多重顯示效果應(yīng)用于DLP大屏幕系統(tǒng)

VTRON大屏幕投影顯示系統(tǒng)是根據(jù)用戶需求設(shè)計(jì)，將國際最卓越的DLP高清晰度數(shù)碼顯示技術(shù)、投影墻無縫拼接技術(shù)、多屏圖像處理技術(shù)、信號(hào)切換技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等應(yīng)用綜合為一體，形成一個(gè)擁有高亮度、高清晰度、高智能化控制、操作方法先進(jìn)的大屏幕投影顯示系統(tǒng)。通過DLP投影拼接顯示系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)計(jì)算機(jī)圖像和視頻圖像信息的綜合顯示，監(jiān)控有關(guān)的數(shù)據(jù)和現(xiàn)場圖像，形成一套功能完善、技術(shù)先進(jìn)的信息顯示管理控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控和集中控制。

一、系統(tǒng)組成與功能

整個(gè)大屏幕顯示系統(tǒng)采用DLP大屏幕系統(tǒng)，由大屏幕背投影箱體、大屏拼接處理器和管理工作站組成。

系統(tǒng)由24塊大屏幕投影拼墻系統(tǒng)67英寸DLP背投單元、處理器、8X8RGB矩陣、16X16VIDEO矩陣、信號(hào)源及控制軟件組成。最大畫面時(shí)的分辨率為（8×1024）×（3×768）=8192×2304。

DLP顯示系統(tǒng)是一項(xiàng)集電子技術(shù)、光學(xué)技術(shù)和機(jī)械學(xué)于一體的綜合系統(tǒng)；它的圖像效果不僅與系統(tǒng)的器材、設(shè)計(jì)、調(diào)試有關(guān)，還與DMD顯示芯片的解析度密切相關(guān)。

本套組合顯示屏，由VTRON公司的67英寸C-DGS67系列DLP投影單元由24塊大屏幕投影拼墻系統(tǒng)67英寸DLP背投單元、處理器、RGB矩陣、VIDEO矩陣、信號(hào)源及控制軟件組成。并且配置多屏拼接控制器。

（1）每個(gè)DLP投影單元有2路復(fù)合視頻，2路RGB／數(shù)字(DVI)輸入／輸出端口。

（2）通過純硬件多屏拼接控制器，可以提高設(shè)備的穩(wěn)定性，輸入視頻信號(hào)和8路RGB。

（3）多屏拼接控制器輸出RGB信號(hào)，連接組合顯示屏的投影機(jī)。

（4）結(jié)合視頻矩陣切換器，有足夠的視頻路數(shù)直接連到投影機(jī)，以及多路視頻信號(hào)接到多屏拼接控制器的視頻輸入端口。

（5）同時(shí)每個(gè)投影單元都有2個(gè)RS232/422口，一進(jìn)一出，互相串接在一起，然后和一臺(tái)運(yùn)行拼接控制軟件VWAS3.4的PC機(jī)連接，由控制軟件調(diào)節(jié)和控制整個(gè)大屏幕投影系統(tǒng)的圖像拼接及色彩等顯示參數(shù)。

（6）多屏拼接控制器多屏拼接控制器的輸出直接送到投影機(jī)的RGB輸入口，避免了信號(hào)傳輸中出現(xiàn)的信號(hào)干擾，投影機(jī)內(nèi)部也不必對(duì)輸入的信號(hào)進(jìn)行數(shù)字處理，DMD引擎可以直接利用輸入的數(shù)字驅(qū)動(dòng)顯示畫面，也充分體現(xiàn)和利用整個(gè)系統(tǒng)的數(shù)字化特點(diǎn)。

二、現(xiàn)狀與需求分析

2005年某發(fā)電集團(tuán)建立了一套大屏幕系統(tǒng)平臺(tái)，所承擔(dān)的任務(wù)除了顯示會(huì)議視頻信號(hào)外，還需要為與會(huì)人員提供可靠的數(shù)據(jù)信息、信號(hào)的綜合分析，同時(shí)與會(huì)人員又可以通過控制大屏幕的顯示內(nèi)容及時(shí)獲得重要信息。大屏幕系統(tǒng)滿足長時(shí)間、不間斷實(shí)時(shí)運(yùn)行的需求。

大屏幕的信號(hào)經(jīng)DIGICOM圖像處理器的網(wǎng)卡傳送至處理器352卡處理后，輸出至光機(jī)基本板到大屏顯示，這種連接方式大量占用網(wǎng)絡(luò)帶寬，中間經(jīng)多次信號(hào)處理容易造成RGB信號(hào)有衰減、延時(shí)，顯示可靠性低等缺點(diǎn)，屬非常用連接方式。

信號(hào)直接上光機(jī)擴(kuò)展板（圖像處理卡）后到大屏顯示，但這種連接方式在現(xiàn)場僅有相應(yīng)的設(shè)備存在，且硬件未做正確連接，軟件未做相應(yīng)的設(shè)置，目前不能使用，但此種連接方式屬常用連接方式。

4臺(tái)PC機(jī)上各自裝有一個(gè)虛擬機(jī)，輸出8路網(wǎng)絡(luò)信號(hào)送至網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)，再輸入到DIGICOM圖像處理器的網(wǎng)卡。目前，此種連接由于網(wǎng)絡(luò)信號(hào)傳輸故障已多次造成大屏幕無法正常顯示。

DIGICOM圖像處理器在集團(tuán)公司7×24小時(shí)已連續(xù)運(yùn)行5年多時(shí)間，曾出現(xiàn)DLP大屏幕由于DIGICOM圖像處理器突然斷電，在沒有UPS不間斷電源及時(shí)供電的情況下造成數(shù)據(jù)丟失，圖像顯示異常。DIGICOM圖像處理器是現(xiàn)階段大屏幕僅有的一種連接方式中的核心部件，一旦操作系統(tǒng)或數(shù)據(jù)有丟失都會(huì)直接影響屏幕的顯示效果。因此為了保證大屏幕系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，進(jìn)行系統(tǒng)改造迫在眉睫。

根據(jù)對(duì)集團(tuán)公司DLP大屏幕系統(tǒng)的現(xiàn)場勘查，建議采取兩種大屏幕顯示模式進(jìn)行系統(tǒng)改造，即畫面拼接器顯示模式和直通顯示模式。

1.畫面拼接顯示模式

由于現(xiàn)有系統(tǒng)畫面拼接器采用的是基于WINDOWS系統(tǒng)開發(fā)設(shè)備，存在系統(tǒng)崩潰以及病毒侵害等等系列問題，同時(shí)設(shè)備經(jīng)過長時(shí)間的運(yùn)轉(zhuǎn)，電子元件老化，造成系統(tǒng)運(yùn)行不穩(wěn)定。因此建議對(duì)該系統(tǒng)現(xiàn)有控制器改造更換為嵌入式控制器，這樣可以免去控制設(shè)備的系統(tǒng)崩潰的風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)嵌入式系統(tǒng)耗能較低和系統(tǒng)有冗余措施，從而使系統(tǒng)7×24小時(shí)安全運(yùn)行，保證畫面拼接器顯示模式的正常顯示。

2.直通顯示模式

此模式是把現(xiàn)在8個(gè)網(wǎng)絡(luò)上屏RGB信號(hào)改為RGB直通顯示信號(hào)，8路RGB信號(hào)不通過DIGICOM，直接連接大屏圖像處理卡，顯示速度快，信號(hào)色彩還原性好。畫面拼接器可以關(guān)機(jī)不用。此種方式做為畫面拼接器顯示模式的備份方式來使用，確保整個(gè)系統(tǒng)的安全穩(wěn)定的運(yùn)行。

三、大屏幕系統(tǒng)改造方案

本著務(wù)實(shí)高效的設(shè)計(jì)理念，及節(jié)能環(huán)保、保護(hù)用戶投資的設(shè)計(jì)思路，在盡量不改變用戶現(xiàn)有環(huán)境及布線環(huán)境的情況下，我們?cè)O(shè)計(jì)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖3所示：

某發(fā)電集團(tuán)公司顯示系統(tǒng)主要的可能故障出現(xiàn)在圖像拼接處理器上。系統(tǒng)改造的原則是在更換圖像拼接處理器的同時(shí)，增加直通模式對(duì)原來通過圖像拼接處理器顯示模式進(jìn)行系統(tǒng)性的備份，保證圖像在通過圖像拼接處理器顯示模式及直通顯示模式都可以正常顯示。建立兩種互為備份的顯示模式即圖像拼接處理器顯示模式和直通顯示模式，保證系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。

1.直通顯示模式的實(shí)施方式

為實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)信號(hào)直接在DLP大屏幕顯示，把現(xiàn)有4臺(tái)計(jì)算機(jī)中的虛擬機(jī)改為計(jì)算機(jī)顯卡VGA輸出，通過共享器，2臺(tái)計(jì)算機(jī)共用一套鍵盤鼠標(biāo)及顯示器。使用RGB分配器把計(jì)算機(jī)信號(hào)與RGB矩陣輸入端相連接，大屏控制計(jì)算機(jī)提供一路顯示輸出。把現(xiàn)在8個(gè)網(wǎng)絡(luò)上屏RGB信號(hào)，改為RGB直通顯示信號(hào)，需要8根RGB模擬信號(hào)線，因現(xiàn)場裝修時(shí)只預(yù)留鋪設(shè)了7根RGB線纜槽，所以現(xiàn)在增加RGB線纜的難度相當(dāng)大，經(jīng)現(xiàn)場勘測(cè)，方案選用網(wǎng)線傳輸器來實(shí)現(xiàn)信號(hào)源的傳輸?，F(xiàn)有RGB矩陣、VIDEO矩陣長期在供電狀態(tài)，設(shè)備老化，且其為6年前生產(chǎn)的設(shè)備維護(hù)維修困難，因此新增加RGB矩陣和VIDEO矩陣做為原有相應(yīng)設(shè)備的備份，必要時(shí)更換原有系統(tǒng)中的RGB矩陣和VIDEO矩陣，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

需要增加4臺(tái)計(jì)算機(jī)及相應(yīng)的線纜及分配器，更改各屏之間線路聯(lián)結(jié)，以達(dá)到RGB、VIDEO信號(hào)直接上屏顯示的各種用戶顯示方案。并根據(jù)現(xiàn)場設(shè)備連接實(shí)際情況，繪制系統(tǒng)圖紙。在現(xiàn)場調(diào)試時(shí)，增加信號(hào)直接顯示模式，形成兩種圖像顯示方式。在處理器故障狀態(tài)下也可在通過圖像處理卡在大屏上正常顯示各種信號(hào)。且此種顯示方式能即時(shí)調(diào)用，顯示無延時(shí)，顯示圖像顏色還原性好，接近信號(hào)源原始畫質(zhì)。通過大屏調(diào)試軟件，對(duì)各顯示直通顯示信號(hào)相關(guān)投影機(jī)的顏色、亮度進(jìn)行調(diào)整，保證同一信號(hào)在大屏幕顯示效果的一致性。

直通顯示模式連接具體方法:

（1）現(xiàn)在的8路網(wǎng)絡(luò)信號(hào)，改為8路計(jì)算機(jī)VGA輸出，經(jīng)7個(gè)RGB分配器輸出進(jìn)RGB矩陣，另一路用網(wǎng)口的長線驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行RGB信號(hào)傳輸?shù)絉GB矩陣，實(shí)現(xiàn)8路計(jì)算機(jī)信號(hào)直接輸入到RGB矩陣。

（2）RGB矩陣輸出至1，2，3，4，5，6，7，8，9，16，17，24號(hào)大屏內(nèi)置圖像處理卡及1路DIGICOM處理器RGB卡，共計(jì)13路。

（3）大屏1，8，9，16，17，24顯示單屏RGB信號(hào)，直接通過RGB矩陣切換到對(duì)應(yīng)的大屏，以圖像內(nèi)置卡模擬RGB方式顯示兩側(cè)各3個(gè)單屏。

（4）左邊3×3直通顯示：以同一個(gè)信號(hào)切換到矩陣3個(gè)輸出通道到2，3，4號(hào)屏，下面6個(gè)屏通過DVI環(huán)節(jié)得到相同的信號(hào)，通過圖像切割，顯示為3×3完整圖像。右邊3×3直通與此類似。

2.圖像控制器顯示模式

RGB矩陣8路RGB信號(hào)輸入到圖像控制器，由其控制圖像在大屏幕上顯示，這是系統(tǒng)的主要顯示方式。直通顯示方式作為系統(tǒng)的備份顯示方式。兩種顯示模式的控制軟件同時(shí)安裝在一臺(tái)控制計(jì)算機(jī)中，圖像控制器顯示模式控制軟件常態(tài)運(yùn)行，當(dāng)圖像控制器顯示模式出現(xiàn)故障不能正常顯示時(shí)，則只需要啟動(dòng)直通顯示模式控制軟件大屏幕就可以正常顯示。

目前系統(tǒng)運(yùn)行的圖像控制6年之中從未關(guān)機(jī)，外表布滿灰塵，內(nèi)部硬盤盒、5個(gè)通風(fēng)風(fēng)扇、空氣過濾網(wǎng)及板卡需要除塵。副硬盤設(shè)置與主硬盤不一致，需要升級(jí)改造，以防整個(gè)大屏幕顯示系統(tǒng)崩潰。

方案提出對(duì)現(xiàn)有系統(tǒng)中畫面拼接器進(jìn)行更新，在不改變目前系統(tǒng)整體基本結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上進(jìn)行升級(jí)改造。方案采用的基于嵌入式的板卡結(jié)構(gòu)的，支持板卡的熱插撥，同時(shí)支持雙電源結(jié)構(gòu)，從多方面保證系統(tǒng)的安全穩(wěn)定的運(yùn)行。解決原系統(tǒng)的如下問題：

現(xiàn)在所用的拼接處理器是基于工控X86系統(tǒng)下，軟件運(yùn)行會(huì)導(dǎo)致服務(wù)器出現(xiàn)死機(jī)等現(xiàn)象 。

現(xiàn)用處理器的維護(hù)是需要整機(jī)維護(hù)，十分不便，替代產(chǎn)品是插卡式，如果有其中一路信號(hào)輸入或者輸出出現(xiàn)問題， 把卡拔出來，直接進(jìn)行返修即可，機(jī)器可以照常運(yùn)行。

同時(shí)為了保證系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，我們?cè)谙到y(tǒng)中配置了UPS，在斷電的情況下保證系統(tǒng)不間斷運(yùn)行。方案使用的機(jī)架式UPS，電池內(nèi)置在機(jī)柜中，保證整個(gè)系統(tǒng)的安全穩(wěn)定，同時(shí)保證機(jī)房環(huán)境的整潔，減少故障隱患。

通過這樣的改造方案可以使兩種顯示方式共存，起到雙重備份的作用，大大提高了整個(gè)大屏幕系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

（責(zé)任編輯：趙靜）