章 显示系统概述大屏幕显示设备

随着各种图形、图像内容质量的不断提升以及系统运行实时显示的需要，金融、通信、交通、能源、安全、军事等越来越多的行业需要建立能够实时整合多路信号输入的超大屏幕显示系统。

在超大屏幕显示系统项目中，需要对大屏幕上的图像实时切换、拼接、放大显示，拼接技术的应用已经成为主流。大屏幕显示设备从出现至今的发展过程中相继出现了三种不同类型的产品：DLP背投拼接单元→PDP等离子拼接单元→LCD液晶拼接单元。   

DLP 是Digital Lighting Progress的缩写。它的意思为数字光处理，也就是说这种技术要先把影像讯号经过数字处理，然后再把光投影出来。它是基于德仪公司开发的数字微反射镜器件 —DMD（Digital Micromirror Device即数字微镜器件）作为光阀成像器件，采用数字光处理技术调制计算机和视频信号，驱动DMD光路系统，通过投影透镜获得大屏幕图像。

DMD芯片上百万个微镜每个对应一个像素。DLP用一个积分器(Integrator)将光源均匀化，通过一个高速旋转由红、绿、蓝等分色滤光片组合色轮(COLOR WHEEL)，将透过的白光进行分色，并通过高速马达使其转动，然后顺序分出不同单色光于指定的光路上，最后经由其它光机元件合成并投射出全彩影像。 DLP背投一般有两种屏幕（玻璃幕和树脂幕）：玻璃幕平整度较好，对使用环境要求也很高，需要恒温恒湿的环境；树脂幕由于是软幕，基本上无平整度可言，有些通过增加一块光学玻璃来达到较好的平整度，但以牺牲了屏幕亮度和对比度为代价。

DLP相对于其他两种拼接的优点在于其拼缝很小（2mm）。但是其缺点明显：如体积与重量过大，拼接的高度很有限，各项关键技术指标均较低；其最大缺陷是运行成本高：长时间不间断工作更会加快DLP背投灯泡老化速度，背投灯泡只有几千小时寿命，全天二十四小时运行，几个月则需要更换背投灯泡，给用户带来高额的运营开支。

 

　 PDP是指所有利用气体放电而发光的平板显示器件的总称。PDP(Plasma Display Panel)等离子显示板，是一种利用气体放电的显示技术，其工作原理与荧光灯很相似。它采用了等离子管作为发光元件，屏幕上每一个等离子管对应一个像素，屏幕以玻璃作为基板，基板间隔一定距离，四周经气密性封接形成一个个放电空间。放电空间内充入氖、氙等混合惰性气体作为工作媒质。在两块玻璃基板的内侧面上涂有金属氧化物导电薄膜作激励电极。 当向电极上加入电压，放电空间内的混合气体便发生等离子体放电现象。气体等离子体放电产生真空紫外线（VUV），紫外线照射红、绿、蓝三基色荧光粉，荧光屏发射出可见光，荧光屏发出的光则呈红、绿、蓝三原色。当每一原色单元实现256级灰度后再进行混色，便实现彩色显示图像。

PDP 是一种自发光显示技术，不需要背景光源，因此没有亮度均匀性问题。而三色荧光粉共用同一个等离子管的设计也使其避免了聚焦和汇聚问题，可以实现非常清晰的图像。但是等离子高电压高耗电，能耗大，寿命有先天不足，使用一段时间后屏幕会加速老化亮度持续降低。 PDP内部气压为0.5个大气压，随着海拔升高大气压持续降低，屏幕内外气压比值越来越大，等离子管稳定性变得更差，所以海拔2000m以上难以正常使用。

在PDP等离子大屏幕拼接方面，目前以韩国欧丽安的MPDP为代表，尚无其它厂商等离子大屏幕拼接在市场上出现。

欧丽安的MPDP由于其拼缝小，厚度薄，而获得许多客户的青睐。显性缺点：耗电量与发热量很大，高发热量极易使驱动电极受损，屏幕出现水平/垂直的坏线无法正常观看，分辨率较低，容易产生严重灼伤现象，并不适宜用于长时间显示静态监控画面的环境，使用海拔高度有限。

LCD意即Liquid Crystal Display， 液晶是利用液状晶体在电压的作用下发生偏转的原理。由于组成屏幕的液状晶体在同一点上可以显示红、绿、蓝三基色，或者说液晶的一个点是由三个点叠加起来的，它们按照一定的顺序排列，通过电压来刺激这些液状晶体，就可以呈现出不同的颜色，不同比例的搭配可以呈现出千变万化的色彩。液晶本身是不发光的，它靠背光管来发光，因此液晶屏的取决于背光管。由于液晶采用点成像的原因，因此屏幕里面构成的点越多，成像效果越精细，纵横的点数就构成了液晶的分辨率，分辨率越高，效果越好。

液晶因其厚度薄、重量轻、低能耗、长寿命、无辐射等优点，而且其高亮度、高对比度、高色彩饱和度、高分辨率、画面细腻，各项关键性能指标的优秀表现，已成为主流大屏幕拼接产品得到广大用户的认可。

伴随用户需求的不断提高，画面更加清晰细腻，拼接缝隙更小的液晶大屏幕拼接技术相继出现，更大程度满足了用户的个性化需求。

大屏幕拼接墙比较

  以下就LCD、PDP、 DLP三种大屏幕拼接产品的核心技术参数和性能方面的特点做一些对比，便于用户理解直观的理解各类产品的特性。

产品类型	LCD液晶拼接	PDP等离子拼接	DLP背投拼接
显像部件	液晶面板	等离子气体	电子微镜
光源	荧光灯	气体发光	金属卤素或UHP灯
信号处理方式	数字	数字	数字
亮度均匀性	很好	很好	不理想
亮度	500~1000LM	1000LM	450LM
图像对比度	1500:1~3000:1	10000:1	750:1
可视角度	178度	160度	水平130° 垂直110°
物理分辨率	≥1920×1080	853×480	1024×768
图像清晰度	很好	一般	根据会聚调节情况
色彩还原性	极佳	较好	一般
显像部件损坏	无	屏幕灼伤	灯泡以及色轮
光源寿命	5~6万小时	6万小时	3000~5000小时
重量	轻	轻	笨重
工作可靠性	稳定	不适合固定图像	色轮高速旋转易坏
维护工作量	基本无	需返厂修复	较大

 

大屏幕拼接单元主要特点   高亮度

 

常规电视、电脑显示器等显示设备亮度值介于250~300 cd/m2之间，DID用于拼接的液晶大屏幕亮度值介于600~1500 cd/m2之间，如此高亮度的屏幕保证了画面显示质量，可以更加真实反映出信号源的本身的画面质量，确保显示效果的真实性。

高对比度

 

DID拼接大屏幕的对比度高达2000：1~3000：1，如此高的对比度可以更有效的凸显画面的本身的层次感，画面过渡更显细腻，有助于观看者有效捕捉到画面中的每一个细节。

8ms极速响应时间

 

真正8ms响应时间，有效消除画面的拖尾现象，画面更加流畅，更佳的适应高速动态画面显示。

超宽视角

 

水平、垂直178°的超宽视角,站在任意角度观看视觉效果依然良好。卓越的显示性能在组成超大拼接大屏幕墙时显示效果尤佳，有利于用户处于各个角度观看时看到一致的图像效果。

超窄边结构

 

多种超窄边的外观结构设计，给客户提供多重的选择，打造最实用最可靠的大屏幕显示系统。两个边相加22mm（42寸拼接单元），10mm(55寸拼接单元)，3.5mm（55寸拼接单元）三种结构多种型号可供客户选择。

 

第二章 设计依据需求分析

在经过对用户现有需求进行深入了解和对实际情况进行沟通的基础上，我司提出了建造基于液晶大屏幕拼接的显示系统的解决方案来满足用户的当前需求，并在方案设计时充分考虑以后系统扩容的需求。系统不仅体现卓越的性能，同样具有极高的性价比。因此，我们在选用设备时兼顾合理的、优良的性能基础上，也充分考虑了经济性因素，除考虑系统总体造价还考虑了长期运行所需的成本。在整个方案的设计过程中，本公司在每一个环节都充分考虑到设备配置的合理性、利用率以及性价比，把用户的每一分投入都体现出实实在在的价值。

设计原则

可用性原则

大屏幕信息显示系统作为综合性信息显示的的重要场所，系统必须保证实用并切实满足或高于客户的需求。根据客户应用需求的规模和要求，我们将选择最合适的液晶大屏幕拼接单元、最优化的的拼接控制系统和外部控制软件环境组成液晶大屏幕拼接系统。配合信号切换，可以选择任一路信号在大屏幕上的显示；满足不同接入信号的组合显示等需求。通过软件操作控制，快速实现输入信号在液晶大屏幕拼接系统的独立显示或大屏显示。

先进性原则

由于DID液晶大屏幕拼接单元具备大尺寸、显示质量优异、单位面积成本低、使用寿命长等特点，它已成为最具发展前景的大型显示器件在与DLP、PDP的竞争中也占据越来越大优势。她标志着当今世界的最新显示和处理技术。

作为液晶大屏幕拼接系统的显示单元，能够直接输入RGB信号、Video（BNC）信号、YPbPr信号、S-video信号、DVI信号、HDMI信号，还可以通过拼接控制系统进行多种信号源的拼接显示，若配合矩阵进行信号切换可以实现多路信号的同时输入并可任意选择一路信号在大屏幕上任一单屏的显示。全中文控制界面具有強大的显示控制功能和简易直观的操作界面。通过DID大屏幕拼接控制系统实现独特的图像拼接处理的技术组合M行×N列的大屏幕不会导致图像损伤和失真。

可靠性原则

整个系统可以按照需求全天24小时、一年365天连续工作，所以整个液晶大屏幕拼接系统必须具有高可靠性、高稳定性等特点，以保证系统常年连续正常运行。为了满足大屏幕拼接系统长年连续运行，因而其设计必须遵循可靠性的原则，在系统设计时，关键部位选用了高可靠性设备，对于重要的控制节点采用先进的高新技术来保障。

液晶大屏幕拼接单元的可视角度完全达到水平和垂直双方向178度，因此在任何角度都可以保证显示质量。由于特殊的工作原理，DID液晶大屏幕拼接单元的响应时间极短几乎完全不受外界电磁场的干扰，运行更稳定，从开始使用到数年后的显示都能保持相同的效果。被动发光的特性也使液晶具有高亮度、高对比度、色彩还原性好、画面清晰、无灼伤现象且具有极高的分辨率。这些优点赋予了DID液晶在大屏幕显示领域得天独厚的优势。

标准化原则

系统在选用控制技术和设备时，符合国际标准，充分利用各种产品的优势，将它们有机地结合起来。也就是说，要求系统的通信环境、硬件环境、软件环境相互间的依赖减至最小，充分发挥自身优势；同时，系统的互联为信息互通和网上控制创造有利条件。

经济性原则

合理的性价比是系统设计中应当考虑的重要内容。因此，所选用的设备在兼顾良好性能的基础上也要考虑经济性，除考虑系统总体造价外，还应当考虑系统长期运行维护成本。

根据我们的经验，以DLP拼接为例每年灯泡等附件更换就费用不菲，导致系统长期运行的总成本攀升。系统运行期间维护费用的降低，将极大的减轻用户在资金上的负担。

可扩充性原则

随着技术的发展和需求的扩大，系统的扩充是必然的，因而在系统设计时充分考虑未来系统扩充的可行性，在进行扩充时现有设备可得到充分的利用。

兼容性原则

大屏幕系统项目是一个庞大而复杂的系统，需要实现各种子系统的完美汇接，所以系统的兼容性就显得十分必要。

可维护性、可管理性原则

我们从用户角度出发，充分考虑到系统设备的安装、配置、操作方便等需求，提供了强大的系统管理手段，合理配置和调整系统负载、监视系统状态、控制系统稳定运行。

设计标准

所有设计均符合ISO（国际标准化组织）、IEC （国际电工委员会）、ITU-T（国际电信联盟）、IEEE（电气和电子工程师协会）、GB（国家标准委员会）等标准。

GB 50252-94《工业安装工程质量检验评定统一标准》 [1994.12.]；

GBJ115-87《工业企业通信接地设计规范》；

GB50174-93《电子计算机机房设计规范》；

GB/T5465-1996《电气设备用图形符号》；

GB/T50169《电气装置安装工程接地装置、施工及验收规范》；

GBF232-92《电气装置安装工程施工及验收规范》；

GB2887-89《计算机场地技术条件》；

GJB 1649-1993《电子产品防静电放电控制大纲》；

GJB 3007-1997《防静电工作区技术要求》等国家标准。

GA/T75-1994 《安全防范工程程序与要求》；

GA/T74-1994 《安全防范系统通用图形符号》；

GB50198-1994 《民用闭路监控电视系统工程技术规范》；

GB242 《电工电子产品基本环境试验规程总则》；

GB2422 《电工电子产品基本环境试验规程名词术语》；

GB2423.l 《电工电子产品基本产品试验规程，低温试验方法》；

GB2421.2 《电工电子产品基本环境试验规程，高温试验方法》；

 

第三章 选型DID液晶拼接单元

·采用以DID液晶屏幕为核心技术的一体化单元，系统工作稳定，扩展方便。

·采用专利性的DDHD（动态全高清电路）三代电路和DID液晶屏，单屏最佳分辨率为1920x1080，兼容分辨率1920x1080；1600x1200；1366X768；1280x1024；1280x768；1024x768。

·模块化技术。单元采用模块化设计，易于检修和板卡更换；仅几分钟就能完成主板的更换；信号和控制电缆及其接口均安装在单元内部，保证显示和控制信号的可靠传递，并且节省维修空间，且不影响屏体外表整洁美观。

·多路图形信号输入信号：

2路VIDOE信号输入端口、1路RGB信号输入端口、1路YPb/Pr分量信号输入端口、1路S端子输入端口、1路DVI信号输入接口、1路HDMI信号输入接口

RS-232控制信号输入、输出（接口端子采用RJ45）

拼接模块环通输入输出接口： D-Sub15（female） In*1,D-Sub15（female） Out*1

RGB接口支持分辨率： 最高支持到1366x768

视频：包括PAL，NTSC及SECAM在内的全制式信号

·宽视角：可视角度高达178° (横向和纵向)，DID液晶屏是平板显示设备的典范之作，是真正的纯平显示器，完全无曲率大画面，无变形失真。

· 亮度均匀，影像稳定不闪烁：亮度高达600 cd/m2由于LCD每一个点在接收到信号后就一直保持那种色彩和亮度，而不像CRT那样需要不断刷新亮点。因此，LCD亮度均匀、画质高而且绝对不会闪烁。

· 高对比度：高达1400:01:00的对比度使得画面的层次感更强，更真实。

· 高刷新频率：能有效解决图像快速运动过程中的拖尾和模糊，增强图像的清晰度和对比度，使画面更清澈，人眼长时间观看也不易疲劳。

· 高清晰度、高亮度、高色域：清晰度、亮度、色彩饱和度是液晶的三个重要性能指标

· 稳定运行寿命超长，维护成本低：液晶显示技术是目前最优异的平板显示技术之一，尤其是DID液晶屏，整机有50000小时的使用寿命且长时间工作后图像稳定没任何变化。液晶显示技术没有任何需要定期更换的耗材设备，所以维护、维修成本极低。

·全自动温控系统：DID液晶拼接单元配备有自动温度控制电路设计，可根据屏幕实际工作温度自动调节散热风扇的散热能力，在保证屏幕工作安静的同时，使DID液晶屏幕始终在最佳工作温度，提高了整机可靠性，有效延长屏幕的使用寿命。

· 美观的系统屏体结构： DID-LCD拼接单元厚度109.4mm（55寸）可以选用壁挂，落地，机柜，前维护4种安装方式，适应不同使用场所的应用要求。

· 环保健康：与传统的背投式（包括CRT背投、LCD背投和DLP等）拼接系统相比，LCD液晶拼接系统发热量小、无辐射、无闪烁、不伤眼、不含有害物质（如铅、汞、镉、铬等），有利于观看者的身体健康，是新一代的环保健康拼接系统，在欧美一些发达国家， LCD拼接系统已取代传统的背投式拼接系统成为主流。

·工作稳定可靠，故障率低，寿命长，经长时间工作后图像质量（亮度、色彩、拼接等）不会发生明显变化。

· 生产的DID液晶拼接单元，是在ISO9001严格的质量控制体系下生产的，保证每台出厂机器都能达到国际先进水平，符合3C、CE认证。

· 拼接方式任意选择，单元尺寸灵活，使用场所适应性强：DID-LCD液晶屏可以选择任意拼接（M*N），屏的大小亦有多种选择，46寸、55寸

· 公司采用一体化DID液晶拼接单元，依靠多年的专业技术经验并采用最新的科学技术成果，通过严格的热度、湿度、强度和几何变形的测试，公司实现了当今最先进的屏幕拼接工艺。采用特殊的材料和结构，屏幕的拼接取得了极佳的效果：把工程施工的因素和适当的温差膨胀系数预留缝隙考虑在内，公司能够保证屏幕和屏幕间的物理拼缝间隙不大于2mm。

屏幕拼接控制器特点

 

大屏幕拼接器主要功能是逻辑上将一个完整的图像信号划分成M×N块后分配给M×N个视频显示单元，完成用多个视频显示单元组成一个超大屏幕动态图像显示系统。它可支持多种视频设备的同时接入，如：DVD、摄像机、卫星接收机、机顶盒、标准VGA信号。在大屏幕系统中，大屏幕拼接控制系统作为系统信号处理的核心，在很大程度上决定了整个系统的显示效果，显示质量，操作的灵活性以及可靠性。

因此，在此方案中，根据技术规范和要求，我们采用了TCL自主开发研制的大屏幕拼接控制器，利用大屏幕拼接控制器输出的数字RGB信号，拼接单元可以直接显示图像，而不需进行信号的数模/模数处理，消除了信号的延时和抖动，保证画面的高质量。

 

控制器概述

大屏幕拼接控制器采用纯硬件架构配合高性能的图像处理模块，连接组合成液晶大屏幕拼接系统，可广泛应用于城市交通、电力、电信、公安110以及军事应用等需要图像处理功能的控制中心。

大屏幕拼接控制器采用目前最先进的专用高速图像处理芯片， 把视频/VGA 的信号数码化分割为多个显示单元, 并以标准VGA 格式输出到液晶拼接单元上显示, 处理过程完全硬件化，不需要电脑和启动软件等操作, 非常简便。

大屏幕拼接控制器采用纯硬件架构，没有操作系统，不会感染任何病毒。采用了多总线并行处理，功能极为强大。

大屏幕拼接控制器还支持任意路RGB输入，方便地实现在大屏幕上显示计算机输出信号（RGB图形输出），如用于演示的笔记本电脑，没有联网的计算机，或者同X-Windows 系统或Windows NT不兼容的计算机。大屏幕拼接控制器具备视频处理能力，支持多路视频输入，以单台屏幕形式动态、实时地高质量显示计算机/视频图像，这些视频窗口和计算机画面可以混合同屏显示，提供了强大的信息显示能力。

大屏幕拼接控制器是利用成熟的计算机软件技术和相关计算机硬件技术研发的组合大屏幕显示控制系统。可以驱动整个阵列，实现整个阵列分路计算机信号的组合显示，如同一个特大的显示器，支持几百万甚至几千万的显示像素。处理器的虚拟屏特征，把组合显示屏作为单一的逻辑屏，可通过鼠标和键盘进行直接操作。在虚拟屏模式下，用户可以在组合显示屏上开窗，自由地跨屏移动和缩放。

控制器特点

 

大屏幕拼接控制器的功能及特点：

1) 开放式系统，具有良好的可扩展性。

2) 全硬件架构，无操作系统，无病毒感染风险，安全性好。

3) 将一路视频VGA 信号分割成M×N种组合效果。

4) 输出显示为显示格式XGA 或者SXGA,直接驱动液晶拼接单元。

5) 边缘控制融合技术,根据不同的情况,拼接出完美的图像。

6) 图象参数的亮度、对比度、色度、平滑的自动调整。

7) 用户可在屏幕的任意位置打开多个活动窗口，所有窗口应能任意移动，放大、缩小，同时保证画面在缩、放、移动情况下细节不丢失，如字符不缺笔画等。

Ø 视频窗口可任意缩放、全屏幕漫游，支持PAL/NTSC/SECAM，自动识别并跟踪制式的变化。

Ø RGB窗口可任意缩放、全屏幕漫游、叠加，支持1600×1200×32位分辨率。

8) 用户级别：管理员和操作员。

9) 启动时间极快，小于5秒钟。

10) 支持远程多用户操作：用户通过局域网可用单鼠标或多鼠标和键盘操作大屏幕，实现大屏幕拼接，多个操作人员可以用各自桌面的鼠标和键盘交互操作大屏幕，在大屏幕上打开或关闭视频和RGB窗口，改变窗口位置及大小等。

11) 控制中心等应用系统能在大屏幕上清晰的显示，同时不影响用户系统的正常使用。软件拼接系统可以保证分辨率的叠加，使小屏显示不下的图形在整屏上清晰的显示。

12) 每台大屏幕显示器的画面、功能应可任意定义，大屏幕显示调出画面反应时间短。

13) 可生成墙的测试信号，用于单元的调节。

14) 系统扩展方便，大屏幕拼接控制器支持多达256路RGB输出，能够驱动256台单元。

15) 拼接系统图形卡接口：

Ø 支持多路视频输入，最多可达128路，兼容信号源。

Ø 支持多路RGB信号输入，最多可达48路。

Ø 图形卡输出为RGB信号，最多可以配置48路输出。

16) 系统具有二次开发功能，可根据用户的具体要求，在控制器及软件原代码基础上进行二次开发。

17) 拼接系统可靠安全，具备7×24小时工作能力。可配备双电源、风扇、能够热更换。保证系统工作的稳定。

18) 操作界面直观、易用，图形信号调用和控制与用户应用程序无关，确保用户系统的安全。