DLP背投大屏幕无缝电视拼接墙技术方案.docx
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DLP背投大屏幕无缝电视拼接墙技术方案
DLP背投大屏幕无缝电视拼接墙技术方案．
上海仁置光电设备有限公司
2008年2月
第一章大屏幕系统概述5
一.概述5
二.技术规范和标准5
三.系统设计原则6
1.技术先进性6
2.系统可靠性6
3.系统经济性6
4.系统兼容性6
5.系统可扩展性7
6.设计的人性化7
7.系统的长期可用性7
第二章系统设计8
一.系统组成8
1.大屏幕显示墙8
2.大屏拼接控制器8
3.矩阵切换器9
4.控制软件及配套设备9
第三章系统连接说明及系统结构图10
一.系统连接说明10
1.多屏拼接处理器RanchNet2000信号处理10
2.RGB矩阵切换器信号处理10
3.视频矩阵切换器信号处理11
4.RGB信号分配器信号处理11
5.RanchNet3.0控制终端11
二.DLP显示系统连接图12
第四章系统总体功能13
一.系统显示功能13
二.复合视频信号13
1.经图形控制器的复合视频信号13
2.直通的复合视频信号14
三.网络显示方式15
四.RGB信号显示16
1.控制器的RGB显示方式16
2.直通的RGB显示方式17
五.混合显示18
第五章系统硬件设备功能及技术特性19
一.RANCHCUBE-120CDLP背投单元19
1.背投单元的技术特点19
2.背投单元的生产19
19
投影显示芯片DLP片3最新高端3.
4.DarkChip3技术22
5.亮度和色彩调整电路CCA?
22
6.高端氙灯技术23
7.亮度均匀性24
8.色彩扩展功能25
9.超广角非球面短焦镜头25
10.独特的散热防尘设计26
11.投影灯泡采用专用的散热风道；26
12.ChristieNET主显示器控制器软件26
13.精密的独立6轴光学调整机构27
14.LED背板故障状态指示功能28
15.内置图像处理器特点28
16.屏幕材质选择29
17.箱体防震设计30
18.背投单元性能指标34
二.多屏拼接控制器RANCHNET200037
1.多屏网路拼接控制器的技术先进性37
2.强大的图形计算能力38
3.超强的扩展能力38
4.RGB输出39
5.视频输入39
6.RGB输入40
7.冗余电源40
8.网络型控制器41
9.多操作平台支持功能41
10.遥控多鼠标功能42
11.多屏网路拼接控制器技术参数42
三.RGB、视频矩阵切换器及RGB信号分配器44
1.RanchMaxRGBHVMATRIX8*8RGB矩阵切换器44
2.RanchMax视频矩阵切换器MATRIXAV16*1646
3.RancMaxRGB信号分配器48
第六章大屏幕综合管理软件49
一.软件系统主要功能49
二.软件系统架构及功能模块介绍51
三.软件操作界面52
1.用户操作界面52
第七章大屏幕系统设备清单55
第八章系统综合阐述57
一.系统的安全可靠性57
1.控制系统的双冗余设计57
2.关键部件的双冗余设计57
3.系统的可扩展性57
第九章系统及人体工程模拟图59
59
组合屏正面图.一．
二.垂直视角分析图（半增益）59
三.水平视角分析图（半增益）61
第十章系统安装环境要求62
一.箱体结构及承重62
二.设备功耗62
三.装修建议63
四.控制室环境要求63
五.地面要求65
六.照明条件65
七.出入口条件66
八.机柜及线缆规格66
九.对于消防系统的要求67
十.连线方式67
十一.专用工具67
十二.专用工具表67
第一章大屏幕系统概述
一.概述
本技术方案提供的大屏幕投影显示系统是根据用户需求的大屏幕组合显示系统而设计的。
它将国际最卓越的三片DLP高清晰度数码显示技术、投影墙无缝拼接技术、多屏图像处理技术、多路信号切换技术、网络技术、集中控制技术等的应用综合为一体，形成一个拥有高亮度、高清晰度、高智能化控制、操作方法先进的大屏幕投影显示系统。
整套系统的硬件、软件设计上已充分考虑到系统的安全性、可靠性、可维护性和可扩展性，存储和处理能力满足远期扩展的要求。
二.技术规范和标准
本系统方案遵循相关的严格国际化标准，从设备的选型、系统设计、设备运输及安装、售后服务等，特别遵循以下标准：
?
IEC——国际电工委员会标准
CE——欧洲统一标准?
UL——美国安全材料实验室标准?
IEEE——美国电气电子工程师协会?
?
ISO——国际标准化组织
FCC——美国通信委员会标准?
ANSI——美国国家标准委员会?
EIA——电子工业协会标准?
?
3C——中国产品强制认证标准
GB——中国国家标准?
《远动终端通用技术条件》（GB/T13729—92）?
?
《计算机场地技术条件》（GB2887—89）
《地区电网电调自动化设计规范》（DL5002—91）?
《不间断电源设备》?
（GB7260—87）
《电子计算机机房设计规范》（GB50174—93）?
《电气装置安装工程接地装置、施工及验收规范》?
（GB/T50169）
《以太网通讯标准》（IEEE802.3）?
）92—GBF232（?
《电气装置安装工程施工及验收规范》
三.系统设计原则
1.技术先进性
大屏幕投影显示系统作为大型显示终端，必须确保系统的技术先进性，即应采用能体现现代最先进的计算机技术、通信技术、控制技术与显示技术发展水平的设备和冗余设计技术，只有这样才能适应当今计算机技术与应用系统飞速发展的要求。
作为目前国内技术领先的指挥中心，应采用具有前瞻性的最先进技术与设备，保证大屏幕投影显示系统在投入运营后的技术先进性，这一点尤为重要。
2.系统可靠性
大屏幕投影显示系统作为综合的显示平台，必须具备非常高的安全可靠性，能满足24/7长时间连续不间断运行的应用，尤其是在突发事件指挥或其它重要应用时，必须保证系统99.9%以上的利用率。
因此，整个大屏幕投影显示系统在产品设计、制造工艺、系统设计、售后服务等方面都需按安全可靠性原则进行。
在系统设计中,重点考虑的是系统各重要部件的平均无故障时间。
3.系统经济性
在满足用户使用要求的前提下,使用最少的初期投资是需要重点考虑的问题。
因此,选用性能价格比高的设备是满足系统经济性的重要条件,同时系统的实际运营成本也是需要关注的因素。
4.系统兼容性
大屏幕投影显示系统应具备良好的兼容性。
要求系统支持各种通用计算机网络协议与操作系统，系统内各设备间及系统与其它系统间能理想对接，对图形图像能实现透明传输。
5.系统可扩展性
可适应监控需求不断发展的需求,大屏幕显示系统应满足可扩展的要求,大屏幕投影单元和控制系统均应采用模块化的设计思想。
6.设计的人性化
大屏幕投影系统是显示设备,良好的显示效果是大屏幕投影系统设计的最值得关注的问题,这一方面要求选用的设备具有较高的技术指针,另一方面,系统设计要充分利用人体工程学原理,重点考虑显示系统的合理视角范围,以达到最佳的显示效果。
同时,大屏幕显示控制软件应具有人性化的设计,体现简单好用的原则。
7.系统的长期可用性
大屏幕系统具有维护成本高的特点,在选择设备供货商时,供货商的售后服务能力是非常值得重点考虑的。
选择在国内具有重要部件生产基地,具有售后服务能力的供货商对保证大屏幕系统的长期可用性具有决定性的优势。
第二章系统设计
一.系统组成
1.大屏幕显示墙
方案:
由6面120″3片DLP一体化背投单元RanchCube-120C组成，组合方式为2×3，单屏分辨率为1400×1050，整屏分辨率（1400×3）×（1050×2）＝4200×3100；整屏显示面积为7315mm×3658mm
?
核心部件为TI公司最新的3片0.95英寸SXGA+DMD（120寸单元），12度偏转角
?
美国Christie公司原装生产的最新型3片DLP投影机芯（DarkChip?
）
美国Christie公司的350~500W氙气光源灯泡?
?
内置图像处理器，可实现不依赖外部图形控制器的图像分割，整屏显示
高增益复合树脂屏幕?
无缝拼接组合方式，物理拼缝小于0.8MM?
?
投影箱体采用侧维护设计，节省了500MM背投空间。
2.大屏拼接控制器
为仁置公司自主开发的专业工业级控制器RanchNet2000；
路视频叠加输入9?
4路RGB计算机输入?
2路网络计算机信号输入，并可以同时显示多路网络信号?
?
任意多路基于UNIX操作平台系统的计算机信号输入，以X-Window的方式上屏显示，并可以同时显示数路，在同一操作界面操作，刷新速率基本做到实时
3.矩阵切换器
包括RanchMax?
8进×8出RGBH矩阵和16进×16出视频矩阵各一套。
4.控制软件及配套设备
为仁置公司自主开发、具有自主产权的RanchControl3.0软件
第三章系统连接说明及系统结构图
一.系统连接说明
整套拼接显示屏由6台投影单元组成，按2行×3列进行拼接。
1.多屏拼接处理器RanchNet2000信号处理
通过RanchNet2000多屏拼接控制器，可以连接2路100M计算机以太网络，配置4路RGB输入端口，用于接入RGB矩阵输入的4路非直通的模拟RGB信号，配置的9路视频输入用于连接视频矩阵输入的9路复合视频信号。
RanchNet2000多屏拼接控制器的6路DVI-I数字信号接口（附带DVI-I到模拟RGB转换接口）分别连接组合屏的2×3共6个显示单元。
所有局域网的信号只要和多屏拼接控制器RanchNet2000在一个网段内的话，而且在HOST端（需要显示的网络信号）安装了RanchControl3.0控制软件，该终端的图像就能够通过TCP/IP的协议传输到RanchNet2000,然后通过RanchNet2000显示到大屏幕上。
2.RGB矩阵切换器信号处理
通过8进8出的RGB矩阵切换器，最大可以同时输入8路的RGB信号，同时输出8路的RGB信号。
输出的8路信号中可以输出4路模拟RGB信号到RanchNet2000的4路RGB输入接口，这4路输入的非直通RGB信号可以在大屏幕的任意位置放大、漫游，且可以和输入的视频信号或计算机网络显示信号实现任意叠加。
另外，可以输出6路模拟RGB信号到投影单元的内置图像处理器的RGB输入接口，这6路的RGB信号可以以MxN的方式以单屏为单位放大缩小。
3.视频矩阵切换器信号处理
通过16进16出的视频矩阵切换器，最大可以同时输入16路的复合视频信号，输出16路的复合视频信号。
输出的16路复合视频信号中可以输出6路视频信号投影单元的内置图像处理器,该6路视频信号可以以MxN的方式以单屏为单位放大缩小。
另外，可以输出9路的复合视频信号可以输入到到多屏拼接控制器。
该9路视频信号可以在大屏幕的任意放大、漫游，同时可以和输入的任何信号实现任意叠加。
4.RGB信号分配器信号处理
由于使用现场的显示终端（RGB信号源）为台式机，只有一路的VGA信号输出接口，单需要通过输出到本地的显示器及矩阵切换器的输入接口上，故在显示终端及RGB矩阵切换器间增加了1进2出RGB信号分配器，通过分配器可以从显示终端上输出1路RGB信号，在通过RGB信号分配器同时输出2路RGB信号，分别输入到本地显示器和RGB矩阵切换器上。
若施工现场需进行直通或非直通显示的计算机RGB信号源与监控大屏幕系统的距离过大造成信号衰减而信号放大器型数量。
RGB信号放大器设备时，在现场增加的RGB需增加．
5.RanchNet3.0控制终端
在控制室里用户自备了一台PC机，作为RanchNet3.0大屏幕控制软件的控制中心.在该台控制PC里安装有2路的RS232控制串口,2路控制串口分别连接RGB矩阵切换器、视频矩阵切换器和显示单元的串口（6台显示单元的232串口以菊花链的方式互相串接）。
二.DLP显示系统连接图
第四章系统总体功能
一.系统显示功能
本系统能显示多路复合视频信号、计算机和工作站显示信号，将图文信息集成显示在高分辨率、大面积的大屏幕上。
大屏幕显示系统的背景（没有外部显示信号投入时）
大屏幕显示系统的背景桌面非常类似于普通计算机的显示桌面,不同的是大屏幕显示系统的桌面具有极高的分辨率,2×3的120英寸大屏幕显示系统的分辨率可以高达4200×3100。
当然,系统桌面的颜色或背景也可以根据用户的要求进行随意的更换。
二.复合视频信号
1.经图形控制器的复合视频信号
本系统的图形控制器配备有9路复合视频信号输入接口。
用户所有的复合视频信号均通过复合视频矩阵，然后通过视频信号分配器接入图形控制器,经图形控制器处理后以窗口方式投上大屏幕。
这些视频输入窗口都可以同时显示于6面120寸大屏幕。
视频窗口可以实现单屏显示、任意大小显示、整屏漫游、任意缩放等显示功能同时可以和输入的任何信号实现任意叠加，并且可以实现视频图象的分组切换、巡检、预案显示等功能。
视频信号经控制器的窗口显示模式
2.直通的复合视频信号
本系统的每台RanchCube-120C投影单元均配备了视频输入接口，令每面单屏都带有1路复合视频输入（CompositeVideo），通过该视频输入接口，可以在不通过外置图形控制器的情况下经过复合视频矩阵直接输入视频信号，并在组合屏上以屏幕为单位显示最多6路视频图象（实际数量取决于矩阵提供的视频
输入数量），图象格式支持NTSC/PAL/SECAM制式并且可以实现图象的分组切换、巡检、预案显示等功能。
通过投影单元内置的图形处理器,直通的复合视频信号除了可以单屏显示以外,还可以以显示单元为单位实现多屏共同显示同一幅图像的功能。
如1×2,2x2,1×3等方式（即M×N）
视频信号的直通显示模式
三.网络显示方式
网络计算机信号显示的分辨率仅决定于计算机本身的分辨率，可以将局域网上的多路网络计算机信号，以窗口的形式在大屏幕上显示出来，显示色彩多达16M色。
来自用户计算机网络上任意一台计算机或工作站的高分辨率图形信号，都可同时在大屏幕上显示出来。
其显示位置、大小、组合方式同样在单一集成操作界面上用鼠标进行控制，也可以实现单屏显示、任意大小显示（无级缩放）、跨屏显示、整屏漫游等。
使用这种网络显示方式，则计算机的数目和分辨率、计算机所在位置、是否连到了RGB接口上等问题都已不存在，其同时显示的数目、刷新速度视网络带宽、网络拥塞程度不等，一般100M网可以同时显示20路左右，并且刷新速度都可达到每秒18桢以上,16M真彩色显示，真正达到高分辨率真彩显示。
而且通过网络的传输的方式,可以把HOST端（图型工作站）的高分辨率的图像可以原封不动的传输到大屏幕上（传统的处理方式市需要把高分辨率的图片放到图形拼接控制器本地上工作,这样的处理方式会极大的占用处理器的系统资源,而RanchControl3.0的TCP/IP的网络处理方式可以尽量不占有多屏拼接处理器的系统资源）,按照2*3的大屏幕拼接墙的显示叠加分辨率,最大可以在CLIENT端（拼接墙）上通过TCP/IP的传输显示高清晰画面.其工作的方式就是把大屏幕拼接墙作为运行高分辨率的图形工作站的虚拟显示屏,将用户运行Windows操作系统的网络PC受显示器分辨率限制显示不出来的图像传输到拼墙上快速完整显示。
可以实现显示计算机的选择、屏蔽、调用、显示方式变化、与任意应用程序的集成调用等，所有这些操作都可以在单一的集成操作界面上完成。
这是其它网络显示软件远远无法比拟的，如市面软件PCAnyWhere
为16（或256、16M）色、全网通为256色，且调用等操作需要随机跑到几处进行，包括对需被显示的对应网络计算机进行操作，极其烦琐、低效、落后。
而且最大也只能传输1280*1024分辨率的图片.
网络信号的开窗口显示模式
四.RGB信号显示
1.控制器的RGB显示方式
在经控制器的RGB显示方式中，是将计算机显示卡输出端口的VGA（中间通过RGB矩阵）直接连接到图形控制器的RGB信号输入端口，即将图形控制器的RGB输入端口和大屏幕显示墙作为自己的显示器来使用，其优点如下：
由于采用硬件直接连接，计算机信号显示的刷新速度、色彩、分辨率只与计算机显示卡和控制器RGB输入端口的设置有关，而与具体运行的软件无关，可以实现实时、无延迟的显示。
此显示也可以实现单屏显示、任意大小显示（无级缩放）、跨屏显示、整屏漫游等。
经控制器RGB显示方式的特点：
?
高的分辨率：
RanchNet2000可以达到1600×1200@85Hz，
RGB输入信号的可扩展：
RanchNet?
2000可以同时接受最多16路RGB信号（本次方案配置了4路RGB），并可以同时显示，大大降低了系统的复杂性，并极大地提高的系统的可靠性、系统控制的简洁性和显示效果。
经过处理器的RGB信号显示模式
2.直通的RGB显示方式
本系统的RanchCube-120C投影单元都配备了1RGB输入接口和1路DVI-D输入接口，通过RGB输入接口，可以在不通过外部图形控制器的情况下（经过RGB切换矩阵）直接输入计算器显示信号并在组合屏上以屏幕为单位显示计算机RGB图像。
通过投影单元内置的图形处理器,直通的计算器RGB信号除了可以单屏显示以外,还可以以显示单元为单位实现多屏共同显示同一幅图像的功能。
如1×2,2×1,2×2,2×3等方式（即M×N方式）。
通过矩阵的直通RGB显示模式
五.混合显示
上述多种显示方式可以同时混合显示于大屏幕上。
混合显示模式
第五章系统硬件设备功能及技术特性
一.RanchCube-120CDLP背投单元
1.背投单元的技术特点
仁置光电RanchCube-120C特点：
?
采用美国Christiie公司最新型的3片DLP投影机芯，卓越品质的保障；
箱体式单元设计，采用侧维护设计，节省了500mm背投空间；?
?
箱体式单元设计，可任意拼接组合，适应和可扩展性好；
采用美国TI公司最新型SXGA+,12O偏转角DMD?
芯片；?
?
模块式设计，可方便的进行维护和维修工作；
采用无框架屏幕构造，实现只有0.8mm的物理拼缝?
?
采用双层无反光增后型复合树脂幕，热膨胀系统降低80%.
内置画面处理器，可在无外部控制器的情况下实现图像拼接；?
?
内置色彩平衡调节电路，并采用内置三基色、内置白平衡、外置白平衡三段式调节方式，最大限度保证拼接单元间的亮度和色彩一致
?
平均无故障时间（MTBF）大于80000小时；
?
六轴调整：
采用独特设计的六轴调整装置，更容易实现图像几何、光学投影机接缝的调整；
2.背投单元的生产
本方案提供的投影单元制造商----上海仁置光电设备有限公司在上海建立了大屏幕投影单元生产基地。
上海仁置光电设备有限公司是国内DLP投影单元生产商之一。
仁置公司严格按照ISO9001系列质量管理体系的要求进行生产管理和品质管理。
3.最新高端3片DLP投影显示芯片
RanchCube-120C采用美国TI公司最新的0.95寸12ODDR三片DLP技术。
SXGA+&3片DLP显示芯片是目前背投拼接领域非常高端显示芯片，显示信号长宽比例为4:
3，显示信息量为1400×1050=147万像矢量地图，GPS、GIS如精致的超高分辨率信号，可以显示细腻、应用这款高物理分辨率的光学引擎，素。
．
高分辨率电力SCADA图形等。
DLP（DigitalLightProcessor数码光处理技术）是在投影显示的一种革命性技术，根据美国Texas
Instruments公司开发的数码微镜（DMD）设计而成。
DLP具备三种主要优点。
DLP固有的数码性质能达成全无雪花的精确影像质素，灰度比例与彩色重播更佳，同时也可使DLP位于数码影视投射结构的最后一环。
DLP的效率较液晶显示（LCD）技术更高，因为它采用DMD反射原理工作不需要极光。
最后，微镜紧密间隙令投射的影像产生更细致的无缝画面，解析度更高。
目前的DLP技术主要分单片DLP和三
片DLP。
?
单片DLP
技术利用一个色轮来产生全彩色投影图像。
色轮是由一个红、绿、蓝滤波系统组成，它以60Hz的频率转动。
在这种结构中，DLP工作在顺序颜色模式。
输入信号被转化RGB数据，数据按顺序写入DMD的SRAM，白光光源通过聚焦透镜聚焦在色轮上，通过色轮的光线然后成像在DMD的表面。
当色轮旋转时，红、绿、蓝光顺序地射在ＤＭＤ上。
色轮和视频图像是顺序进行的，所以当红光射到微镜上时，镜片按照红色信息应该显示的位置和强度倾斜到“ON”，绿色和蓝色光及视频信号也是同样工作。
人体视觉系统集中红、绿、蓝信息并看到一个全彩色图像。
通过光路中的透镜装置，在DMD表面形成的图像可以被投影到大屏幕上。
在机芯内部的消耗品出了灯泡外，还有个关键原器件分色轮也是需要关注的易耗件，由于分色轮在工作时是以7200RPM的速度高速旋转的，不可避免的出现内部的电机马达逐步老化的现象，而且色轮表面的有机涂层也会随着UHP灯泡发出的紫外光线的影响而逐步老化，从而导致画面的色差及失真，一般MTBF（平均无故障时间）约为12000H。
?
三片DLP
技术结构相对于单片DLP而言，并不是利用分色轮产生彩色图像，而是需要三个DDP控制芯片分别为三个DMD芯片处理数据。
在三片结构中，视频和图形数据是通过一系列信号处理芯片来进行数字化处理，来实现比例缩放、去隔行、图像增强和噪声抑制功能。
完成这些处理后，红、绿、蓝的数据被分别送到三个DDP控制芯片中实现数据格式变换，然后送到DMD芯片。
三片结构利用聚焦光学器件和一系列的内部反射棱镜以及彩色分光棱镜的组合结构，来引导光源发出的白光，并通过滤光产生红、绿、蓝三原色光线投射到DMD芯片上。
DMD芯片把光线反射
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