广东威创卢如西总工程师在论坛讨论大屏幕背投拼接显示系统的技术现状和产业发展

    随着社会信息化的高速增长，信息的可视化需求也急剧扩大，同时高端可视化的实现难度也越来越高。单台显示设备所能显示的信息已经远远不能满足市场需求，特别是一些监控中心、指挥中心、控制中心、调度中心、应急中心、决策中心等重要场所，大屏幕背投拼接显示系统已经成为信息可视化不可或缺的核心基础工具。具体表现在：影视设备从标准清晰度向高清晰度迈进，分辨率提高，跨人数字高清电视时代；网络技术飞跃发展，从百兆网到千兆网、万兆网，传输速度迅猛增高，传输信息量也随之呈几何级增长；互联网的普及，使得人们可获取的信息量暴增；特别是在以上各种高清信息要求可视化管理和大量信息要求集中显示时，例如几十个视频信号和若干路高分辨率计算机信息需要在一个平台下同时显示时，传统的显示方法和设备已经完全不能胜任。
 
    以上技术要求催生了一个新兴行业—大屏幕背投拼接显示系统制造行业。其突出特点是：显示面积大，积木式拼接，可达几十、几百平方米，甚至更大；是目前世界上现有最大的显示工具；清晰度高，理论上可以随着拼接规模增大而不断累加；是目前世界上现有分辨率、清晰度最高的显示工具；技术水平高，由于该产品是光学、电子、屏幕、机械、互联网等等现代生活中几乎所有的高科技技术的集合体，其所具有的技术含量也是也是一般高科技产品所无法具有的。
 
    背投拼接显示系统主要包含三个部分：一体化数字显示单元、多屏处理器和用于控制整个系统的多屏控制软件。一体化数字显示单元由投影机、背投箱和屏幕等组成(反射式背投还包含反射镜)。一体化数字显示单元的显示品质直接影响着整个投影墙的效果，采用不同类型的投影系统会得到大不相同的结果。
 
    同时，多屏处理器是投影墙系统的核心；它将外部RCB信号、外部视频信号、网络信号等需要大屏幕拼墙显示的信息进行处理，经处理后的图像信号被分别送到相应的显示单元，每个数字显示单元只显示整个图像的一个部分，全部数字显示单元加在一起就构成了一幅完整的大画面，整屏分辨率为单个显示单元分辨率的倍数。每路信号的图像均是以窗口的形式显示在投影墙上。窗口位置、大小、数量可任意改变。多屏控制软件用以实现对显示墙的调整、处理器信号窗口的开关缩放和移动、矩阵切换等功能；并设置预案，以备使用时可随时调用，从而简化了操作、提高了效率。
 
    背投拼接显示系统可分为电视墙和电脑墙两个类别。仅仅用于视频显示的称为电视墙，用于计算图文显示的称为电脑墙，目前绝大多数的电脑墙都可以完成电视墙的所有功能，但电视墙相对电脑墙来说，存在着价格优势，因此，短时间内，电视墙还有存在的可能，随着价格的逐渐下降，电脑墙逐渐有淘汰电视墙的趋势。
 
    背投拼接显示系统分为多屏处理器、由一体化数字显示单元拼接而成的大屏幕背投影拼接系统和大屏幕控制软件三大构成系统。多屏处理器是一种基于某一操作系统平台并且具有多屏显示功能的、可用不同方式对各种类型的外部输入信号(包含RGB信号、video信号、局域网信号)进行远程显示及控制的专用图形控制设备，多屏处理器的所有显示通道输出组合成一个单一逻辑屏。多屏处理器是整个背投拼接显示系统的核心组成。
 
    其核心作用主要表现在：外部的所有信号(包括计算机信号、视频信号和网络信号)，都可以通过通过它进行相应处理后在背投拼接显示系统中显示出来，并且该信号窗口可以在拼接系统中以任意大小、在任意位置相互叠加显示。多屏处理器的特点首先在于它可以生成一个高分辨率的单一逻辑屏，整屏清晰度日前最高可以达到100M像素以上。一体化数字显示单元主要由投影机、背投箱和屏幕等组成(反射式背投还包含反射镜)的投影机主要为基于TI公司的DLP数字光处理投影机，及少数采用LCD投影机。目前市面上所使用的屏幕主要有：UCS屏幕、BBS屏幕、GUCS屏幕。大屏幕控制软件是整个大屏幕背投拼接显示系统的控制核心，一个系统的易用性和稳定性的好坏，很大一部分因素取决于控制软件所具有的功能和性能优劣。
 
    背投拼接显示系统的几个技术革新包括快速网络显示技术、革命性的底板系统交换架构技术、双灯系统和分布式主从处理器结构。2004年，全球第一款专用于大屏幕背投拼接显示系统的远程网络显示软件(Vlinkexpress网络直通车)面世，该项技术的推出，弥补了大屏幕系统只能靠借用其他领域网络显示软件(比如NetOP、PcAny-where等)的尴尬局面，VlinkExpress的推出，使得大屏幕拼接显示系统中的网络信号显示速度提高到了15帧／秒以上的数量级。大大突破了传统网络抓屏软件在大屏幕这一特殊领域的速度极限。
 
    针对PCI总线的带宽瓶颈，业界公司研制出一种新的总线结构，其核心是极具艺术创想的底板系统交换架构。传统的总线结构，例如PCI总线，资源被所有的外围连接所分享，从而使控制室环境下的大量的数据和图像传输受到制约。该底板系统交换架构为它15个外围插槽每个都提供高达4Gb／s的传送带宽。外围的板卡通过该底板连接到拥有极高带宽的交换架构卡上，从而确保数据通过最佳的路径传输，提供快速优质的画面。
 
    通过增加可选的串行开关卡，数据带宽可提高到令人惊讶的每槽8Gb／s，不管显示墙的尺寸大小都能保证RGB、图形和视频的快速和流畅并确保系统连续工作。大屏幕背投拼接显示系统中，每个投影机为一个单元的显示核心，投影机偶尔出现故障后，会影响系统的整体显示效果，而DLP投影机出现故障最多的地方，实际上就是投影机的灯泡，为此，业界许多著名的公司相继推出了投影机双灯系统，该系统的出现，在一定程度上解决了由于投影机灯泡问题而引起的显示单元无法正常显示的故障PCI带宽不足，是困扰整个行业向大规模方向发展的一个比较关键的问题，我们以81个显示单元的系统为例来分析PCI总线带宽的瓶颈问题：我们可以计算一下在81个投影显示单元的系统中，刷新一帧63M像素的图像需要的时间，即81个XGA模式32位色深的高清晰度系统的规模，图形卡插在标准32位33MHZ的PCI总线上，由于DDR内存接口FSB高达333MHZ以上，则从内存经PCI传输并显示一帧图像所花的时间可以大致估计出来：PCI总线带宽为132MB／s，81个XGA模式32位色深分辨率的桌面共有(1024x768)x81x(32／8)字节，即243MB数据!因此需要1．84秒才能完成一帧图像的显示。
 
    实际运行时其他软件的影响、内存数量、硬盘访问速度和设备中断等因素常常会大大增加图像数据传输时间，或使图像数据传输时间出现难以容忍的抖动效果。由此可以看出，受到PCI总线带宽的限制，传统处理器根本无法完成驱动81显示屏的能力。针对上述问题，业界公司推出了新一代的主从处理器结构，该结构的推出，使得多屏处理器驱动130路乃至更多显示单元成为可能，该结构已经成功应用于深圳地铁系统中，整体运行效果非常良好。该系统具有全屏幕高分辨率单一逻辑屏的显示能力，并具有多用户灵活分区应用的能力，无论是单一逻辑屏应用还是分区应用，均可快速同步显示我们讲的背投拼接显示系统，是从整合性能出发，而不是指简单的物理堆积!简单的物理堆积，只要资金充足、场地允许，就可以堆积出一个几百上千个显示单元的系统，但通过这种方式堆积出来的东西，不具有全屏单一逻辑屏显示能力；不具有在WINDOWS2K／XP的管理下，象单个显示屏一样地方便操作的能力；也不具有随心所欲地在任意位置任意大小打开一个软窗口或硬窗口的能力。 目前采用该技术的背投拼接显示系统，其最大分辨率达到100M象素(一亿象素)以上，其显示速度速度相当于普通16单元组成的拼墙显示速度。
 
    大屏幕显示系统的显示规模是逐渐发展起来的，由于国内同类行业相对于国外同行来说，起步比较晚，直至2001年，国内的应用行业(比如说电力、交警等等)还仅仅徘徊在24个通道的显示水平。在国外，由于该行业起步较早，所以技术相对来说要比中国先进一些，国外著名公司在八、九十年代就开始从事这方面的研究工作；不过国外企业虽然具有技术优势，但还是存在着过于死板的缺陷，很多情况下不是以满足客户的需求为最终目标，产品缺陷比较明显，尤其是应对国内越来越多的超大规模显示系统的需求方面，国外企业的反应就显得极其迟钝。
 
    应用到国内市场以后，由于两者的实用环境和生活及工作习惯的巨大差异，包括价格的居高不下，使得国外产品不能很好的应用在国内市场。国内同行起步较晚，技术水平相对落后，很多公司往往采取代理国外公司产品的做法，这种做法虽然短时间内收到了效益，但由于核心技术在别人手上，只能是跟在别人后面跑，没有自主性，不能充分的满足国内用户的需求。
 
    早期的国外市场，在刚开始时主要是以CRT拼接墙为主，但由于CRT的拼接墙价格很高、显示效果也很差，当以CRT技术为主的背投拼接系统进入中国市场时，并不为国内客户所接受，到了后来，美国TI公司主导的DIP数字光处理技术得到长足发展，以DIP投影机为主的背投拼接系统由于具有价格低、显示及拼接效果明显优于CRT拼墙的特点而为国内广大客户所接受；就在这个时候，国内大屏幕背投拼接显示行业得以快速发展，并且发展势头非常迅猛；据统计，目前国外市场的增长速度每年在10％以内，而国内市场的增长速度已经超过30％以上。
 
    近年来，随着国民生活水平的不断提高，公安、交警、电信、轨道交通、军队等对于终端显示设备的要求朝着大型化、高清晰化的方向发展，2002年以前，国内各个行业对于终端显示设备的需求一般在单系统24个显示屏(清晰度为1024x6X768x4)以内，到了2003年，市场需求已经到了单系统45个屏，到2004年，更是出现了单系统81个屏的市场需求。国内经济的快速发展，各种资讯的快速增长，使得各个企业、团体所要观看、监控的信息量越来越多，这也是终端显示系统朝着大型化、高清晰化发展的主要原因。
 
    另外，大屏幕显示系统最初主要应用在电视台、交通监控、电信网管等地方，应用范围及小；随着社会的进步以及大屏幕产品的逐渐成熟还有国外大公司高明的营销策划，越来越多的行业开始接受大屏幕显示系统，目前大屏幕投影系统已经被广泛应用到公安、交通、电力、军事、水利等部门，在未来几年，将会扩展到煤炭、石油、教育等领域。大屏幕背投拼接显示系统在国内的发展一片光明。 随着大屏幕显示系统设备的大型化、高清晰化以及应用领域的不断扩展，国内市场对于大屏幕显示系统的需求也在逐年稳步增加，每年几乎以30％的速度增长，依照这样的发展速度估计，预计2010年，国内市场的需求量将接近10万台。
 
    背投拼接系统中的厚度问题是目前业界面临的最为关键的问题，所以，如何把大屏幕背投拼接系统做薄，将是我们下一步重点考虑的工作。目前，绝大多数的大规模背投拼接显示系统都是有缝拼接，真正意义上的无缝拼接系统，目前绝大多数厂家最多也只能做到1xN(或者Nxl，1行多列或者1列多行)的水平，能够做到多列多行的厂家少之又少，ⅥRON公司也只仅仅做到了3行多列，但这已经是现今业界的最高水平；所以七如何实现真正意义上的大规模背投拼接显示系统的无缝拼接，也是目前面临的主要问题。
 
    业界针对客户需求的研发能力不足，目前业界具有代表性的几家公司目前都把精力放在了相互攻击对方产品的缺陷上面，而忽略了客户对于自己产品的需求，如何更好的迎合客户需求，真正做到为客户着想，也是值得业界深思的东西。经过多年的发展经验和技术积累，大屏幕行业在中国的发展变得越发成熟起来，随着整个行业的不断完善，客户和企业的发展也逐渐变得理性起来，而作为推动大屏幕行业发展的中坚力量，，ⅥRON必须充分发挥自身优势、推陈出新，不断研究开发出适合于时代发展潮流的世界领先的技术产品，这样才能推动整个大屏幕拼接显示系统行业的健康发展，也只有这样，才能不会被社会淘汰。