合肥科研基地防汛會商室DLP大屏功能淺析

胡振興

科技推廣與應用

合肥科研基地防汛會商室DLP大屏功能淺析

胡振興

“對汛情做出正確的評估分析”和“采取及時有效的應急措施”對防汛安全至關重要，也是異地會商系統的重要作用之一。大屏作為視頻圖像顯示的最終載體，決定著與會者的直觀感受，影響著異地會商系統的實際使用效果。防汛會商對大屏操作的方便性和快捷性要求較高，對屏幕顯示的清晰度、亮度、對比度及色彩表現力等方面有一定要求。大屏較佳的顯示效果以及對信號處理的集中化和自動化控制，將有助于會商人員科學的分析、判斷與決策，事關會商目的的順利達成。

一、顯示技術選擇

在大屏顯示系統中，屏幕決定圖像處理能力和顯示效果的好壞，需要綜合考慮成像效果、拼縫大小、施工難度和成本費用等因素。由于成像機理的差別，不同顯示技術在光學機構、亮度/對比度、分辨率、色彩和輸入/輸出響應特性等方面有較大差別。目前市場上主流的拼接顯示技術包括PHP（等離子）、LCD（液晶）拼接和DLP（數字光處理）。這三種技術各有優缺點，主要區別見表1。

表1　三種拼接技術優缺點統計表

結合異地會商對大屏顯示的要求和會商室物理環境，通過對比整體來看DLP大屏更適合于異地會商系統。

二、功能分解

系統功能由圖像切換與拼接、集中控制和輸出顯示共同完成，集電視墻拼接、多路信號切換、多屏圖像拼接處理、網絡傳輸和智能化中央控制技術為一體，形成功能完善、操作方便的交互式控制與顯示平臺。系統構成如圖1。

圖1　系統構成框圖

1.圖像切換與拼接

實現視頻信號的轉換、復用、分配、切換等功能，滿足各類數字/模擬信號切換處理和雙向RS232、IR信號分配切換的需要，見表2。

表2　圖像切換功能處理和分配表

圖像切換功能的實現是將矩陣與控制機的串口相連，通過控制指令來完成。指令集如表3所示，其中[X1]，[X2]，…，[Xn]代表相應輸入端口，[Y1]，[Y2]，…，[Yn]代表相應輸出端口，n為輸入/輸出的序號。

2.圖像拼接處理

將來自矩陣的一個完整的圖像信號劃分后重新分配給大屏顯示單元，以窗口形式顯示各類圖像，可以進行拼接單元、多屏或整屏的顯示，實現每路輸入信號在屏幕任意位置進行開窗、縮放、移動和定位等功能。

拼接處理采用基于網頁瀏覽器的控制，軟件采用圖形化的應用界面，只要拖動代表各種功能的圖標到屏幕的相應位置，即可實現信號在大屏不同位置的開窗顯示功能。

3.集中控制

中控實現對各個設備進行遠程集中控制功能。運行維護人員可以遠距離切換大屏顯示模式，選擇矩陣通道，調整功放音量，控制會場內攝像機、投影幕等設備，實現網絡化、自動化的控制。控制過程由網絡可編程控制主機（含各類控制接口）、無線觸摸屏（IPAD）、無線路由器和紅外信號收發器共同完成。

（1）中控主機

①中控主機可連入TCP/IP局域網，內置有線網卡，支持指定IP地址。內置網頁服務器WebServer，控制機通過使用IE等網頁瀏覽器可實現控制操作。程序可由中控主機下載到計算機，供日后維護及更改。

中控主機采用動態設備發現技術，可自動識別所連接的設備。通過Relay端口配合繼電器實現對大屏電源開關的控制。通過RS232串口實現矩陣和拼接處理器的控制。通過IR端口連接的紅外信號收發器發送紅外信號，模擬遙控器的紅外指令，實現對支持紅外信號的視頻會議終端、會議主機和藍光播放器的控制。

②中控采用標準控制協議NetLinx，下面以串口設備為例簡要介紹其控制過程。

步驟1：按照接口指針的定義連接好控制線。

步驟2：控制分析與功能設計。

大屏的控制分析：開關。功能設計：供電電源通斷。

矩陣的控制分析：信號切換。功能設計：重現矩陣控制面板功能，先選擇切換模式，再選擇輸入信號，然后選擇輸出信號，最后確定執行。

步驟3：控制程序的編寫。

DEFINE_DEVICE//定義設備串口

DEFINE_EVENT//定義事件

—DATA_EVENT//通訊參數設置

—BUTTON_EVENT//功能實現

（2）無線觸摸屏

無線觸摸屏是一個預先編存有控制軟件的人機對話平臺，通過連接中控主機進行觸摸屏程序的下載、修改和上傳。觸摸屏軟件具備直觀的圖形界面，可實時反饋操作結果與設備狀態。無線觸摸屏與中控主機通過無線路由器進行信號傳輸，以廣播方式進行顯示和管理，省去了原來復雜的操作過程。

4.顯示單元拼接

（1）顯示單元組合

表3　圖像切換功能控制指令集表

尺寸選擇主要考慮因素有：拼接單元尺寸越大則拼縫越少，越能提高視覺整體感。大尺寸簡化了安裝、調試和維護過程，可相應節省拼接的周邊器材。尺寸過大會造成費用顯著提高，且存在拼接方式不靈活的問題。經過實際對比分析，選用的拼接單元光源為高壓水銀燈，分辨率為1400×1050，尺寸為720mm（寬）×388mm（高）×345mm（厚），整屏尺寸為4320mm（寬）× 1164mm（高）×345mm（厚）。

大屏以18塊60in背投箱作為拼接單元，按3行6列模式進行組合，配合相關外圍設備（框架、支撐、底座和線纜等）經一體化拼接組成。拼接單元采用模塊化的箱體設計，標準化、模塊化的拼接單元和積木式的拼接方式能保證大屏整體的牢固性和緊湊性。拼接單元安裝基座高度定位在800mm，從會議桌到大屏的觀看距離大于3m。

為使圖像跨屏顯示時畫面連接處無“斷裂”現象，對拼接單元位置需進行精確調整定位，使相鄰顯示單元滿足在同一平面要求。為保證DLP大屏整體的亮度及顏色均勻一致，需對大屏的某些顯示單元進行亮度和顏色的調節，使顯示單元之間的顯示效果最大程度地趨于相同。

（2）信號及控制

拼接單元配有一塊D2數字信號卡用于接收來自矩陣和視頻處理器的圖像信號，信號可以從矩陣直接輸入大屏顯示（直通顯示），也可以經拼接處理后再輸入大屏進行顯示（拼接顯示），實現顯示形式的多樣化。顯示單元的2個RS232串口進行輸入和輸出的互相串接，利用中控進行集中控制。

大屏配有專用控制軟件，通過基于TCP/IP協議的軟件實現對大屏的控制。軟件具有直觀的中文圖形操作界面，通過簡單的操作便可實現對大屏的開關，窗口和模式管理，信號自動檢索、分類和選擇，矩陣切換和網格處理等功能，并可顯示大屏信息及操作記錄。系統運行如圖2所示。

圖2　系統運行示意圖

三、功能與特性

提供異地會商、重點防洪工程視頻監控及多媒體信息顯示功能，為會商人員提供一個高清化、智能化的信息展示與互動平臺，滿足對大屏顯示內容的實時動態管理要求。

1.圖像的高清顯示

全數字信號處理技術保證信號無失真處理，將優質的畫面送至大屏。支持多路畫面的實時高清顯示，多屏拼接時顯示窗口的分辨率為拼接單元分辨率的累加，此時多屏作為一個高分辨率、大尺寸的邏輯顯示屏，全屏分辨率為8400×3150。

2.良好的兼容性

支持多種視頻輸入模式，對復合視頻，能做到NTSC/PAL制式自適應；計算機（VGA/DVI）信號能支持多種不同分辨率，支持不同制式信號的同時顯示與管理。

3.切換的高效性

可實現異地會商、重點防洪工程視頻監控、計算機、藍光播放器等多路、多種信號的快速切換，信號切換過程無延遲和丟幀現象。

4.顯示的靈活性

每路輸入都可在屏幕上的任意位置移動與縮放，突破了以往以屏為單位的縮放模式，把多屏視為一個邏輯上的整體，此種方式有利于顯示更多的信息，是大屏顯示最明顯的優勢之所在。

5.操作的便捷性

通過中控這一集成化的綜合管理平臺，實現對所有接入設備的管理。具備預案管理功能，可預先編存程序、設置常用的顯示模式，通過無線觸摸屏可以一鍵化實現對信號源和顯示方式的控制，大大提高了對會商室內各種設備進行集中統一管理的效率。

6.控制的多樣性

實現硬件控制和軟件控制、本地控制與遠端控制的組合。

混合高清矩陣信號切換可通過水晶按鍵面板操作，RS485擴展鍵盤操作，利用RS232串口連接到控制電腦進行操作，還可通過中控控制。拼接處理可采用基于網頁瀏覽器的控制，也可通過中控直接調用預先設定好的拼接模式。

7.應用的安全性

（1）硬件設施的安全。中控多管理的所有受控設備均外置電源，使中控主機、觸摸屏等內部精密敏感的控制電路及端口免受高壓電路串電、短路的危險。

（2）軟件應用的安全。中控應用程序可設定密碼保護，可設定不同的使用者進入頁面的權限。大屏應用軟件通過用戶編輯功能實現對用戶及密碼的管理，可以對用戶進行添加、修改和刪除。既方便了應用管理，也提高了應用的安全性。

8.系統的擴展性

（1）接入設備的擴展。配置的矩陣型號可擴展為72路輸入/輸出，為新增設備留有擴充空間。可靈活配置信號類型及通道數量可變的輸入輸出板卡，以便靈活匹配不同的信號類型。

（2）控制功能的擴展。考慮將來拓展功能的需求，預留控制端口，滿足紅外、繼電器、RS232/422/485和傳感器等多種控制需要。

四、結語

以DLP大屏為依托的淮委科研基地異地會商系統自建成以來，歷經全國水利廳局長會議、南水北調東線設計回訪會等多次重要應用，目前已成為異地會商、重點防洪工程視頻監控、多媒體信息顯示和講座報告等應用的綜合展示平臺。今后應充分利用其完善的硬件資源，在滿足現有使用功能的基礎上，在雨情、水情和工情的實時監測，重要閘壩水庫的監控等方面不斷拓展覆蓋范圍，使實時視頻圖像的采集、傳輸和顯示應用得到進一步的擴展，使各類現場實時圖像得以清晰流暢地顯示。可以預見DLP大屏將更加廣泛地應用于防汛工作，不斷發揮其使用效益■

（作者單位：淮河水利委員會通信總站233001）