，為最宜，滿足人體工學(xué)設(shè)計(jì)，長(zhǎng)時(shí)間觀看不會(huì)造成脊柱疲勞，此時(shí)距屏幕的距離可視為最近觀看距離，即控制臺(tái)距屏幕的最近距離。

（2）水平視線原則

人眼的水平視線與投影屏幕垂直可獲得最佳的屏幕觀看效果，對(duì)于拼接大屏以最底一層屏幕的中位線作為基準(zhǔn)。人體坐姿水平視線的高度一般為1.2米左右，讓拼接大屏最底一層屏幕的中位線距地面盡量接近這個(gè)高度為宜。

根據(jù)垂直 25 度原則和水平視線原則，結(jié)合空間結(jié)構(gòu)，廣播融媒體播控中心的主屏幕墻設(shè)計(jì)為3行8列55英寸超窄邊液晶拼接屏，最下一層屏幕底邊距離地面1.3米，值班人員座位距離屏幕5.4米，滿足最佳觀看距離。

5．大屏展示方案

5.1 信號(hào)源匯聚

1）拼控輸入

2）監(jiān)控系統(tǒng)：HDMI線 (18根)

（1）各直播室主前、主后、備前、備后4個(gè)彩條信號(hào)監(jiān)測(cè)；

（2）中一系統(tǒng)、墊樂(lè)系統(tǒng)、網(wǎng)上廣播信號(hào)、一播四系統(tǒng)、全媒體演播室、異地直播室、各轉(zhuǎn)播信號(hào)等與安全播出相關(guān)的彩條監(jiān)測(cè)；

（3）總控播出鏈路圖及機(jī)柜監(jiān)測(cè)；

（4）時(shí)鐘信號(hào)顯示；

（5）播出鏈路中的設(shè)備狀態(tài)監(jiān)控及設(shè)備間動(dòng)環(huán)監(jiān)控；

（6）各播出機(jī)房及備份機(jī)房的動(dòng)環(huán)信息、李沙育圖、頻譜圖、延時(shí)前后信號(hào)對(duì)比、視頻監(jiān)測(cè)等信號(hào)；

（7）融媒體導(dǎo)控間、配電間、設(shè)備間的動(dòng)環(huán)信息、視頻監(jiān)測(cè)；

3）視頻信號(hào) SDI線（4根）

（1）總臺(tái)演播室信號(hào)

（2）融媒體演播室信號(hào)

（3）總臺(tái)電視技術(shù)部電視信號(hào)

4）其他 HDMI線（11 根）

（1）總局可視化對(duì)講系統(tǒng)(1根)

（2）靈活調(diào)度展示(2根)

（3）覆蓋網(wǎng)監(jiān)控（1根）

（4）制播網(wǎng)監(jiān)控（1根）

（5）新媒體數(shù)據(jù)：包括大藍(lán)鯨live及社區(qū)數(shù)據(jù)、客戶端性能數(shù)據(jù)監(jiān)控、視頻直播信號(hào)、用戶中心整體信息、大藍(lán)鯨實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)運(yùn)營(yíng)分析、網(wǎng)絡(luò)空間實(shí)時(shí)防御等（6根）

（6）冗余備份（3根）

5）拼控輸出

（1）去主屏幕墻：24+3根光纖

（2）去側(cè)屏幕墻：6+2 DVI線

（3）去二樓會(huì)議室電視：1DVI線

圖 5 類(lèi)型化監(jiān)控場(chǎng)景

5.2 展示方案

屏幕墻展示分為日常模式、重要保障期模式、參觀模式、夜班模式等場(chǎng)景，通過(guò)拼控軟件一鍵切換，類(lèi)型化監(jiān)控場(chǎng)景的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)、資源、業(yè)務(wù)流程的智能化管控，提升了資源利用效率，推進(jìn)了技術(shù)保障的集約化運(yùn)行。

6．結(jié)束語(yǔ)

拼接屏系統(tǒng)是廣播融媒體播控中心系統(tǒng)的重要組成部分。江蘇廣播融媒體播控中心拼接屏系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與建設(shè)推進(jìn)了廣播多個(gè)媒體業(yè)態(tài)的融合生產(chǎn)、集中調(diào)度，同時(shí)為實(shí)現(xiàn)江蘇廣播與電視技術(shù)體系的融合及總臺(tái)整體運(yùn)行效率、傳播效果最大化創(chuàng)造了條件。