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廣東威創盧如西總工程師在論壇討論大屏幕背投拼接顯示系統的技術現狀和產業發展

    隨著社會信息化的高速增長，信息的可視化需求也急劇擴大，同時高端可視化的實現難度也越來越高。單臺顯示設備所能顯示的信息已經遠遠不能滿足市場需求，特別是一些監控中心、指揮中心、控制中心、調度中心、應急中心、決策中心等重要場所，大屏幕背投拼接顯示系統已經成為信息可視化不可或缺的核心基礎工具。具體表現在：影視設備從標準清晰度向高清晰度邁進，分辨率提高，跨人數字高清電視時代；網絡技術飛躍發展，從百兆網到千兆網、萬兆網，傳輸速度迅猛增高，傳輸信息量也隨之呈幾何級增長；互聯網的普及，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，例如幾十個視頻信號和若干路高分辨率計算機信息需要在一個平臺下同時顯示時，傳統的顯示方法和設備已經完全不能勝任。
 
    以上技術要求催生了一個新興行業—大屏幕背投拼接顯示系統制造行業。其突出特點是：顯示面積大，積木式拼接，可達幾十、幾百平方米，甚至更大；是目前世界上現有最大的顯示工具；清晰度高，理論上可以隨著拼接規模增大而不斷累加；是目前世界上現有分辨率、清晰度最高的顯示工具；技術水平高，由于該產品是光學、電子、屏幕、機械、互聯網等等現代生活中幾乎所有的高科技技術的集合體，其所具有的技術含量也是也是一般高科技產品所無法具有的。
 
    背投拼接顯示系統主要包含三個部分：一體化數字顯示單元、多屏處理器和用于控制整個系統的多屏控制軟件。一體化數字顯示單元由投影機、背投箱和屏幕等組成(反射式背投還包含反射鏡)。一體化數字顯示單元的顯示品質直接影響著整個投影墻的效果，采用不同類型的投影系統會得到大不相同的結果。
 
    同時，多屏處理器是投影墻系統的核心；它將外部RCB信號、外部視頻信號、網絡信號等需要大屏幕拼墻顯示的信息進行處理，經處理后的圖像信號被分別送到相應的顯示單元，每個數字顯示單元只顯示整個圖像的一個部分，全部數字顯示單元加在一起就構成了一幅完整的大畫面，整屏分辨率為單個顯示單元分辨率的倍數。每路信號的圖像均是以窗口的形式顯示在投影墻上。窗口位置、大小、數量可任意改變。多屏控制軟件用以實現對顯示墻的調整、處理器信號窗口的開關縮放和移動、矩陣切換等功能；并設置預案，以備使用時可隨時調用，從而簡化了操作、提高了效率。
 
    背投拼接顯示系統可分為電視墻和電腦墻兩個類別。僅僅用于視頻顯示的稱為電視墻，用于計算圖文顯示的稱為電腦墻，目前絕大多數的電腦墻都可以完成電視墻的所有功能，但電視墻相對電腦墻來說，存在著價格優勢，因此，短時間內，電視墻還有存在的可能，隨著價格的逐漸下降，電腦墻逐漸有淘汰電視墻的趨勢。
 
    背投拼接顯示系統分為多屏處理器、由一體化數字顯示單元拼接而成的大屏幕背投影拼接系統和大屏幕控制軟件三大構成系統。多屏處理器是一種基于某一操作系統平臺并且具有多屏顯示功能的、可用不同方式對各種類型的外部輸入信號(包含RGB信號、video信號、局域網信號)進行遠程顯示及控制的專用圖形控制設備，多屏處理器的所有顯示通道輸出組合成一個單一邏輯屏。多屏處理器是整個背投拼接顯示系統的核心組成。
 
    其核心作用主要表現在：外部的所有信號(包括計算機信號、視頻信號和網絡信號)，都可以通過通過它進行相應處理后在背投拼接顯示系統中顯示出來，并且該信號窗口可以在拼接系統中以任意大小、在任意位置相互疊加顯示。多屏處理器的特點首先在于它可以生成一個高分辨率的單一邏輯屏，整屏清晰度日前最高可以達到100M像素以上。一體化數字顯示單元主要由投影機、背投箱和屏幕等組成(反射式背投還包含反射鏡)的投影機主要為基于TI公司的DLP數字光處理投影機，及少數采用LCD投影機。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大屏幕背投拼接顯示系統的控制核心，一個系統的易用性和穩定性的好壞，很大一部分因素取決于控制軟件所具有的功能和性能優劣。
 
    背投拼接顯示系統的幾個技術革新包括快速網絡顯示技術、革命性的底板系統交換架構技術、雙燈系統和分布式主從處理器結構。2004年，全球第一款專用于大屏幕背投拼接顯示系統的遠程網絡顯示軟件(Vlinkexpress網絡直通車)面世，該項技術的推出，彌補了大屏幕系統只能靠借用其他領域網絡顯示軟件(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中的網絡信號顯示速度提高到了15幀／秒以上的數量級。大大突破了傳統網絡抓屏軟件在大屏幕這一特殊領域的速度極限。
 
    針對PCI總線的帶寬瓶頸，業界公司研制出一種新的總線結構，其核心是極具藝術創想的底板系統交換架構。傳統的總線結構，例如PCI總線，資源被所有的外圍連接所分享，從而使控制室環境下的大量的數據和圖像傳輸受到制約。該底板系統交換架構為它15個外圍插槽每個都提供高達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卡上，從而確保數據通過最佳的路徑傳輸，提供快速優質的畫面。
 
    通過增加可選的串行開關卡，數據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連續工作。大屏幕背投拼接顯示系統中，每個投影機為一個單元的顯示核心，投影機偶爾出現故障后，會影響系統的整體顯示效果，而DLP投影機出現故障最多的地方，實際上就是投影機的燈泡，為此，業界許多著名的公司相繼推出了投影機雙燈系統，該系統的出現，在一定程度上解決了由于投影機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，是困擾整個行業向大規模方向發展的一個比較關鍵的問題，我們以81個顯示單元的系統為例來分析PCI總線帶寬的瓶頸問題：我們可以計算一下在81個投影顯示單元的系統中，刷新一幀63M像素的圖像需要的時間，即81個XGA模式32位色深的高清晰度系統的規模，圖形卡插在標準32位33MHZ的PCI總線上，由于DDR內存接口FSB高達333MHZ以上，則從內存經PCI傳輸并顯示一幀圖像所花的時間可以大致估計出來：PCI總線帶寬為132MB／s，81個XGA模式32位色深分辨率的桌面共有(1024x768)x81x(32／8)字節，即243MB數據!因此需要1．84秒才能完成一幀圖像的顯示。
 
    實際運行時其他軟件的影響、內存數量、硬盤訪問速度和設備中斷等因素常常會大大增加圖像數據傳輸時間，或使圖像數據傳輸時間出現難以容忍的抖動效果。由此可以看出，受到PCI總線帶寬的限制，傳統處理器根本無法完成驅動81顯示屏的能力。針對上述問題，業界公司推出了新一代的主從處理器結構，該結構的推出，使得多屏處理器驅動130路乃至更多顯示單元成為可能，該結構已經成功應用于深圳地鐵系統中，整體運行效果非常良好。該系統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應用的能力，無論是單一邏輯屏應用還是分區應用，均可快速同步顯示我們講的背投拼接顯示系統，是從整合性能出發，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，就可以堆積出一個幾百上千個顯示單元的系統，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軟窗口或硬窗口的能力。 目前采用該技術的背投拼接顯示系統，其最大分辨率達到100M象素(一億象素)以上，其顯示速度速度相當于普通16單元組成的拼墻顯示速度。
 
    大屏幕顯示系統的顯示規模是逐漸發展起來的，由于國內同類行業相對于國外同行來說，起步比較晚，直至2001年，國內的應用行業(比如說電力、交警等等)還僅僅徘徊在24個通道的顯示水平。在國外，由于該行業起步較早，所以技術相對來說要比中國先進一些，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；不過國外企業雖然具有技術優勢，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，產品缺陷比較明顯，尤其是應對國內越來越多的超大規模顯示系統的需求方面，國外企業的反應就顯得極其遲鈍。
 
    應用到國內市場以后，由于兩者的實用環境和生活及工作習慣的巨大差異，包括價格的居高不下，使得國外產品不能很好的應用在國內市場。國內同行起步較晚，技術水平相對落后，很多公司往往采取代理國外公司產品的做法，這種做法雖然短時間內收到了效益，但由于核心技術在別人手上，只能是跟在別人后面跑，沒有自主性，不能充分的滿足國內用戶的需求。
 
    早期的國外市場，在剛開始時主要是以CRT拼接墻為主，但由于CRT的拼接墻價格很高、顯示效果也很差，當以CRT技術為主的背投拼接系統進入中國市場時，并不為國內客戶所接受，到了后來，美國TI公司主導的DIP數字光處理技術得到長足發展，以DIP投影機為主的背投拼接系統由于具有價格低、顯示及拼接效果明顯優于CRT拼墻的特點而為國內廣大客戶所接受；就在這個時候，國內大屏幕背投拼接顯示行業得以快速發展，并且發展勢頭非常迅猛；據統計，目前國外市場的增長速度每年在10％以內，而國內市場的增長速度已經超過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、軍隊等對于終端顯示設備的要求朝著大型化、高清晰化的方向發展，2002年以前，國內各個行業對于終端顯示設備的需求一般在單系統24個顯示屏(清晰度為1024x6X768x4)以內，到了2003年，市場需求已經到了單系統45個屏，到2004年，更是出現了單系統81個屏的市場需求。國內經濟的快速發展，各種資訊的快速增長，使得各個企業、團體所要觀看、監控的信息量越來越多，這也是終端顯示系統朝著大型化、高清晰化發展的主要原因。
 
    另外，大屏幕顯示系統最初主要應用在電視臺、交通監控、電信網管等地方，應用范圍及��；隨著社會的進步以及大屏幕產品的逐漸成熟還有國外大公司高明的營銷策劃，越來越多的行業開始接受大屏幕顯示系統，目前大屏幕投影系統已經被廣泛應用到公安、交通、電力、軍事、水利等部門，在未來幾年，將會擴展到煤炭、石油、教育等領域。大屏幕背投拼接顯示系統在國內的發展一片光明。 隨著大屏幕顯示系統設備的大型化、高清晰化以及應用領域的不斷擴展，國內市場對于大屏幕顯示系統的需求也在逐年穩步增加，每年幾乎以30％的速度增長，依照這樣的發展速度估計，預計2010年，國內市場的需求量將接近10萬臺。
 
    背投拼接系統中的厚度問題是目前業界面臨的最為關鍵的問題，所以，如何把大屏幕背投拼接系統做薄，將是我們下一步重點考慮的工作。目前，絕大多數的大規模背投拼接顯示系統都是有縫拼接，真正意義上的無縫拼接系統，目前絕大多數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，但這已經是現今業界的最高水平；所以七如何實現真正意義上的大規模背投拼接顯示系統的無縫拼接，也是目前面臨的主要問題。
 
    業界針對客戶需求的研發能力不足，目前業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方產品的缺陷上面，而忽略了客戶對于自己產品的需求，如何更好的迎合客戶需求，真正做到為客戶著想，也是值得業界深思的東西。經過多年的發展經驗和技術積累，大屏幕行業在中國的發展變得越發成熟起來，隨著整個行業的不斷完善，客戶和企業的發展也逐漸變得理性起來，而作為推動大屏幕行業發展的中堅力量，，ⅥRON必須充分發揮自身優勢、推陳出新，不斷研究開發出適合于時代發展潮流的世界領先的技術產品，這樣才能推動整個大屏幕拼接顯示系統行業的健康發展，也只有這樣，才能不會被社會淘汰。