[拼接交互显示系统的设计方法] 拼接屏显示系统

《[拼接交互显示系统的设计方法] 拼接屏显示系统》由会员分享，可在线阅读，更多相关《[拼接交互显示系统的设计方法] 拼接屏显示系统（9页珍藏版）》请在装配图网上搜索。

1、拼接交互显示系统的设计方法 拼接屏显示系统 摘要：经过对现有技术的介绍和分析，提出了创新的设计方法，在保持通常拼接显示系统的性能基础上满足用户对超高分辨率、刷新率和可交互性等要求。本文论述了大型拼接显示系统设计的关键技术，即主从处理器技术、快速压缩解压技术和触摸方法。该系统方案是成功的，并含有较大的应用发展前景。关键词：触摸屏；交互显示；主从处理器中图分类号：TN141 文件标识码：BDesign of Interactive Display Wall SystemLU Ru-xiAbstract: This paper introduced innovative design techniq

2、ues by stating and analyzing the existing technologies, these new techniques meet the requirements such as extra high resolution, frequency and interactive while retaining the performance of general display wall system. This paper stated the key technologies of large-scale stitching display system,

3、which are the technologies of structure of main/subordinate processors, fast encoding/decoding technology and touching method . The system is proven successfully and has broad application and development prospects.Keywords: touching screen; interactive display; main/subordinate processor伴随可视化信息内容不停扩

4、大，高端可视化信息显示的实现难度也越来越高。大屏幕拼接显示系统中需要集中处理、控制和显示信息的接入数量和种类不停增加，拼接显示系统的规模也伴随信号源的增多而不停扩大，致使负担信号处理的拼接显示处理器工作负荷不停加大，系统的信号处理和控制、拼接显示能力和系统的安全全部将面临着新的挑战。有些小型拼接显示系统还需要有交互功效。怎样利用和分配系统资源，合理减轻系统负荷，满足大信息量集中、实时刷新的显示需求，提升系统整体的稳定性，是拼接交互显示系统设计的工作目标和任务。1拼接显示系统的基础结构本文包括的拼接显示墙是指用NM个DLP背投显示单元组成的拼接显示墙。其中显示单元能够对输入的视频信号或电脑RGB

5、信号进行全屏显示或局部放大显示，大部分还有信号输出功效，这么能够独立工作。为了方便起见，用户能够配置一台控制器。拼接显示系统是指包含由拼接显示墙、拼接显示处理器和拼接显示控制器等组成的系统，用户能够选购视频切换矩阵、RGB切换矩阵。图1是22单元组成的拼接显示系统，拼接显示处理器输出4个显示通道给4个单元形成桌面显示信号，拼接显示控制器能够开窗显示用户电脑信号，DVD信号能够直接送到拼接显示墙上，并在任意位置以任意大小的矩形区域显示出来。另外，2个DVD信号先送到拼接显示处理器并和桌面信号进行叠加后再送给拼接显示墙显示。2大型拼接显示系统的关键技术PC计算机的桌面分辨率受限于计算机显示卡或显示

6、器个体的分辨率指标。因为单台PC的PCI插槽有限，其地址资源也有限，因此单台PC机驱动不宜超出32个显示通道。现在，PC显示通道采取了AGP或PCIE的高速传输方法，不过通道数目相当有限，只有14个。因为用户的新需求，我们要寻求桌面分辨率超出一般计算机桌面分辨率上百倍的计算机结构及其实现方法。因为显示卡存放容量是有限的，而且需要经过PCI等完成读写操作，速度较慢。对于32列4行的拼接显示系统，每个单元分辨率1,024768，累计100,663,296像素，或100M像素32位颜色，占用400MB存放器。实际上，考虑到网络传输速度也有限，还要进行数据压缩并传送给显示处理器显示，根据以下要讨论的压

7、缩方案需要另外开辟2倍的存放空间用于数据压缩，累计需要1,200MB的存放空间。即使现在最好的显示卡也远远达不到这个要求的。CPU经过PCI访问外部内存的速度只有33MHz32位的访问速度，即每秒132MB；而CPU直接对内存操作时，对于333MHz DDR内存，一次读写操作能够进行64128位，其速度是每秒2,664MB，为PCI传输速度的20倍。为了克服以上障碍并实现以上需求，我们的技术突破方案1是经过在计算机内存开辟巨大的内存空间虚拟显示卡的存放空间，并编制对应的显示驱动软件实现虚拟显示卡的功效，除此之外，还要设法让WINDOWS操作系统能够认可这是正当的显示卡操作。在这个基础上我们创新

8、设计了主从处理器结构，由一台主处理器完成巨大桌面显示信息，并进行显示数据分块压缩，再经过快速网络发送给多个从处理器，又称显示处理器。因为含有技术创新，因此申请了中国创造专利。3处理超高分辨率图像传输的方法现在图像压缩技术已经发展成熟，不过在超高分辨率应用场所下均不能满足要求。即使压缩效率很高，不过带来的问题是速度相当慢。比如，我们从试验中知道，对于1亿像素的图片，用JPG压缩一次要花约10s，用MPEG4压缩技术则不能实施，我们来测算一下：因为用PC机压缩，其速度不如高速DSP，因此用高速DSP来测算。对PAL制720576视频的压缩刷新率为每秒30帧。1亿像素相当于241个720576，因此

9、刷新率为30/241，即每秒帧，或说每8秒钟才完成1帧的压缩。深入分析发觉很多详细的压缩方法，如移动预计、行程编码等，均无法采取。我们创新设计了一个实用的快速压缩解压措施2。该措施中服务端采取的是帧内压缩和帧间压缩的方法，其帧内压缩机制关键是进行帧内相邻像素的比较，比较方法很简单，不需要象MPEG算法那样进行DCT编码变换。本创造的帧间压缩机制实际采取的是增量比较的措施，即目前帧和上一帧像素的比较，只对改变了的数据进行处理并压缩，这种比较压缩机制不需要进行预计编码、运动赔偿等活动，因此很简练明快，压缩速度也得到了大幅提升。抛弃了传统帧间压缩方案中复杂的计算方法，降低了计算机的资源占用率；使用端

10、采取增量刷新的方法进行图像显示，只对改变的部分进行刷新，即假如局部改变就只进行局部刷新，可使远程桌面的刷新速度得到大幅提升，同时可大大降低计算机的系统资源占用率。该创造经过相当数次试验后证实其应用结果最好。我们设计了2个版本，一个是通用的版本，命名为VlinkExpress软件，另外一个是专门对主从处理器而设计的VlinkExpress软件模块版本。全球第一款专用于拼接显示系统的远程网络显示软件VlinkExpress面世以来一直保持行业领先的地位，该产品的推出，改变了大屏幕系统网络显示只能依靠其它领域的远程控制软件的尴尬局面，并使得网络信号显示速度提升到靠近实时的速度，突破了传统网络抓屏软件

11、在大屏幕这一特殊领域应用的速度极限。我们将含有创造专利的VlinkExpress技术用于大型应用服务器和主从处理器构架，发挥了其主要的作用，我们能够把几千万像素的大型显示应用在应用服务器运行并把显示结果送到从处理器，再由多个从处理器送到拼接显示墙显示。4大型拼接显示系统的特点有了以上设计方法,我们成功设计了100M像素特高清楚巨屏显示系统，该项目结果经过了由两名院士牵头组成的教授组的判定，其中四项技术取得了国际领先水平的判定结论，2021年取得广东省科技进步一等奖。在这次判定会现场，我们采取265拼接显示系统进行了完美的性能演示。该系统的特点是含有全屏幕高分辨率单一逻辑屏的显示能力，并含有多用

12、户灵活分区应用的功效，不论是单一逻辑屏应用还是分区应用，均可实现快速同时显示。站在这个巨屏显示系统面前每个人全部会感到无比的震撼力。所述的单一逻辑屏是指，如此大的显示墙看成一个超大型显示器，在WINDOWS XP操作系统的支持下任意使用这台巨型显示器，实施应用程序，打开很多个输入的视频信号和RGB信号监控窗口，全部图像内容全部能够在任何位置以任意大小矩阵区域显示。所不一样的是，这种显示器的显示分辨率比通常的显示器高达100多倍。我们可依据大型显示系统的功效划分需求，允许安装多个主处理器对整个显示墙进行分区使用；当用户随时需要时，能够启用一台专门的主处理器立刻接管整体显示墙的控制。依据用户要求，

13、我们也能够常常改变显示分区。为了用户安全运行，我们已经设计支持对主处理器和应用服务器在线冷备份或热备份，一旦某个主处理器或某个应用服务器出现故障时，切换到事先准备好的对应备份机运行。为了满足愈加灵活的应用需求，我们设计的从处理器能够同时接收多个主处理器或多个应用处理器的显示任务。这么的实现方法，能够使用户愈加方便地对大型显示墙的任意分区。5拼接显示系统的交互方法用户在通常显示器上安装触摸屏就能够和PC机进行交互使用。而对于拼接而成的显示系统要实现交互功效就不轻易了。我们率先在拼接显示系统上实现了触摸写字功效，为拼接显示系统提供了创新的交互方法：大型智能交互触摸屏的设计和实现3。图2是拼接交互显

14、示系统的演示情况，它是由13单元，每个单元对角线长127cm组成的拼接交互显示系统。我们已经实现了由33，每个单元对角线长153cm组成的拼接交互显示系统，显示面积为366274cm2。该系统不但能够实现触摸功效，还能够进行书写等操作。6 基于DLP背投的拼接显示技术伴随LED和激光光源的推出，使得亮度、对比度、寿命和功率有了大幅度提升，为DLP投影机的发展带来强劲的生机。使用红、绿、蓝激光光源产生愈加锐利的色彩。对比度提升一倍；灯源的寿命提升到26万小时，而现有的灯泡的寿命为6,0008,000小时；开机的时间缩短到7秒钟，而现有的灯泡的开机亮度稳定时间为1分钟以上。LED光源的DLP背投影

15、产品能够和PDP和LCD媲美。又因为LCD的拼缝宽度为30mm，PDP的拼缝宽度为5mm，而我们的DLP显示单元的拼缝为，因此PDP和LCD替代DLP成为拼墙显示单元的可能性很小。所以，基于DLP背投的拼接显示技术将在一段时间内还有很大的发展空间。即使有朝一日PDP、LCD显示器或其它新的显示器能够成为拼接显示单元，我们的很多设计方法一样能够采取。7拼接显示系统的关键性能指标系统规模，显示单元总数如81个，即327组成，每个显示单元对角线为152cm，长宽百分比为4：3，1台主处理器和9台从处理器，每台负责33个显示单元；信号源输入数量，如RGB接口81个，视频81个；输入信号叠加层次，如3个

16、RGB信号和4个视频信号。输入信号切换速度，如2s；全墙桌面显示逻辑分辨率，如6,000万像素；全墙图片显示刷新时间，如2s；每个显示单元的亮度，如900ANSI流明，对比度，如1,700:1；每个显示单元的亮度和颜色均匀性，如95；全墙各单元之间的亮度和颜色均匀性，如90；全墙各单元之间的亮度和颜色调整的自动化程度，如半自动。全墙分辨率及刷新率性能测试。我们常常使用WINDOWS 2021或XP的屏幕保护时选择贝塞尔曲线，测试结果为每秒1020帧。以上是拼接显示系统的主要指标，是用户评定拼接显示系统性能的主要依据。设计实现包含很多技术内容，这里不宜展开叙述，以后有机会再做交流。8总结伴随微电

17、子的技术水平和计算机的性能不停更新，用户需求也不停提升，我们必需不停创新，不停开发和利用最新的技术，改善我们的设计，尽可能满足用户的新需求。近几年来，拼接显示系统的市场容量一直保持30以上的增加速度，超出32个显示单元的大型显示系统用户需求越来越多，尤其是2021年，到现在为止我们生产销售如此之大的拼接显示系统已经比去年同期大幅增加。今年销售的拼接显示单元总数估计增加40，将连续6年保持我国市场拥有率第一。经过多年的发展经验和技术积累，大屏幕拼接显示系统产业在中国的发展变得越发成熟起来，伴随整个行业的不停完善，用户和企业的发展也逐步变得理性起来，而作为推进大屏幕拼接显示系统产业发展的中坚力量，我们必需充足发挥本身优势、推陈出新，不停研究开发出适合于时代发展时尚的世界领先的技术产品，这么才能推进整个大屏幕拼接显示系统产业的健康发展。