大屏幕顯示系統的設計

中國投影網背投拼接墻資訊　2010-2-25 9:36:37　編輯：羽彤　[ 大中小 ]

主要功能與要求:

　　引:大屏幕顯示系統廣泛應用于通信、電力、軍隊指揮機構，在提供共享信息、決策支持、態勢顯示方面發揮著重要作用，以下介紹大屏幕顯示系統的設計和設備選型中的主要原則和注意事項，供讀者朋友參考。

　　大屏幕顯示系統是集多種信息接收處理顯示、多類人員操作控制于一體的多媒體互動系統，涉及聲光電多方面技術問題，也涉及有關部門的管理協調問題，還與顯示大廳整體結構密不可分，必須注重需求為主、統籌兼顧、運用綜合集成技術，才能使之達到預期效果。

　　一、主要功能與要求

　　大屏幕顯示系統的設計首先要提出需求，以下為通用的主要功能與要求。

　　1.信息接收

　　系統不僅要能接收VGA、RGB、網絡計算機信息，還要能接收寬帶語音、視頻信號，并能根據需要進行適當的信息轉換。

　　2.信息顯示

　　系統能以多媒體的形式發布共享信息，能以不同的模式、按照劃分區域顯示態勢、文本、表格和視頻圖像信息。要求態勢顯示清晰、分辨率高，文字、圖像顯示清晰穩定。

　　3.預覽、攝像與切換

　　為保證投影顯示信息的準確性和質量，系統必須具有預覽功能，用于圖像的預審。顯示大廳內應安裝攝像機，用以提取管理控制機構工作的視頻圖像。系統應具有切換顯示功能，滿足多路信息顯示需要。

　　4.電視電話會議

　　系統能利用監控、預覽、切換、通信及終端控制設備，保持與有關方面的視訊聯系，隨時可以召開電視電話會議。

　　5.控制方式

　　系統允許領導人員、業務工作人員、保障人員，以集中控制、移動控制、授權控制的方式，對大屏幕進行開關機、開設窗口、選擇信源、投影顯示、調整音響和照明等操作。

　　6.依據標準優化設計

　　系統設備配置復雜、電纜信號繁多、安裝工藝和環境條件要求高，要按照機線標準化、電磁兼容性標準和大屏幕安裝要求，進行工程布線和設備安裝，確保系統能夠長期穩定運行。

二、系統布局

　　1.基本布局

大屏幕顯示系統的設計

　　大屏幕顯示系統的可用布局方案有：影院型、圓桌會議型、階梯教室型、線型。

　　影院型布局的大屏幕在顯示大廳的正前方，領導人員席居中，業務員席位于領導人員前后或兩側，技術保障人員在領導人員后專門設置的控制室內，便于對大屏幕顯示進行觀察控制。觀摩席在后排或外側，其參觀或觀摩不影響正常工作。這種布局使每個席位盡可能處于大屏幕的最佳觀看位置，有利于擴充席位，能接納的人員較多，適宜分散決策的管理體制，因此屏幕尺寸可以較大而且不止一塊，集中布置在正前方。但是這種布局不利于領導人員與其他成員之間的交談。

　　圓桌會議型布局可設三塊屏幕，主屏幕位于圓桌的一端，輔屏幕位于主屏幕兩側，幕間夾角視人數而定。領導人員位于圓桌的另一端，處于最佳的觀看位置，業務員或輔助決策領導人員位于圓桌兩側，主要觀看本席位正面的屏幕。這種結構有利于領導人員觀看大屏幕并與其他成員之間的研討，但不利于輔助決策領導人員觀看其他屏幕，需要通過合理劃分顯示區域和內容彌補解決。

　　階梯教室型布局的大屏幕位于正前方，各類人員按照對正常工作的重要程度不同，呈階梯狀排列位置，主要決策領導人員處于最佳的大屏幕觀看位置，其余人員次之。席位和屏幕之間，放置發言臺，供講演者用。這種布局適用于領導人員、觀摩人員較多，且完全依賴大屏幕提供的信息作出決策的管理機構。線型布局的大屏幕呈直線或弧線型，按照部門、方向或任務將大屏幕劃分成若干個區域，有關領導人員位于相應區域的最佳觀看位置，相互獨立的行使管理職能。在這種布局中，每個決策者或一組決策者正面的大屏幕是是專門為其設置的，用以顯示最關心的信息，適用于以扁平分散式決策為主的管理控制機構。

　　2.投影顯示設備的布局　

　　投影顯示設備包括投影機、控制器、信源機、信息接收及格式轉換設備，這些設備數量和體積較大，物理連接緊密，布局的基本要求是隱蔽、可靠、便于操作維護。

　　投影分為正投和背投。正投的光線穿過顯示大廳，將信息投射到屏幕上。正投影通過加大光線射程的方法，獲得較大的正投影幅面，適合單屏單機而對屏幕尺寸要求較大的場合，從而減少設備，降低成本，但是，正投影對顯示大廳內物體的高度有限制，而且光線的強度會隨著投射距離的延長而衰減，使屏幕的亮度降低，常用兩臺投影機疊加或降低大廳照明亮度的辦法，提高投影顯示的相對亮度。

　　背投一般用于射程較短的環境，為提高投影顯示的幅面，可采用廣角鏡頭或多臺投影機拼接的方案。鏡頭的性能通常用射程與屏幕寬之比表示，其選擇范圍可從0.88:1到7:1，廣角鏡頭只需較短的射程就可獲得較大顯示幅面。但是，與用多臺投影機拼接相比，為要達到同樣的亮度，要求采用廣角鏡頭的投影機的光源功率較大，而且屏幕越大太陽效應越明顯。因此對于單幅畫面較大的屏幕，趨向于采用拼接結構。拼接投影機固定在幕后特制的機架上，控制器、信源機、信息接收及格式轉換設備，位于幕后兩端或第一層投影機的機架下，以便在不影響正常投影顯示的條件下進行維護操作。

　　3.顯示控制室的設備與布局

大屏幕顯示系統的設計

　　顯示控制室通常設在顯示大廳的后面，用單向玻璃與大廳隔離，玻璃上留有傳聲孔，便于技術保障人員直接觀察和聽到顯示大廳內人員和設備情況，以便及時發現并響應用戶申告，及時進行技術支持和故障處理。

　　顯示控制室應包括：預覽監視設備、大屏幕操作控制設備、信源選擇設備、音響控制設備、多媒體播放設備、錄音錄時設備、燈光控制設備等。技術保障人員通過監視器墻，掌握正在投影顯示的情況，預審擬投影顯示的圖像，用顯示控制臺上的有線、無線、紅外、遙控器、觸摸屏、鍵盤鼠標等多種工具，對大屏幕顯示系統進行操作控制，完成對需要投影的計算機信息、各種視頻信息的顯示、切換、預覽控制，同時可利用集中控制器，對顯示大廳的燈光、音響、窗簾、攝像進行統一控制。

　　4.監控席的布局

　　監控席通常設在顯示大廳的最前排，配備大部分控制設備和簡化的監視預覽設備，具有顯示控制室的大部分控制手段和控制功能，便于在現場進行操作控制，及時處理用戶申告和故障處理。

三、設備選擇

　　大屏幕顯示系統的設備選擇要根據實際環境和使用需要，確定產品的性能要求和關鍵技術指標，再根據工程預算廣泛選取產品，進行主要技術參數和功能的對比，參考有關文獻和其他用戶經驗，注重品牌及售后服務，重點選擇幾個產品，通過實際測試，必要時進行招投標，最終選定所需產品。大屏幕顯示設備多達數十種，以下僅介紹最重要的投影機、屏幕和控制器的選擇。

　　1.投影機

　　投影機的指標很多，可以從顯示性能、可靠性和可維護性三個方面進行比較選擇。顯示性能主要包括亮度、分辨率、對比度。投影機的亮度從數百直至上萬ANSI流明。實際觀看到的屏前亮度與投影距離、屏幕和環境亮度都有關，這要根據情況綜合選擇，在大屏幕顯示系統中，趨向于采用4000ANSI流明左右的DLP投影機進行拼接。對比度為投影機輸出最亮與最暗的比值，800:1能滿足要求。

　　可靠性通常用MTTF(平均無故障工作時間)表示，當然是越長越好。但是，幾乎所有的產品都有薄弱環節，投影機最薄弱的環節是提供光源的燈，因為在集中管理或重要任務的應用過程中，即使是短暫的屏幕不能顯示，也是不能接受的。按照木桶理論，燈的壽命是影響投影機MTTF的重要因素，一般在數千小時級。可維護性通常用MTTR(故障修復時間)表示，為了縮短故障修復時間，高檔投影機采用獨立燈單元部件或雙燈備份，更換時不需要移動投影機，也不需要進行幾何校正，以提高更換速度。

　　2.屏幕的選擇：

　　投影屏幕從功能上可分為透射式和反射式，透射式用于背投，反射式用于正投。從材質上可分為珠光幕、玻璃幕、金屬幕、近白幕、壓紋塑料幕等。投影幕的正確選擇以及與投影機搭配得當，可以得到優質的投影效果，一般按照類型、材質和尺寸的步驟進行選擇。

　　增益和視角是投影幕的兩個主要指標。增益反映了屏幕反射入射光的能力。在入射光的角度一定，入射光通量不變的情況下，屏幕某一方向上亮度與理想狀態下的亮度之比，叫該方向上的亮度系數，把其中的最大值稱為屏幕的增益，通常把無光澤白墻的增益值定為1，在壓紋塑料幕的光反射焦點，增益高達3.5。一般來講，增益越高視角越小，視角將影響席位的擺放位置和數量。屏幕在不同方向上的反射是不同的，離屏幕中心越遠，亮度越低，這也稱為太陽效應，當亮度降為50%時的觀看角度定義為視角，菲涅爾光學廣角背投幕可將水平視角做到170度。

　　屏幕的尺寸應與顯示大廳的空間格局、席位設置、人體物理學需要協調。顯示大廳的空間高度，通常為5~7米，應設領導席、業務員席、操作控制席、同聲翻譯席、技術監控席、為協調工作設置的相關部門管理席，以及預留觀摩或參觀人員的位置。每個席位面積依據設備配置不同而有差異，6~8平方米能滿足多數需要。管理與業務工作人員之間的最大距離以直接對話無延遲感為宜，不應超過30米。屏幕底邊距地面應有0.8~1.2米，單塊屏幕通常應符合6：4或16：9的寬高比，屏幕的高度大約等于從最后一排觀眾到屏幕距離的1/6，第一排席位到屏幕的距離應大于屏幕高度的2倍。以上數據可作為選擇屏幕的參考，具體尺寸還應根據實際情況確定。

　　3.控制器的選擇

　　* 矩陣切換器

　　矩陣切換器用于將輸入的任意一路RGB或視頻信號切換到輸出的任意路，并直接送投影機顯示。硬拼接靠投影機自有的功能實現拼接，成像速度快，矩陣切換器信號切換速度也很快，因此，硬拼接適合需要經常切換顯示模式的場合。矩陣控制器的輸入信號的路數應根據信號源的數量確定，輸出信號的路數應不少于投影機數。通常矩陣切換器都有自帶控制面板和RS-232串口命令2種切換方式，所以，產品能否提供通信協議命令代碼至關重要，這涉及矩陣切換器能否實現計算機控制的問題。模擬信號帶寬應選300m以上，以便保證圖像傳輸質量。輸入阻抗應與信號源匹配，才能使圖像顯示穩定，這些參數有時需要通過調試才能確定,廣州宏控生產的矩陣切換器是不錯選擇。

　　* 大屏幕拼接處理器

　　目前世界上流行的拼接控制系統主要有三種類型：硬件拼接系統、軟件拼接系統、軟件與硬件相結合的拼接系，還具有多路視頻、RGB輸入輸出接口，能將多種外部視頻、RGB模擬信號數字化后，在成像設備成像，再轉換成模擬信號輸出到大屏幕，并且可以在大屏幕上隨意移動、放大和縮小，實現跨屏幕多窗口任意尺寸的無縫拼接，如同在一個大窗口進行操作一樣靈活、方便，這一過程也稱為軟拼接，顯示墻控制器也叫軟拼控制器。

　　顯示墻控制器為大屏幕圖形顯示提供了靈活的拼接和操作選擇，對于開辟窗口不多(4-6個)、只改變顯示內容而較少改變拼接方式的場合，是一種理想的選擇。由于改變拼接方式時，控制器需對各個窗口進行轉換和計算操作，要重新對投影機進行同步，占用很大的系統資源和處理時間，使得切換時間較長，有的長達1分鐘。在輸出分辨率高、開窗口多、要求切換頻繁的應用場合，切換時間、開窗口時間會較長，視頻顯示會有動畫。在大型管理中心，信號源的數量大大超過可開窗口的數量，時常需要改變顯示模式，進行模式切換，因此應選擇功能更強大的控制器。根據一般感受，窗口數量不應超過10個。因此軟拼接適用于信號源切換較少的場合使用。HK-980嵌入式圖像拼接控制器采用嵌入式結構設計，以控制芯片為核心，純硬件控制器；可24小時連續工作；相比板卡式控制器不存在死機、中病毒等問題，穩定性更佳，可接受高分辨率RGB、VGA、復合視頻及Svideo等格式的模擬視頻信號和高分辨率的DVI數字信號，并按用戶要求對輸入視窗進行窗口大小、顯示位置、圖像比例等方面的調整和變換，最后以多窗口的形式，顯示在拼接顯示單元上，每路RGB通道獨立計算，信號處理更加細致；RGB、視頻圖象可相互疊加；視頻信號處理有運動補償，能消除運動圖象的鋸齒現象；相比板卡式控制器圖象處理質量更佳；

　　* 中央控制系統

　　大屏幕顯示系統是集多種媒體設備于一體的復雜系統，為使其操作控制集中在領導人員席、顯示控制室、監控席，集中控制器是很好的選擇。中央控制系統實際上是一種控制多種媒體設備的中間件，配備計算機硬件和專用操作系統，具有上載標準計算機程序、上載觸摸屏工程程序、更新操作系統、編寫控制程序的功能。對集中控制器的選擇，首先應明確控制對象和控制屬性。在大屏幕顯示系統中，一般要對RGB、視頻、音頻信號進行切換控制，對燈光、窗簾、攝像、電源設備進行開關控制，對DVD、VCD、卡座進行播放控制，相應地要選擇具有RS-232協議程序控制、繼電器開關控制、紅外線輸出接口的集中控制器。其次要選擇控制終端，通常是選擇有線、無線觸摸屏作為控制終端，相應地要求集中控制器具有接收RS-232命令、無線電信號的輸入接口。廣州宏控生產的KT-AV可編程中央控制系統，不僅應具有大量標準設備控制代碼數據庫，以便為設備擴充做準備，還應是一個智能學習設備，能輕松的學會可遙控設備的控制命令，補充數據庫的不足。

四、綜合集成

　　在全面收集資料掌握所選產品的配置、安裝和測試方法的基礎上，結合實際使用背景，繪制系統結構圖、設備平面布局圖、設備縱向布局圖、電纜連接圖、機械加工圖、信號名稱對照表等技術資料，與業務主管部門和用戶單位充分協商后，確定最終設計方案。

　　大屏幕顯示系統設計需要將不同產品、不同設備互連，追求系統整體性能最優，而不是對具體產品設備的研究開發，其技術難點是接口，技術難關是系統協調與優化。當一個系統按照設計方案建成以后，可能存在很多意想不到的問題，例如信號匹配問題、切換速度問題，有的問題需要進行參數調整解決，有的需要更換產品解決，有的甚至要通過降低系統指標的方法解決。

　　大屏幕顯示系統的設計過程實際上是一個系統集成的過程，就是按照各種行業使用的需求，對眾多的技術和產品進行合理的選擇，最佳配置各種軟件和硬件產品資源，組合成完整的、能夠滿足管理機構各個席位具體應用需求的集成方案。

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文章來源：中國投影網