大屏背投拼接顯示系統(tǒng)的技術(shù)現(xiàn)狀和產(chǎn)業(yè)發(fā)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(kuò)大，同時(shí)高端可視化的實(shí)現(xiàn)難度也越來越高。單臺顯示設(shè)備所能顯示的信息已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足市場需求，特別是一些監(jiān)控中心、指揮中心、調(diào)度中心等重要場所，大屏幕背投拼接顯示系統(tǒng)已經(jīng)成為信息可視化不可或缺的核心基礎(chǔ)系統(tǒng)。具體表現(xiàn)在：
1. 視訊設(shè)備從標(biāo)準(zhǔn)清晰度向高清晰度邁進(jìn)，視訊內(nèi)容也開始跨入數(shù)字高清時(shí)代；
2. 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)飛躍發(fā)展，從百兆網(wǎng)到千兆網(wǎng)、萬兆網(wǎng)，傳輸速度迅猛增高，傳輸信息量也隨之呈幾何級增長；
3. 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(shí)，例如幾十個(gè)視頻信號和若干路超高分辨率計(jì)算機(jī)信息需要在一個(gè)系統(tǒng)平臺下同時(shí)顯示時(shí)，傳統(tǒng)的顯示方法和設(shè)備已經(jīng)完全不能勝任。
以上技術(shù)要求催生了一個(gè)新興行業(yè)——大屏幕背投拼接顯示系統(tǒng)制造行業(yè)。其突出特點(diǎn)是：
1. 顯示面積大。積木式拼接，可達(dá)幾十、幾百平方米，甚至更大；
2. 分辨率高、清晰度高。理論上可以隨著拼接規(guī)模增大而不斷累加；
3. 技術(shù)水平高。由于該產(chǎn)品是光學(xué)、電子、屏幕、機(jī)械、網(wǎng)絡(luò)等等現(xiàn)代生活中幾乎所有的高科技技術(shù)的集合體，其所具有的技術(shù)含量也是也是一般高科技產(chǎn)品所無法比擬的。
一、背投拼接顯示系統(tǒng)的組成介紹
背投拼接顯示系統(tǒng)主要包含三個(gè)部分：一體化數(shù)字顯示單元、多屏處理器和用于控制整個(gè)系統(tǒng)的多屏控制系統(tǒng)。一體化數(shù)字顯示單元由投影機(jī)、背投箱和屏幕等組成。下圖是背投拼接顯示系統(tǒng)的整體構(gòu)成示意圖：
1、多屏處理器
定義：多屏處理器是一種基于某一操作系統(tǒng)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、網(wǎng)絡(luò)信號）進(jìn)行遠(yuǎn)程顯示處理及控制的專用圖形處理設(shè)備，多屏處理器的所有顯示通道輸出組合成一個(gè)單一邏輯屏。
多屏處理器是整個(gè)背投拼接顯示系統(tǒng)的核心組成。其核心作用主要表現(xiàn)在：可以生成一個(gè)高分辨率的單一邏輯屏，整屏清晰度目前最高超過100M像素。其外部的所有信號（包括計(jì)算機(jī)信號、視頻信號和網(wǎng)絡(luò)信號），都可以通過它進(jìn)行相應(yīng)處理后在背投拼接顯示系統(tǒng)中顯示出來，并且這些信號窗口可以在拼接系統(tǒng)中以任意大小、在任意位置相互疊加顯示。
2、由一體化數(shù)字顯示單元拼接而成的大屏幕背投影拼接顯示系統(tǒng)
一體化數(shù)字顯示單元是大屏幕背投拼接顯示單元的核心顯示部分；外界信號以及多屏處理器內(nèi)的全部內(nèi)容，都由一體化數(shù)字顯示單元完成；一體化數(shù)字顯示單元主要由投影機(jī)、背投箱和屏幕等組成（反射式背投還包含反射鏡）。目前所用的投影機(jī)主要為基于TI公司的DLP數(shù)字光處理投影機(jī)，極少數(shù)采用LCD等技術(shù)的投影機(jī)。
3、大屏幕控制系統(tǒng)
大屏幕控制系統(tǒng)是整個(gè)大屏幕背投拼接顯示系統(tǒng)的控制核心，一個(gè)系統(tǒng)的易用性和穩(wěn)定性，很大一部分取決于控制系統(tǒng)所具有的功能和性能優(yōu)劣。
二、背投拼接顯示系統(tǒng)的幾個(gè)技術(shù)革新
1、快速網(wǎng)絡(luò)顯示技術(shù)（VlinkExpress網(wǎng)絡(luò)直通車）
2004年，全球第一款專用于大屏幕背投拼接顯示系統(tǒng)的遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)顯示軟件——VlinkExpress面世，該產(chǎn)品的推出，彌補(bǔ)了大屏幕系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)顯示只能依靠其它領(lǐng)域的遠(yuǎn)程控制軟件（如NetOP、PcAnywhere等）的尷尬局面；并使得網(wǎng)絡(luò)信號顯示速度提高到了15幀/秒以上的數(shù)量級，大大突破了傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)抓屏軟件在大屏幕這一特殊領(lǐng)域應(yīng)用的速度極限。
2、革命性的底板系統(tǒng)交換架構(gòu)技術(shù)
針對PCI總線帶寬的瓶頸，業(yè)界公司研制出一種新的總線結(jié)構(gòu)，其核心是極具藝術(shù)創(chuàng)想的底板系統(tǒng)交換架構(gòu)。傳統(tǒng)的總線結(jié)構(gòu)，如PCI總線，資源被所有的外圍連接所分享，從而使控制室環(huán)境下的大量的數(shù)據(jù)信息傳輸受到制約。而該底板系統(tǒng)交換架構(gòu)為每個(gè)外圍插槽都提供高達(dá)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(gòu)卡上，從而確保數(shù)據(jù)通過最佳的路徑傳輸，提供快速優(yōu)質(zhì)的畫面數(shù)據(jù)。通過增加可選的串行開關(guān)卡，數(shù)據(jù)帶寬可提高到令人驚訝的每槽8Gb/s，無論顯示規(guī)模大小如何都能保證各種信號的流暢顯示，并確保系統(tǒng)連續(xù)、穩(wěn)定的工作。
3、雙燈系統(tǒng)
大屏幕背投拼接顯示系統(tǒng)中，每臺投影機(jī)是一個(gè)單元的顯示核心，投影機(jī)偶爾出現(xiàn)故障后，會影響系統(tǒng)的整體顯示效果，而DLP投影機(jī)出現(xiàn)故障最多的地方，往往就是投影機(jī)的燈泡。雙燈系統(tǒng)的出現(xiàn)，在一定程度上解決了由于投影機(jī)燈泡問題而引起的顯示單元無法正常顯示的故障。
主流雙燈工作方式有兩種：
a、冷備份工作方式：只有一個(gè)燈泡工作，當(dāng)正在使用的燈泡發(fā)生故障，系統(tǒng)自動切換備用燈工作。雙燈冷備份工作方式從開機(jī)到正常工作需要的時(shí)間較長（燈泡點(diǎn)亮需要一定的時(shí)間），但由于備用燈泡始終處于不工作的狀態(tài)，所以不會影響其正常使用壽命。由于燈泡的價(jià)格較高，所以對于用戶而言，冷備份工作模式的雙燈系統(tǒng)是相對理想的選擇。
b、熱備份工作方式：兩個(gè)燈泡同時(shí)亮，當(dāng)一個(gè)燈泡故障時(shí)立刻可切換成另一個(gè)燈工作。雙燈熱備份最大的優(yōu)勢就是切換速度很快。但也因?yàn)闊醾浞轄顟B(tài)兩個(gè)燈泡同時(shí)在工作，過高的工作溫度嚴(yán)重影響了兩個(gè)燈泡的正常使用壽命，所以熱備份主要適用于一些資金比較充裕、并且特殊需求很多的用戶。
4、成功研制出分布式主從處理器結(jié)構(gòu)
PCI帶寬不足，是困擾整個(gè)行業(yè)系統(tǒng)向大規(guī)模方向發(fā)展的一個(gè)關(guān)鍵問題。以81個(gè)顯示單元的系統(tǒng)為例來分析PCI總線帶寬的瓶頸問題：經(jīng)計(jì)算，理想狀態(tài)下從內(nèi)存經(jīng)PCI傳輸并顯示一幀圖像（243M數(shù)據(jù)）所花的時(shí)間要1.84秒。而實(shí)際運(yùn)行時(shí)其它軟件的影響、設(shè)備中斷、硬盤訪問速度和內(nèi)存數(shù)量等因素常會大大增加圖像數(shù)據(jù)傳輸時(shí)間，或使圖像數(shù)據(jù)傳輸時(shí)出現(xiàn)難以容忍的抖動效果。可以看出，受到PCI總線帶寬的限制，傳統(tǒng)處理器根本無法完成正常驅(qū)動81個(gè)顯示屏的能力。
針對上述問題，VTRON公司推出了新一代的多屏處理系統(tǒng)----分布式主從處理器系統(tǒng)，該系統(tǒng)的推出，使得多屏處理器驅(qū)動130個(gè)乃至更多顯示單元成為可能，該結(jié)構(gòu)已經(jīng)成功應(yīng)用于深圳地鐵系統(tǒng)中，整體運(yùn)行效果非常好。
該系統(tǒng)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(qū)應(yīng)用的功能，無論是單一邏輯屏應(yīng)用還是分區(qū)應(yīng)用，均可實(shí)現(xiàn)快速同步顯示。
目前采用該技術(shù)的背投拼接顯示系統(tǒng)，其最大分辨率達(dá)到100M象素（一億象素）以上，而顯示速度相當(dāng)于普通16通道多屏處理器系統(tǒng)的顯示速度。
三、大屏幕背投拼接顯示系統(tǒng)的市場需求與未來分析
1、市場需求分析
早期的國外市場主要是以CRT拼接墻為主，但由于CRT的拼接墻成本很高、顯示效果也很差，當(dāng)以CRT技術(shù)為主的背投拼接系統(tǒng)進(jìn)入中國市場時(shí)，并不為國內(nèi)客戶所接受。直至美國TI公司主導(dǎo)的DLP數(shù)字光處理技術(shù)得到長足發(fā)展，以DLP投影機(jī)為主的背投拼接系統(tǒng)由于具有價(jià)格低、顯示及拼接效果明顯優(yōu)于CRT拼墻的特點(diǎn)而為國內(nèi)廣大用戶所接受；同時(shí)，國內(nèi)大屏幕背投拼接顯示行業(yè)得以快速發(fā)展；據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前國外市場的增長速度每年在10％以內(nèi)，而國內(nèi)市場的增長速度已經(jīng)達(dá)到30％以上，預(yù)計(jì)2010年，國內(nèi)市場的需求量將接近10萬臺。
近年來，隨著綜合國力的不斷提高，公安、電信、電力、交通等領(lǐng)域?qū)τ诮K端顯示系統(tǒng)的要求朝著大型化、高清晰化的方向發(fā)展。2002年以前，國內(nèi)各個(gè)行業(yè)對于終端顯示設(shè)備的需求一般在單系統(tǒng)24個(gè)顯示屏以內(nèi)；到了2003年，市場需求已經(jīng)到了單系統(tǒng)45個(gè)屏；2004年，更是出現(xiàn)了單系統(tǒng)81個(gè)屏或以上的市場需求。國內(nèi)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，各種資訊的快速增長，使得各領(lǐng)域用戶需要顯示、監(jiān)控的信息量越來越大，這也是終端顯示系統(tǒng)朝著大型化、高清晰化發(fā)展的主要原因。
2、DLP投影技術(shù)是未來3－5年拼接墻系統(tǒng)的主流:
目前拼墻所用的投影機(jī)主要為基于TI公司的DLP數(shù)字光處理投影機(jī)； LCOS等投影機(jī)由于其技術(shù)成熟度比較低且生產(chǎn)規(guī)模小，目前還極少實(shí)際工程案例；
市面上還有少數(shù)工程使用LCD投影機(jī)作為拼墻系統(tǒng)的顯示設(shè)備，但LCD投影機(jī)存在著幾個(gè)致命缺陷，就是對比度低、光柵效應(yīng)明顯、單臺投影機(jī)的顏色一致性差、長時(shí)間使用后色彩衰變快等等；這些缺陷也使得LCD投影技術(shù)無法占據(jù)背投拼接顯示領(lǐng)域的主流位置。
前投投影機(jī)在拼接規(guī)模很小（3x1）的情況下使用，目前幾乎都是一行多列（或一列多行）排列的情況，沒有多行多列的使用情況；
PDP和LCD平板顯示器由于拼縫不能做到很小（5mm左右），且單元面積小（42寸），其市場份額也很小；
隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，DLP也在不斷發(fā)展完善，目前業(yè)界用于背投拼接領(lǐng)域的更高分辨率的DLP投影機(jī)已經(jīng)面世，但由于價(jià)格較高并且面世時(shí)間較短（還未通過嚴(yán)格的市場應(yīng)用論證），目前市場份額也是很小。
3、現(xiàn)有系統(tǒng)中需要改進(jìn)的地方
背投拼接系統(tǒng)中的厚度問題是目前業(yè)界面臨的最為關(guān)鍵的問題，所以，如何把大屏幕背投拼接系統(tǒng)做的更薄，并實(shí)現(xiàn)更好的顯示效果，將是我們下一步重點(diǎn)研究的方向。
目前絕大多數(shù)的大規(guī)模背投拼接顯示系統(tǒng)都是有縫拼接，真正意義上的無縫拼接系統(tǒng)，無縫拼接目前最多只能做到單行或單列，能夠做到多列多行的廠家更是少之又少，所以如何實(shí)現(xiàn)真正意義上的大規(guī)模背投拼接顯示系統(tǒng)的無縫拼接，也是目前面臨的主要問題。
結(jié)束語
經(jīng)過多年的發(fā)展經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)積累，大屏幕背投拼接顯示行業(yè)在中國的發(fā)展變得越發(fā)成熟。隨著整個(gè)行業(yè)的不斷成熟，客戶和企業(yè)的發(fā)展也逐漸變得理性起來，而作為推動大屏幕背投拼接顯示行業(yè)發(fā)展的中堅(jiān)力量，我們必須充分發(fā)揮自身優(yōu)勢、推陳出新，不斷研究開發(fā)出適合于時(shí)代發(fā)展潮流的世界領(lǐng)先的技術(shù)產(chǎn)品，以推動整個(gè)大屏幕拼接顯示系統(tǒng)行業(yè)的健康快速的發(fā)展。
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