丁森新
上海市农业委员会信息中心 上海 200030
摘要：上海市农业委员会信息中心“高分大屏幕显示系统”是《农业物联网应用公共服务平台建设》项目（沪农科攻字（2013）D4-3号）的物理展示平台，本系统采用了全新LED光源技术的8块72英寸DLP高清背投屏幕（单块屏幕分辨率为1920×1080），并应用高清拼接处理技术实现了整屏高分（7680×2160）的显示效果，系统从接入信号源到高清背投单元均采用了高清分辨率（1920*1080）原器件。
关键词：全高清；大屏幕；展示平台
一、DLP显示系统概述
DLP是“Digital Light Procession”的缩写，即为数字光处理，也就是说这种技术要先把影像信号经过数字处理，然后再把光投影出来。它是基于TI（美国德州仪器）公司开发的数字微镜元件——DMD（Digital Micromirror Device）来完成可视数字信息显示的技术。说得具体点，就是DLP投影技术应用了数字微镜晶片（DMD）来作为主要关键处理元件以实现数字光学处理过程。其原理是将通过UHP灯泡发射出的冷光源通过冷凝透镜，通过Rod将光均匀化，经过处理后的光通过一个色轮（Color Wheel），将光分成RGB三色（或者RGBW等更多色），再将色彩由透镜投射在DMD芯片上，最后反射经过投影镜头在投影屏幕上成像。
二、高分大屏幕显示系统的优势
2.1 支持多种信号输入模式
利用强大的大屏幕系统软件，充分调动和利用所配置的硬件设备的所有功能使大屏幕的硬件功能充分的发挥，使整个大屏幕显示系统支持：网络信号显示、计算机信号显示、视频信号显示。
2.2 支持多画面多窗口模式
通过信号综合处理系统，将整个拼接屏做为一个没有分隔的虚拟屏，对所开的窗口不受物理拼缝的限制。可对多路输入信号（包括机算机和视频）的画面进行任意进行灵活开窗显示，完成多画面、多层次叠加，任意缩放、移动和漫游等功能。
2.3投影单元的技术优势
高寿命的DLP投影技术
全高清分辨率
高寿命的LED光源技术
3*6 LED冗余光源
热导管水冷散热技术
亮度、色彩一致性调节技术
软件整屏调节
组合图像显示技术
多信号类型输入及备份功能
支持高清信号输入
双电源冗余备份设计
屏幕“永不变形”
屏幕悬浮挂装的拼接工艺
2.4拼接处理系统技术优势
硬件并行处理技术
热插拔板卡式设计
全类型信号采集及处理
强大的虚屏显示
高可靠性
高扩展能力
多通道备份
2.5控制管理软件技术优势
C/S、B/S两种操作模式
统一控制管理
任意开窗显示
多用户操作及权限管理
系统设备管理
系统运行监控管理
信号分组管理
显示布局管理
预案模式管理
完善的二次开发接口
三、高分大屏幕显示系统的设计
3.1展示平台对显示系统功能需求分析
实现超高分辨率内容展示
通过多屏控制器和DLP拼接大屏幕，实现高清分辨率（7680×2160）的展示。通过演示软件的配合，可以实现7680×2160超高分辨率整屏演示，具有震撼的展示效果。
更鲜艳、明亮的显示效果
DLP系统采用LED绿色光源，具有寿命超长（可达60000小时）、色彩饱和度高、稳定性好、高灰度等级等特点。LED光源输出可达到1200ANSI流明，屏前亮度可以达到350cd/m2。具有更鲜艳、更明亮的显示效果。
全系统高清
目前各类信号源如计算机图像、各类视频图像、IPAD输出图像都为高清信号，各类超高清信号如4K蓝光（4096×2160）也开始出现。新的大屏系统必须从信号源、信号处理、信号显示三个环节全系统都支持全高清（超高清），才能确保系统具有领先的展示能力。
3.2高分大屏幕显示系统总体设计
系统由高清图形工作站（支持超高分辨率如3840×1080），蓝光播放器（1080P）、高清视频会议终端（1080P）、高清机顶盒等作为信号源，并通过高清线缆连接高清混合矩阵、系统大脑-多屏控制器及采用了全新LED光源技术的8块72英寸DLP高清显示单元拼接成的显示墙组成。
控制系统采用标准化、网络化、系统化、开放式的硬件结构；
控制器支持所有接入信号的全屏显示、单屏显示以及任意区域显示；系统应能接入多路不同图像类型；
支持计算机信号输入：2 路千兆网络、12路RGB输入、16路DVI输入；
支持视频信号输入：4路视频信号；
系统总体设计图
3.3 高分大屏幕显示系统组成部分及关键指标
■ 2行4列72英寸投影单元DDW-72EF（DDW-E高亮投影机（3*6 LED光源）、内置图像处理模块（1+1冗余电源）、HBS-G黑色纯玻璃屏幕、反射箱体）；
■ 多屏拼接控制系统（12路RGB输入，16路DVI输入，4路复合视频输入，2路千兆网络输入，8路DVI输出）；
■ DispManager大屏幕控制管理软件，Disp-Link网络快速显示软件，MKS多用户多鼠标控制软件；
■ 相关外围设备（框架、底座、线缆、机柜、维护支架等）；
■ 高清矩阵、高清信号源等。
关键指标
3.4 DLP大屏幕安装设计
大屏幕规模设计：2行4列72英寸DLP投影单元
单屏尺寸：1600mm（宽）×900mm（高）×1000mm（厚，反射箱体）
整屏尺寸：6400mm（宽）×1800mm（高）×1000mm（厚，反射箱体）
大屏幕尺寸图：
3.5 高分大屏幕显示系统接口设计
高分大屏幕显示系统需要与用户各个专业系统显示信号源有相关的技术接口，主要分为下列接口类型：模拟视频接口、独立计算机RGB接口（直通信号）、DVI高清接口、网络接口。大屏幕系统控制接口主要分为两类接口类型：RS232/485串口、网络接口。在结合了拼接墙系统的应用特点、接口标准以及本系统的实际要求，拼接墙与相关系统的接口方式如下：
本方案中拼接墙系统与用户专业系统采用了四种接口方式：DVI（HDMI）高清信号、RGB信号、网络信号和复合视频四种。
DVI（HDMI）高清信号接口方式实现：
DVI（HDMI）高清信号输入接口，配置高清信号双屏工作站（支持3840×1080），用于高清信号源的显示，系统从大屏控制器至前端显示器采用高清DVI线缆的方式实现高清信号的传送，系统从高清信号工作站至大屏控制器同样采用HDMI线缆的方式实现高清信号源的传送。
硬件接口：HDMI 和DVI
RGB接口方式实现：
大屏幕系统提供了12路RGB接口，用户专业计算机系统的RGB信号通过接口由RGB线缆传输到RGB矩阵，通过矩阵的分配将RGB信号分别输入到拼接墙多屏处理器和显示单元。
硬件接口：HD15
网络接口方式实现：
大屏幕系统提供了2路100M/1000M的网络接口，用户专业计算机系统通过网络将需要显示的画面和数据传输给多屏处理器系统，经过多屏处理器处理后，拼接墙系统将接收到的信息内容直接在拼接墙上显示。
硬件接口：RJ45 通讯协议：TCP/IP
复合视频接口方式实现：
大屏幕系统提供了4路复合视频接口，用户视频系统的复合视频信号通过BNC接口由同轴电缆传输到视频矩阵，通过矩阵的分配将复合视频信号分别输入到拼接墙多屏处理器和显示单元。
接口说明
上述四种信号最大34路图像可以在拼接墙的指定区域或全屏开窗显示，并能够与各专业的高分辨率图形叠加，窗口可以任意漫游、缩放、跨屏显示。大屏控制器本身支持不限路数的输入图像数量。
3.6 高清信号源设计
系统设计由多台高清工作站，采用HDMI高清信号输出，一台工作站输出2路画面进行高清显示。高清信号将实现输入输出灵活显示，并且配合不同的显示方式实现高清显示效果。
同时增加IPAD、蓝光播放器、高清视频会议终端、高清机顶盒、高清摄像机等作为信号源。
四、高分大屏幕显示系统的应用
高分大屏幕显示系统建设完成后，实现了视频信号、HDMI信号、网络信号等各种高清信号显示，各种信号可以全屏显示，也可以用窗口方式显示，窗口可以任意跨屏漫游、放大缩小等。
4.1 高分辨率全屏显示模式效果
通过大屏幕显示系统可以实现7680×2160高分辨率显示，将整个拼接墙作为一个大的逻辑屏来显示高分辨率图形。
4.2 DVI（HDMI）窗口模式显示效果
控制系统支持16路独立的计算机高清DVI（HDMI）信号通过控制器处理后以全屏或窗口形式显示，窗口大小和位置可以任意定义，显示速度小于0.5s。用以满足视频会议时移动用户电脑画面的显示和数字监控视频信号的接入显示需要。
4.3 视频窗口模式显示效果
支持多路全制式视频输入信号，各类视频信号源均可通过专用视频接口以开窗口的方式现在大屏幕上，可全屏漫游，任意拉伸。视频接口配置有4路接口，可满足进行视频对接等图像的实时显示。
4.4 网络抓屏模式显示效果
高清控制器提供独立的100/1000M网络接口，允许通过网络进行抓屏，且数量无限制，抓屏窗口可跨屏漫游、放大缩小、全屏显示等。通过网络方式使信号显示更加灵活方便，今后的扩容只需将要上墙显示的计算机联入网络即可。
4.5 多信号混合模式显示效果
视频、HDMI和网络信号可通过控制器实现混合模式显示，任意漫游，最大支持34路各类信号，窗口可分屏、叠加、漫游。
五、小结
高分大屏幕显示系统是《农业物联网应用公共服务平台》的物理展示平台。该系统把卓越的DLP高清晰数字显示技术、显示单元无缝拼接技术、多屏图像处理技术、信号切换技术、网络技术等科技手段的应用综合为一体，形成一个拥有高亮度、高清晰度、技术先进、功能强大、使用方便的大屏幕投影显示系统。高分大屏幕显示系统在信息监控及事务处理中具有直观、灵活、可扩充性、信息网络技术适用性等优势，可作为一个高清显示的展示平台、信息资源共享平台、分析决策平台和指挥调度平台。
参考文献：
[1]《智能弱电工程设计与应用》陈宏庆，张飞碧，袁得，李惠君 机械工业出版社 2013
[2]《数字音视频及其网络传输技术》张飞碧，王珏 机械工业出版社 2010
[3]《大屏幕拼接显示系统的生产和服务》GB/T 19001-2000
[4]《中国电气装置安装工程施工及验收规范》（GBJ232-82）
[5]《电视视频通道测试方法》GB/T3659-1983
论文作者:丁森新
论文发表刊物:《基层建设》2015年20期供稿
论文发表时间:2016/3/17
标签：系统论文; 信号论文; 接口论文; 信号源论文; 大屏幕论文; 高分论文; 技术论文; 《基层建设》2015年20期供稿论文;