拼接屏系統在廣播融媒體播控中心的應用

袁長建 江蘇省廣播電視總臺

1. 引言

近年來，隨著廣播電視行業的不斷融合發展，各廣播電臺以音頻信號 IP 化、基礎設施 IT 化等技術為支撐，進行融媒體播控中心的建設。江蘇廣播電視總臺統籌廣播傳統業務和新媒體業務的生產、匯聚、共享和多終端分發，改變以往分散的監控模式，向統一監控、綜合調度轉變，形成廣播融媒體運作的新業態，發揮傳播效益最大化，既提升傳統業務又支撐新媒體業務，形成深度融合的技術體系。

拼接屏系統廣泛應用于廣播電視播控中心、指揮中心、調度大廳等宣傳、監控、展示場所，拼接屏幕墻能夠以最簡明直觀的形式展示各類音視頻信號的監控、數據交匯、視訊會議、調度指揮、信息發布等功能。對廣播融媒體播控中心而言，拼接屏系統起到關鍵作用。本文從拼接屏系統的技術架構、功能特點、建設需求、系統設計、功能展示等幾個方面介紹了江蘇廣播融媒體播控中心拼接屏系統的設計與實施。

2．拼接屏特點

2.1 拼接屏種類

目前主流采用的拼接屏有 LCD 拼接屏、DLP 拼接屏、小間距LED點陣屏。

（1）LCD拼接屏

目前各大廠商 LCD 液晶拼接屏都基本轉向 LED背光的窄邊液晶拼接屏的生產，本文中所指的液晶拼接屏全部都是指LED窄邊液晶拼接屏。雙邊拼接目前比較主流的是3.5mm、1.8mm 拼縫的產品。主流規格有46英寸、55英寸、60英寸等。

（2）DLP背投拼接屏

DLP 背投拼接屏由于其光源和發展階段的不同，粗略分為UHP光源、LED光源、激光光源三種類型。UHP光源就是俗稱的燈泡，由于其燈泡壽命相對于其他兩種光源來說使用壽命短、維護成本高，目前其市場正逐漸被LED光源和激光光源所取代。LED 光源DLP由于不使用色輪，其維護成本相對較低。隨著第二代色輪的應用壽命大大增加，激光光源DLP正不斷擴展其市場。目前生產廠商一般都有多種光源的產品，但是往往都主推一種產品，或LED光源或激光光源。主流規格有50 英寸、60英寸、70英寸等。

（3）小間距LED點陣屏

小間距 LED 點陣屏的一個重要特點就是亮度高，其屏前亮度最高可以達2500cd/m2，目前幾乎沒有同類產品可以和其比較屏前亮度。但是在室內，亮度太高不適合人員長時間觀看，必須選配高性能、高成本的驅動IC調整其亮度，使其不失灰階，兼顧人眼舒適度和畫面清晰度，所以一般小間距LED點陣適合在較遠的距離上觀看。

表1 主流拼接屏比較

價格方面看，小間距 LED 成本最高，其次是DLP，成本最低的是液晶。

亮度方面看，亮度是 DLP 拼接單元的弱項，以亮度高著稱的小間距LED面臨過亮問題，液晶在亮度水平上顯得更為適當，適合超大顯示畫面應用。

對比度指標，小間距 LED 是最高的，DLP 拼接單元和液晶相比差距不是很大。

分辨率指標，雖然小間距 LED 一直在突破，但是依然不能和DLP拼接、液晶拼接抗衡。

反應速度指標主要針對動態畫面的拖尾問題。這是液晶最顯著的弱項之一。

色彩范圍指標，小間距 LED 是天然的廣色域產品。DLP拼接和液晶則取決于采用何種光源。

色彩分辨率指標是色彩范圍在對比度指標上的實際觀看體驗，代表了顯示器最終還原色彩的能力。整體上，小間距LED憑借色彩和對比度的雙重優勢，必然是最優的技術，DLP拼接和液晶拼接比較，液晶更好一些。

刷新頻率是有效抑制屏幕畫面閃爍感的關鍵指標。LED屏的刷新頻率一般都很高，DLP也可以達到60-240HZ的水平，液晶多數是60-120HZ的水平——都超過人眼分辨極限。

點缺陷是指顯示設備出現壞點、亮點、暗點和色道的概率，這方面DLP拼接幾乎難以見到點缺陷，液晶產品也可以控制到極好的水平。相比而言，有效控制點缺陷是LED屏的主要技術難點之一，尤其是隨著像素間距的縮小，控制難度成幾何級數增長。

耗材和顯示核心壽命指標，這方面液晶的壽命優勢最為明確，整體可達10萬小時；DLP拼接光閥可達10萬小時的壽命；LED屏的燈珠單元可能很快需要更換，較為理想的LED屏也可達到數萬小時的壽命。

單元厚度方面，液晶具有天然的優勢；DLP 拼接的背投技術則是天然的弱勢；小間距LED目前雖然已經超薄化，但未來的進步空間不是很大。

縫隙的視覺干擾強度指標，小間距 LED 屏無明確可視縫隙。而DLP拼接的縫隙控制水平已經達到0.5毫米的物理極限，不過由于背投屏幕自身的天然厚度和邊框結構，反而使其可視的光學縫隙難以下降到1毫米或者以下的更低水平。液晶拼接目前最小縫隙是1.8毫米。

拼接單元邊框脆弱性指標主要由邊框部分的“組成”與精密度決定。DLP拼接的邊框只是起到精確固定背投屏幕的作用，功用簡單，結構更為簡單。相比而言，小間距LED和液晶的邊框都有數據行線的分布，液晶邊框還要承受更多的支撐性作用，因此最為脆弱。

工程空間成本對于一些用戶是一個大問題，因為這些用戶的房間比較而言并不大、沒有為DLP拼接等這類厚重的顯示工程留有足夠空間。這時候，小間距LED和液晶的超薄就可以發揮更大優勢。尤其是在2×2、2×3等的小面積拼接墻中，液晶視頻墻對空間的占用幾乎類似于普通電視機，可以達到最佳的空間效果。

工程散熱是大尺寸顯示系統長期穩定工作的必然要求。在這方面，液晶因為它的低功耗和低功耗密度，優勢更為明顯；小間距LED雖然也具有低功耗密度的特點，但總體功耗更高一些；DLP拼接單元功率總量雖然不是很高，但具有功率密度高的特點。同時，散熱要求高的小間距LED和DLP產品系統噪聲要更高一些。

工程精度需求是指單元安裝過程中，對于支撐結構精度、支撐結構應力變形的適應能力等方面的要求，以及安裝工程師的精細操作水平的要求。這一點往往與縫隙大小和邊框的應力承受能力有關。比較而言，小間距LED的安裝更為方便；而1.8液晶的脆弱性與單元尺寸達到55英寸的大顯示面積決定了其安裝必須小心翼翼；背投自身的結構和支撐特點、邊框的應力承受性、同等顯示面積單元數量規模決定了在同等縫隙下，DLP拼接的安裝最為簡單。

工程維護成本的產生有多方面，包括穩定性、耗材、調試、灰塵處理等等。液晶產品在這方面的優勢比較明確。液晶產品自身高封閉性、高穩定性的特點，對單元內置散熱需求更低的優勢、零耗材的成本優勢都決定了液晶視頻墻具有更好的可維護性。需求耗材的DLP拼接、單元個體壽命差異較大的小間距LED拼接都可能增加后期工程維護的開支。

綜上所述，從實用性、功能需求、性價比以及后期維護成本等各方面綜合考量，江蘇廣播融媒體播控中心選用的是小拼縫LCD拼接屏。

3．建設需求

3.1 總體概況

江蘇廣播融媒體播控中心大屏顯示系統由 LCD拼接屏、大屏拼接處理器、大屏控制終端及其它輔助軟硬件產品組成。實現多種格式的視頻信號在大屏顯示系統上動態綜合顯示。LCD主大屏采用3（行）×8（列）共24臺55英寸LCD液晶顯示單元拼接安裝；側大屏采用3（行）×2（列）共6臺55英寸LCD液晶顯示單元拼接安裝。大屏顯示系統的主要信號源為計算機顯卡信號和視頻信號，內容包括廣播播控中心各類信號的彩條監控、動態流程圖、電視信號、視頻直播流、系統設備狀態、攝像頭視頻監控、動環監控、融媒體數據以及動態圖文信息等內容。

拼接處理器支持 HDMI、VGA、HD-SDI等視頻輸入接口，滿足4路SDI、24路HDMI、8路VGA信號輸入、滿足不少于34路HDMI/DVI/SDI（根據屏幕輸入接口而定）信號輸出；支持單屏、跨屏、疊加、縮放、漫游、多畫面分割以及整屏等顯示方式；支持自定義場景，具有不少于4組場景模板，支持各場景間的一鍵切換；支持OSD顯示，可在拼接屏上添加和編輯底圖、邊框、字幕等圖文信息，并能夠對圖文信息的字體、顏色、大小、位置、透明度進行調節。

3.2 建設原則

（1）安全性：采用廣播級的產品，確保系統適應7×24小時安全穩定工作。

（2） 實 用 性： 滿 足 HD-SDI、HDMI、DVI、VGA、復合模擬等信號顯示。

（3）先進性：采用先進的LED背光源、使用先進的顯示技術，保證信息顯示的清晰、逼真、明亮。

（4）易維護性：LCD拼接屏顯示單元應采用前維護方式，便于更換、維修和日常清潔。

（5）靈活性：信號可以根據需要靈活切換和展示。

（6）可擴展性：采用機箱結構冗余設計，輸入輸出信號板卡須具有良好的可擴展性。

（7）協調性：項目布局合理、整體格調統一。

4．系統技術方案

4.1 系統架構

屏幕墻系統設計架構見圖 1。

圖1 屏幕墻系統設計架構

廣播融媒體播控中心大屏顯示系統由 24 臺主屏幕墻拼接屏、6臺側屏幕墻拼接屏、1臺85英寸電視及拼接處理系統組成，信號源包含播出綜合監測站、彩條機信號、總局可視化對講系統、新媒體數據、制播網監控、覆蓋監控、大藍鯨直播流、總臺視頻信號源、融媒體演播室信號源、動環監測系統等組成。所有信號源均可通過拼控系統靈活調度顯示在主屏幕墻、側屏幕墻、會議室電視上。

4.2 物理架構

拼控系統連接見圖 2。

圖 2 拼控系統連接

（1）拼控機箱輸入板卡為：SDI IN?1 張、DVI IN?8張、VGA IN?1張，共計40路輸入信號。（注：每張輸入/輸出板卡可支持4路信號同時輸入/輸出）

（2）拼控機箱輸出板卡為：SFP OUT?6張、DVI OUT?2張，共計32路輸出信號。其中24路SFP輸出至3?8主屏幕墻；6路DVI輸出至2?3側屏幕墻；1路DVI輸出至二樓會議室85英寸電視機。其中SFP OUT為 24主 +3備；DVI OUT為 7主 +1備，以便后期維護，避免重復布線。

圖 3 主屏幕墻供電系統

（3）拼接控制器最多可以插入4個電源模塊，拼接控制器前面板有電源指示燈，指示電源狀態。

大屏機柜主備 PDU 供電分別來自 UPS4 和播出電1。針對主屏幕墻供電，搭配三套電源機箱平均分配電源，保證主/備其中一路斷電后，主屏幕墻依舊能正常工作。

三套電源機箱分別從主 PDU/備 PDU 輸入各三路交流電，每套電源機箱由4個800W電源模塊組成，安全輸出功率為3200W，當主備路電源斷其一路時，其電源機箱系統平均分配至四路直流電源輸出口給到主屏幕墻進行1環3，如圖3所示：直流電—17—9—1—2。以此類推至主屏幕墻24塊屏幕完全環接。

4.3 工程學空間設計

設計屏幕最佳位置要遵循以下原則：

（1）垂直25度原則

圖4 屏幕墻工程學空間設計圖

人眼觀看某一物體時，視線夾角≤ 25 度時不需要抬頭低頭動作，為最宜，滿足人體工學設計，長時間觀看不會造成脊柱疲勞，此時距屏幕的距離可視為最近觀看距離，即控制臺距屏幕的最近距離。

（2）水平視線原則

人眼的水平視線與投影屏幕垂直可獲得最佳的屏幕觀看效果，對于拼接大屏以最底一層屏幕的中位線作為基準。人體坐姿水平視線的高度一般為1.2米左右，讓拼接大屏最底一層屏幕的中位線距地面盡量接近這個高度為宜。

根據垂直 25 度原則和水平視線原則，結合空間結構，廣播融媒體播控中心的主屏幕墻設計為3行8列55英寸超窄邊液晶拼接屏，最下一層屏幕底邊距離地面1.3米，值班人員座位距離屏幕5.4米，滿足最佳觀看距離。

5．大屏展示方案

5.1 信號源匯聚

1）拼控輸入

2）監控系統：HDMI線 (18根)

（1）各直播室主前、主后、備前、備后4個彩條信號監測；

（2）中一系統、墊樂系統、網上廣播信號、一播四系統、全媒體演播室、異地直播室、各轉播信號等與安全播出相關的彩條監測；

（3）總控播出鏈路圖及機柜監測；

（4）時鐘信號顯示；

（5）播出鏈路中的設備狀態監控及設備間動環監控；

（6）各播出機房及備份機房的動環信息、李沙育圖、頻譜圖、延時前后信號對比、視頻監測等信號；

（7）融媒體導控間、配電間、設備間的動環信息、視頻監測；

3）視頻信號 SDI線（4根）

（1）總臺演播室信號

（2）融媒體演播室信號

（3）總臺電視技術部電視信號

4）其他 HDMI線（11 根）

（1）總局可視化對講系統(1根)

（2）靈活調度展示(2根)

（3）覆蓋網監控（1根）

（4）制播網監控（1根）

（5）新媒體數據：包括大藍鯨live及社區數據、客戶端性能數據監控、視頻直播信號、用戶中心整體信息、大藍鯨實時數據運營分析、網絡空間實時防御等（6根）

（6）冗余備份（3根）

5）拼控輸出

（1）去主屏幕墻：24+3根光纖

（2）去側屏幕墻：6+2 DVI線

（3）去二樓會議室電視：1DVI線

圖 5 類型化監控場景

5.2 展示方案

屏幕墻展示分為日常模式、重要保障期模式、參觀模式、夜班模式等場景，通過拼控軟件一鍵切換，類型化監控場景的設計實現了系統、資源、業務流程的智能化管控，提升了資源利用效率，推進了技術保障的集約化運行。

6．結束語

拼接屏系統是廣播融媒體播控中心系統的重要組成部分。江蘇廣播融媒體播控中心拼接屏系統的設計與建設推進了廣播多個媒體業態的融合生產、集中調度，同時為實現江蘇廣播與電視技術體系的融合及總臺整體運行效率、傳播效果最大化創造了條件。