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03技术方案液晶拼接屏
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液晶拼接屏

电竞虎:

液晶拼接屏

大屏显示系统设计

大屏显示系统不仅包含用来视频图像显示的大屏显示部分,还包括解码控制等产品,本章重点介绍大屏显示系统中的大屏显示部分,其中以介绍LCD大屏和DLP大屏为主。

大屏显示系统建设的总体目标是:系统充分考虑到先进性、可靠性、经济性、可扩充性和可维护性等原则,建成一套采用先进成熟的技术、遵循布局设计优良、设备应用合理、界面友好简便、功能有序实用、升级扩展性好的液晶大屏幕拼接系统,以达到满足大屏幕图像和数据显示的需求。

1.1                      大屏显示系统结构

根据前章视频综合平台的设计,大屏拼接系统能与视频综合平台无缝对接,获得最佳效果,下图为大屏显示系统结构图

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图1.                      大屏显示系统结构图

整个大屏系统可以分为以下几个部分:

u                      前端信号接入部分

的大屏显示系统支持各类型信号的接入,如模拟摄像机、高清数字摄像机网络摄像机等信号,除接入远端摄像机之外还能接入本地的VGA信号及DVD信号以及有线电视信号等,满足用户所有信号类型的接入。

u                      解码、控制部分

前端摄像机信号接入视频综合平台之后,可由视频综合平台对各种信号进行解码和控制,并输出到大屏显示屏幕上,并可通过在控制主机上安装的拼接控制软件实现对整个大屏显示系统的控制与操作,实现上墙显示信号的选择与控制。

u                      上墙显示部分

大屏显示系统支持BNC信号,VGA信号,DVI信号,HDMI信号等多种信号的接入显示,通过控制软件对已选择需要上墙显示的信号进行显示,通过视频综合平台可实现信号的全屏显示,任意分割,开窗漫游,图像叠加,任意组合显示,图像拉伸缩放等一系列功能。

1.2                      系统组成

1)                      显示屏

配置LCD屏或DLP评,根据需求选择尺寸,9块,工程专用,设备具备足够的亮度、使用寿命、稳定性。

2)                      支架底座

支架底座支撑固定液晶工程屏。LCD液晶屏需配置9个模块化框架,3个基座;DLP屏需配置3个基座。

3)                      视频综合平台

1套,视频综合平台拼接处理器支持多屏幕信号拼接、漫游、叠加控制设备。

4)                      视频传输线

9条,将高清视频传输到液晶屏上面显示。

1.3                      系统功能

整个大屏显示系统以频综合平台作为拼接控制单元,视频综合平台支持多种视频输入、输出业务板,同时提供高速网络接口,接入本地局域网,可以接入前端网络摄像机的网络视频数据、模拟视频信号、其他业务系统计算机显示信号或网络远程桌面,通过视频综合平台内部拼接控制功能,利用视频综合平台强大的数据处理能力,实现图像的拼接和漫游操作。视频综合平台提供DVI、HDMI等多种高清数字输出接口,连接大屏拼接显示系统,实现多种视频信号的高清输出显示。

高清显示功能见“6.3主要效果展示”。

1.4                      LCD大屏

1.4.1                      LCD大屏介绍

LCD是液晶显示器(Liquid Crystal Display)的简称,它利用了液晶的电光效应,通过电路控制液晶单元的透射率及反射率,从而产生不同灰度层次及丰富色彩的靓丽图像。 液晶是一种介于固体和液体之间的特殊物质,它是一种有机化合物,常态下呈液态,但是它的分子排列却和固体晶体一样非常规则,因此取名液晶,它的另一个特殊性质在于,如果给液晶施加一个电场,会改变它的分子排列,这时如果给它配合偏振光片,它就具有阴止光线通过的作用(在不施加电场时,光线可以顺利透过),如果再配合彩色滤光片,改变加给液晶电压大小,就能改变某一颜色透光量的多少。

液晶层中的液滴都被包含在细小的单元格结构中,一个或多个单元格构成屏幕上的一个像素。在玻璃板与液晶材料之间是透明的电极,电极分为行和列,在行与列的交叉点上,通过改变电压而改变液晶的旋光状态,液晶材料的作用类似于一个个小光阀。在液晶材料周边是控制电路部分和驱动电路部分。当液晶显示器中的电极产生电场时,液晶分子就会产生扭曲,从而将穿越其中的光线进行有规则的折射,然后经过第二层过滤层的过滤在屏幕上显示出来。

目前,LCD液晶显示单元常用的尺寸有46寸、47寸、55寸、60寸等,它可以根据客户需要任意拼接,采用背光源发光,物理分辩率可以轻易达到高清标准,液晶屏功耗小,发热量低,且运行稳定,维护成本低。LCD大屏单元组成的拼接墙具有低功耗、重量轻、寿命长、无辐射、安装方便快捷、占用空间较小等优点。

1.4.2                      LCD大屏亮点

1)                      高亮度

常规电视、电脑显示器等显示设备亮度值介于250300cd/m²之间,液晶拼接屏的亮度值介于450800cd/m²之间。高亮度保证了画面显示质量,可以更加真实反映出信号源的画面质量。

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普通显示方案               高端显示方案

LCD高亮度对比图

2)                      高对比度

液晶拼接屏的对比度高达2000145001。高对比度可以更有效的凸显画面本身的层次感,画面过度更显细腻,有助于观看者有效捕捉到画面中的每一个细节。

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普通显示方案               高端显示方案

LCD高对比度对比图

3)                      快速响应

真正8ms响应时间,有效消除画面的拖尾现象,画面更加流畅,更佳的适应高速动态画面显示。

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普通显示方案         高端显示方案

LCD快速响应对比图

4)                      超宽视角

水平、垂直178°的超宽视角,站在任意角度观看视觉效果均保持良好。卓越的显示性能在组成超大拼接大屏幕墙时显示效果尤佳,有利于用户处于各个角度看到一致的图像效果。

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普通显示方案       高端显示方案

LCD超宽视角对比图

5)                      超窄边结构

液晶拼接屏双边综合拼缝仅为3.5-5.3mm

6)                      DCDI技术

液晶显示单元采用高端图像处理芯片,可实现移动画面边缘并且可调节每个像素周边应该插入的像素点,即DCDi (Directional Correlational Deinterlacing)技术,利用该技术可以做到每个场景中的所有像素点总是和周围的像素点相统一,即使是在图像边缘的像素点的填充上也能做到合二为一从而消除图像边缘的条文或锯齿状的东西。

DCDi技术

普通显示方案        高端显示方案

LCD DCDI技术对比图

7)                      超窄边结构TrueLife™真色增强技术

采用高端显示芯片来加强图像高频的质量,利用其TrueLife Enhancement技术来识别图像的细节转换,如皮肤细纹,斑点或头发。这些细节的处理使得画面看起来更清晰更生动。避免了传统的peaking filter技术所带来的点、锯齿、干扰等问题。

真色增强技术

普通显示方案               高端显示方案

LCD真色增强技术对比图

8)                      动态自适应降噪技术

采用的高端显示芯片利用动态自适应降噪技术来减少点,同时又不产生污点,真实的还原了图像原有的面貌。

动态自适应降噪技术

 普通显示方案               高端显示方案

LCD动态自适应降噪技术对比图

9)                      串色抑制技术

串色抑制(Cross color suppression)利用动态检测器技术来有选择性的对静态画面进行短暂滤波,并利用图像存储技术对被要求存储的色度进行存储。使用此技术后,在颜色交错变化的场景:如平铺的屋顶,交叉图案的衣服,树叶场景等,不再出现多余的杂色。

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普通显示方案                  高端显示方案

LCD串色抑制技术对比图

1.4.3                      LCD大屏效果

LCD大屏效果展示图如下:

67寸DLP 3×4

注:效果图仅供参考

LCD 3×4

注:效果图仅供参考

DLP 3×4

 

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注:效果图仅供参考

1.5                      视频综合平台主要功能

1.5.1                      多种输入/输出

1)支持网络编码视频输入、VGA信号输入,数字矩阵交换和网络IP矩阵交换输出。

2 支持DVI/HDMI/VGA接口输出,整机最大支持256D1/128720P/641080P解码输出;BNC整机最大可支持1792D1/896720P/4481080P的解码能力。

1.5.2                      解码上墙

1)支持实时视频解码上墙,用户可以用鼠标直接拖拽树形资源上的监控点到解码窗口中,完成该监控点实时视频的解码上墙处理。

2)支持历史录像回放视频解码上墙,用户可查询前端设备或中心存储录像,并将播放的录像视频直接拖拽到解码窗口中,立刻进行该监控点当前回放视频的解码上墙功能。

3)支持动态解码上墙云台控制功能,在监控点实时视频进行解码上墙时,用户对解码窗口进行选中后,点击云台控制操作盘进行云台控制操作。

4)支持多画面分割,解码窗口支持多画面分割,能够支持14916等多种分割模式。

1.5.3                      拼控管理

1)支持大屏拼接功能,系统支持模数混合矩阵接入,能够实现模数混合矩阵解码板大屏拼控功能,通过鼠标框选的方式,快速的将多个独立的解码窗口拼接成一个大屏,适用于高清画面等需要重点监控的视频。

2)支持开窗漫游功能,整机满配最大可实现448个漫游窗口显示,漫游窗体图像可以叠加和自由调节位置和大小,满足更多用户个性化图像解码上墙的需要。

1.5.4                      报警上墙

1)支持单屏报警上墙,用户可以在独立的监视屏或拼接大屏中进行报警上大屏配置,当计划内的报警产生时能够在配置的大屏中进行报警上墙功能,整个配置可按监视屏配置多个报警,各个监视屏可独立配置。

2)支持报警场景切换,用户可以单独配置一个报警场景,当该报警场景上配置的报警触发时,电视墙自动切换到报警场景中,并进行相应的视频解码上墙显示。

1.5.5                      超高分辨率显示功能

1)支持PGISGISCAD等高分辨率矢量图类的地图及图片实现高分辨率上墙显示; 支持至少一亿分辨率像素的图像实现上墙显示,地图、软件提供至少每秒10帧的显示效果,视频提供至少25帧显示效果。

1.5.6                      级联扩展功能

1)视频综合平台可通过功能模块进行扩展,实现各种视频接入的业务需求,同时视频综合平台可扩展智能视频分析业务,实现各种智能视频分析功能,如跨线检测、流量统计、进入区域、物品放置拿取等。

2)支持多台视频综合平台进行级联扩展,扩展模式可采用光纤级联板或IP网络扩展方式。使用光纤级联板将多台视频综合平台进行连接,传输非压缩视频数据,保证了视频的高质量和控制的低延时。

1.6                      主要效果展示

1.6.1                      单屏显示

组合大屏的每个单元单独显示一路视频画面,每个单元的视频信号可以任意切换(显示效果如下图所示)。

单屏显示

单屏显示示意图

1.6.2                      整屏显示

整个大屏显示一路完整的视频图像,显示的图像可以是复合视频(PALNTSC)、VGARGBBNCS-VideoYPbPr/YCbCrDVI/HDMI

整屏显示

拼接显示示意图

1.6.3                      任意分割组合显示

以一个屏为单元可任意14916路画面分割显示。

任意画面分割

分割显示示意图

1.6.4                      图像叠加漫游

可以将任意一个或者多个信号叠加到其他信号之上显示,并且可以随意移动,进行漫游。

图像叠加

叠加显示示意图

1.6.5                      图像半透明混合处理

可将任意一个信号叠加到其他信号(地图)之上,图像透明度可调,即可以看到实图像又不覆盖其他信号。

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半透明显示示意图

1.6.6                      图像拉伸

可将一个信号在整个屏幕墙上随意缩放。

视频缩放

图像拉伸显示示意图

1.6.7                      LOGO/OSD显示

在不占用视频输入的情况下,可通过网络在任意单元上以任意大小显示任意多幅静止图像,也可以是LOGO信息或地图。可在任意单元任意位置显示适量字库文本信息,文字透明度可调。

OSD叠加

OSD显示示意图

1.6.8                      网络抓屏

可通过网络将远端电脑的操作界面投射到电视墙上(例如将客户端操作投像到大屏显示)

网路抓图

网络抓屏显示示意图

1.7                      视频综合平台亮点

1.7.1                      全面的高清监控应用

由于受到成本的限制,高清在视频监控行业一直未得到有效地应用。而现在芯片技术及压缩算法的发展,高清的视频监控产品逐渐兴起,并立刻受到了视频监控重要应用领域的重视,如公安、交通、司法等。视频综合平台集成了高清视频监控系统应用中高清编码、高清数字矩阵、高清图像输出、高清图像多级级联控制等功能,实现了高清视频监控从采集、传输、编码、切换控制到显示的全面应用。

高清视频监控的应用具有显著的优势:

1)                      图像清晰度更高、细节更加清楚

传统的标清分辨率的图像对于多数的监控场景,基本上无法对细节进行分辨。而当发生案件时,从录像资料中很难对监控现场涉案的人员、物品准确认定,不具备很好的对侦破工作的指导性和法律质证能力。在一些重要的监控场所,应采用高清摄像机获取高清晰度的监控画面,更能清楚地呈现监控原貌。

2)                      监控目标覆盖范围更广、提高监控效能

在传统的标清监控技术构架下,为了保证监控的覆盖率,尽可能的减少监控死角,需要安装部署相当规模数量的监控摄像机,监控系统规模不断扩大,从几百路向成千上万路甚至数十万路的规模发展。如此规模庞大的监控资源,在同一时间里却只有极少部分能够得到实时的监控,而绝大多数监控图像被无差别的记录保存下来,从而形成了海量级的视频录像数据资料。而这些规模庞大的录像资料中也仅有极少部分因可能与某些已知的事件相关联而被备份以外,其他的录像信息则不断的被新的录像数据所覆盖。这就是典型的传统监控系统大规模、高成本、低效率的建设应用现状。

在高清监控技术构架下,单台高清摄像机能够相当于几台普通摄像机的监控覆盖面,且图像分辨率更高、信息量更丰富,因此采用高清监控可以非常有效的缩减系统规模,节省传输链路和设备,从而减少总体建设成本,高清监控技术将推动视频监控系统建设应用向着集约化、效能化转变。

3)                      高清摄像机能实现数字PTZ功能

高清摄像机不仅提升了图像清晰度,使得数字PTZ功能得以体现,也就是在整幅大图像中对某个局部细节进行放大或移动。而且这种大范围整幅图像监控拍摄,不会错过监控范围内的任何情况,给日后的调阅查证提供了有效手段。同时由于数字PTZ方式没有机械移动部件,设备也更经久耐用。

4)                      有利于图像识别和智能视频分析的应用

图像识别和智能分析技术一直未能得到业界普遍期待的大规模应用,主要原因是识别的精确度离用户的期待还有不小的差距,而图像的分辨率则是影响识别精确度的主要因素。

1.7.2                      无阻塞双交换背板

视频综合平台采用无阻塞背板设计的数字视频高速交换总线和千兆以太网交换总线。数字视频高速交换总线用于传输非压缩的视频数据,保证视频的低延时和高质量的性能,以太网总线用于传输编码后的视频数据,实现视频数据的存储、预览、回放等应用。

无阻塞背板设计如下图所示:

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图2.                      视频综合平台双交换构架

双交换技术的特点:

1)                      支持模拟、数字和网络视音频信号的接入,通过视频综合平台实现视音频信号的大规模集中处理和应用;

2)                      模拟信号经A/D转换后进入高速交换总线和编码处理,通过高速交换总线,进行视音频信号的矩阵切换和信号无损级联;通过编码芯片编码后进入以太网交换总线,实现视频图像的网络传输和视频存储等应用;

3)                      数字信号直接进入数字高速交换总线和编码芯片,实现数字视音频信号的矩阵切换和信号无损级联;通过编码芯片编码后经以太网交换总线实现网络视频图像传输和视频存储等应用;

4)                      网络信号通过以太网总线经解码芯片解码后,切换输出显示。

1.7.3                      高性能编解码能力

视频编解码的核心技术是视频压缩算法、SOCDSP+ARM)和FPGA技术。DSP用于对音视频编解码处理, ARM运行嵌入式Linux OS及应用程序,管理各种外设接口,负责数据通信;FPGA主要用于对高清视频接口标准数据与DSP之间进行适配处理。

视频综合平台采用高性能编解码芯片,DSP拥有足够的资源对高清图像数据进行编码运算,能实现高密度的4CIFHD720P1080pUXGA 200万高清图像的25帧编码H.264视频编码。

1.7.4                      支持模块化功能组合

视频综合平台采用插拔式模块化、机架式设计,由主机箱(含交换背板)、主控板、冗余电源、插拔式散热模块、级联扩展板、各类视音频输入输出业务板等组成,用户可以安装功能要求灵活配置,也能满足未来功能扩展升级和系统改造的需要。 

视频综合平台的模块化典型组成如下图所示:

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视频综合平台支持业务子板的热插拔,即可以在视频综合平台正常工作时,对子板进行插拔操作,从而提高了视频综合平台的扩展性、灵活性以及对故障的及时恢复能力。

1.7.5                      支持多业务接入和平台级集成

视频综合平台支持当前视频监控系统各类业务的接入,包括模拟视音频监控、IP视音频监控、数字视音频监控,支持标清到高清视频监控的应用。

视频综合平台支持大型平台的接入和管理,实现各种应用功能和增值业务。

1.7.6                      高可靠性

视频综合平台参考ATCA (Advanced Telecommunications Computing Architecture 高级电信计算架构)设计,具备电信级稳定性和可靠性,关键模块冗余设计。

电源适配器采用双整流模块,每个模块可以提供最大800W的输出功率,每个模块都可保证视频综合平台的正常运行;同时,在机箱上采用双电源模块接入,保证了视频综合平台运行的可靠性和稳定性。

1.7.7                      易扩展性 

视频综合平台可通过功能模块进行扩展,实现各种视频接入的业务需求,同时视频综合平台可扩展智能视频分析业务,实现各种智能视频分析功能,如跨线检测、流量统计、进入区域、物品放置拿取等。

支持多台视频综合平台进行级联扩展,扩展模式可采用光纤级联板或IP网络扩展方式。使用光纤级联板将多台视频综合平台进行连接,传输非压缩视频数据,保证了视频低延时和高质量。

1.7.8                      快速部署

视频采用视频综合平台能更快速地完成系统的安装、调试和部署,保障项目实施的进度,减少项目实施风险,降低施工和管理成本。

 

 

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2020-03-17
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