大屏幕拼接产品技术以及应用详细分析

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　　1.引言

　　以往针对大屏幕拼接产品的探讨大多集中在显示设备上，比如DLP与LCD拼接的技术比较，DLP与PDP、LCD与PDP拼接的技术比较等，曾有人预言LCD窄边拼接的出现会对DLP拼接形成巨大威胁，事实上这种局面并没有像预想那样出现。其实无论从产品技术层面上还是应用层面上，这几种产品没有太多的可比性，各有各的优缺点，各有各的显示特点，可根据用户的实际应用需求选择。说到底，显示设备只是大屏幕拼接系统中的一个组成部分，而拼接系统整体显示功能的实现，更多的是依赖于系统中的图像处理和控制部分。

　　2.大屏幕拼接显示设备的类型、特点、应用技术对比

　　大屏幕拼接显示设备历经近二十年的发展，从最初单一的DLP拼接，到如今的DLP、LCD、PDP拼接各分天下，再算上最新的OLED、小间距LED，可谓精彩纷呈。这里我们主要讨论在监控指挥中心领域应用最广泛的DLP、LCD、PDP拼接产品。

　　目前市场上DLP拼接显示设备分为两大类，UHP光源和LED光源，UHP光源又分为单灯和双灯，LED光源又分为3×1光源和3×6光源。至于激光光源，由于技术尚不成熟，各大光机制造商没有推出正规产品，目前市场上出现的激光光源DLP，是一些DLP单元厂家更换光源自行改造的，其稳定性、实用性尚待考证。DLP最大的优势在于无缝拼接，0.5mm的物理拼接是LCD、PDP拼接无法达到的。以往被认为是DLP最大缺点的寿命和色轮损耗，随着LED光源的使用已不再成为问题。

　　LCD拼接产品则全部来源于三星、LG、SHARP三家的液晶面板，技术上没有差别，各厂家不同的只是单元箱体设计和图像处理模块，LCD拼接目前最小物理拼缝是5.3mm，其最大的优势在于价格。

　　PDP拼接产品则是韩国欧丽安独一家，目前最大单元是60英寸，物理拼缝2mm。

　　这三种产品的特点对比用下面的对比表进行说明，从对比中用户就可以了解到，针对不同的应用环境应该如何加以选择。

　　三种产品特点对比

　　从上表中我们可以看出，三种产品的光源寿命不相上下，三星LCD分辨率有标清和高清，LG和SHARP只有标清，PDP的分辨率低于标清。单屏尺寸上DLP具有一定优势，这意味着相同的拼接面积，需要的DLP单元数量可以最少，拼缝线条最少，而且单屏尺寸大更有利于用户的监控观看。物理拼缝上DLP同样具有优势，≤0.5mm几乎无缝的拼接，使图像的放大显示，以及计算机数据信号的显示呈现更好的观看效果。而在这一点上，LCD则有很大不足，过宽的拼缝会使数据图像的线条被掩盖或混淆。PDP的分辨率太低，不适合计算机信号的显示。

　　从以上照片可以看出，LCD拼接上图像被放大后的显示呈现很严重的割裂感觉，并使监控人员不容易看出拼缝之处是否有数据线条。由此可见LCD和PDP更适合单屏显示一个视频画面的应用环境，这也是LCD和PDP大多被应用于纯视频监控环境的原因。而DLP的无缝拼接适合所有信号源的任意显示，可应用于几乎全部监控应用环境。

　　而LCD和PDP最大的劣势在于不可恢复，一旦达到寿命，则意味着报废。DLP则不同，更换新光源或个别部件后就相当于一台新设备。

　　3.大屏幕拼接控制器产品及市场发展

　　再来看看图像处理控制器产品，目前市场上有工控机PCI总线式、纯硬件嵌入式、分布式三种图像控制器。

　　工控机PCI总线式控制器的架构是工控机插入输入/输出板卡，工控机一般采用市场上成熟产品如研祥、研华等，图像处理板卡主要采用几个主流国外厂家产品。IPC的性能决定了系统支持的通道数和稳定性，图像处理板卡的性能决定了图像品质。其优点是基于Windows或Linux系统，可运行用户的应用程序，可直接作为底图机使用，实现超高分辨率信号显示;具有网络抓屏功能，可通过与用户计算机联网，安装拷屏客户端软件，抓取用户计算机屏幕上屏显示。缺点是PC加操作系统的架构使其稳定度有限，容易出现宕机和软件故障;受IPC性能及插槽限制能够支持的信号输入数量有限，支持的大屏拼接规模有限;受限于总线带宽致使信号处理能力有限，较多信号源同时处理时(特别是计算机信号源，及超高分辨率信号)很难达到全部信号实时显示。

　　嵌入式控制器采用全硬件设计，利用FPGA芯片作为影像处理的主要器件，利用底板交换方式进行数据交换，用嵌入式软件实现影像处理。图像品质取决于FPGA设计水平，尤其是视频信号处理(de-interlacing,Scaling，色彩等)，整体性能(单元开窗数、帧速率、拼接规模)取决于底板交换能力。其优点是不需运行Windows/Linux操作系统，不存在计算机软件病毒问题;数据处理实时性好于PCI总线式，图形处理板卡支持热插拔，意外断电不会造成数据损失，可经受频繁开关机。缺点是只能满足RGB/DVI信号、视频信号采集与处理的简单系统应用;无法处理网络计算机屏幕显示;无法处理超高分辨率信号显示，需要借助底图机。底图机可以是一台工控机或上述PCI总线式控制器，插入一定数量输出板卡，用户的应用程序在工控机或PC式控制器上运行，输出信号连接到嵌入式控制器的多个输入端口。这种控制器同样存在支持信号输入数量有限、支持拼接规模有限的问题。

　　分布式是一种全新架构的图像控制器，基于IP网络交换技术，信号采集输入和输出采用独立的处理器，所有信号处理器通过标准CAT6网线与交换机连接。图像品质和整体性能(单元开窗数、帧速率)取决于信号处理器芯片和编解码设计水平。其优点是所有信号被分散到各个独立通道处理及传输，突破了PCI总线带宽和底板交换能力有限的瓶颈，所有信号可达到实时显示;可接入的信号源数量、支持的大屏拼接规模几乎没有限制，只取决于交换机规模;信号可被远距离传输，实现异地远程分布式信号输入及输出显示，布线简单可靠。缺点是目前价格偏高。

　　随着用户监控信号源数量的增多、大屏拼接规模的大型化，以及显示功能的更高要求，工控机式和嵌入式控制器在一些应用环境就显得力不从心，而分布式图像控制器的优越性被越来越多的体现出来。例如在一些监控中心会同时建设指挥大厅和应急指挥室，以及其他的会议室、会商室等，每个地方都有各自的显示屏和各自的信号源，要求几个地方可以单独使用各自信号源和大屏，也可以共享所有信号源进行调用显示，甚至同步显示。针对这种应用环境，工控机式和嵌入式控制器配套的繁复切换、转换设备以及庞大的布线工程，会是令用户和集成商都很头疼的问题，网络化架构的分布式图像控制器无疑是最佳的选择方案。