1、46寸LED液晶拼接技术方案超窄边大屏幕拼接显示系统 -技术方案 博大精深，睿智于芯 第一章、系统概述1.1 项目概述随着液晶显示技术、嵌入式硬件拼接技术、多屏图像处理技术、信号切换技术等电视幕墙相关技术的发展，新型拼接幕墙在工程应用的终端大屏幕显示设备中得到迅速普及，特别是嵌入式液晶拼接幕墙，虽推出市场的时间不长，但受到了广泛欢迎。液晶拼接幕墙作为金融管理监控系统、平安城市指挥中心、铁路（地铁）、港口、码头监视系统、智能交通管理监控中心、国防或军事监视系统、电力调度监控系统、大型厂矿监控系统、电视台或大型演播中心监视幕墙、大型演出场所背景幕墙、视频会议等信息汇集、处理的关键显示设备，具有将各
2、类计算机模拟/数字信号、复合视频信号、色差信号等在大屏幕上显示，并实现信号的切换、叠加、组合等功能。大屏幕显示系统在信息监控、信息发布及处理中的直观、灵活、可扩充性、网络技术适用性等优势受到指挥中心的肯定和重视。本方案是针对天津大学的应用特点对大屏显示系统进行的精心设计。通过我公司的精心设计将为天津大学建设一套技术先进、功能完善、性能稳定、安全可靠、操作方便、扩展方便的液晶大屏幕显示系统。1.2 设计原则在 “技术先进、性能稳定、功能完善、操作方便、安全可靠、扩展方便”的设计目标下，本方案依据以下原则制订：1) 可靠性高，安全性高，操纵灵活，容易扩展，方便整合 系统采用先进的技术和系统结构，提
3、高系统可靠性和安全性，不会对其他子系统造成安全影响和环境影响。减少故障带来的影响；具备模块设计，具备扩展能力；采用统一的控制管理系统，可以灵活操作。2) 图像显示效果清晰稳定 图像显示效果清晰，屏幕亮度高显示均匀，色彩还原真实，图像失真小，显示稳定性高，使用寿命长，能满足724小时长期连续显示的要求。3) 各种显示信号的接入能力 能够显示Windows、UNIX、Linux等主流操作系统的计算机图像信号，能够显示PAL/NTSC等各种视频信号，通过网络途径，可以实现网络信号显示、高分辨率应用画面和视频图像的显示。4) 统一显示和功能分区显示 整个显示系统可作为统一显示平台整屏显示各种信号，如显
4、示欢迎辞等。同时，可分为多个功能区，各功能区将按照职能需要显示各种信号。5) 统一管理和分区独立管理整个显示系统可作为统一平台进行管理，如在全屏任意位置调用任意信号显示等。同时，各功能区可独立管理，如对所在区域进行开关机、在该区域内调用显示信号。1.3 设计标准BR公司提供的投标方案和工程过程中的所有活动均遵守国家现行的规范与标准（包括但不限于设计、检验、安装等方面），对我国未制定的规范，对应参照国际标准执行。BR公司制造的LCD多屏幕拼接墙系统所采用的产品标准，已被国家标准化行政主管部门遵照中华人民共和国标准化等法律、法规的要求进行审核，准予登记。并且该标准可作为：接受各级产品质量监督检查的
5、依据；产品质量仲裁的依据；贸易活动中质量条款确定的依据。具体设计标准如下： 民用建筑电气设计规范JGJ/T16-92 智能建筑设计标准GB/T50314-2000 工业电视系统工程设计规范GBJ115-87 电气装置安装工程施工验收规范GBJ232-92 视听系统设备互连用连接器的应用GB/T15644-95 视听、视频和电视系统中设备互连的优选配接值GB/T15859-1995 LCD显示屏通用规范(SJ/T11141-1997) LCD显示屏检测方法 机械设备安装工程施工及验收通用规范（GB50231-98） 建设工程施工现场供电安全规范（GB50194-93） 建筑安装工程质量检验评定统
6、一标准（GBJ300-88） 建筑电气安装工程质量检验评定标准（GBJ303-88） 国际电工委员会标准EC 国际标准化组织ISO 专显科技工业协会标准EIA 中国产品强制认证标准（3C） 社会治安动态视频监控系统技术规范（DB33/T 5022004） 视频安防系统技术要求（GA/T367-2001） 民用闭路监视电视系统工程技术规范(GB50198-94) 信息网络数字视频应用系统规范（BJ/Z0001-2003） 信息技术开放系统互连网络层安全协议（GB/T 17963） 电子计算机机房设计规范(GB50174-93） 安全防范工程程序与要求(GA/T75-94) 建筑物电子信息系统防雷
7、技术规范(GB50343-2004)第二章 、系统结构设计2.1 系统的组成根据系统的需求，本方案中液晶屏幕墙系统显示部分由 BR-SLCD46英寸超窄边LED液晶显示器组成，按照3（行）4（列）的拼接方式排列组成，把各种信号源，经过图像拼接处理器的图像拼接处理后输出出，完成高分辨率拼接显示。图像处理器还具有视频、VGA、DVI多种输入接口扩展能力，满足客户的后期设备扩展。整套液晶拼接幕墙显示系统主要由以下几部分组成：1) 拼接框架；2) BR-SLCD46超窄边显示单元（包含嵌入式驱动系统）；3) BR-VP2000图像拼接处理器；4) 显示墙应用管理系统Wallcontrol软件；5) 矩
8、阵、计算机接口、转换器、线缆、底座等周边设备；6) 信号源输出系统。在本项目中，大屏幕系统外围的各种信号源（视频、RGB等）需要接入显示，包括视频监控信号、高清视频会议系统信号（色差分量或SDI端口），以及指挥中心内的计算机信号等等。2.2 系统的规格BR根据现场使用环境、显示信号特点和数量，以及对显示管理功能要求等，结合多年积累的多项工程设计和实施经验，为您提供整套安全可靠的LCD大屏幕显示系统。并且，BR具备完全自主的功能定制开发能力来满足您多样化的需求。本方案提供的LCD大屏幕系统能够提供如下信号接入能力：控制中心LCD大屏幕显示系统由12套46的BR-SLCD显示单元、1套BR-VP2
9、000多屏处理器以及Wallcontrol控制管理软件等组成。整套系统采用最新一代的LCD液晶显示理技术，所有设备均采用模块化的设计，对显示信号的直通接入冗余显示方案，以及分布式信号处理技术，最大程度的提升了整体LCD大屏幕显示系统的可靠性和安全性，并具备良好的显示信号数量的扩展能力。显示单元组成的显示墙体和工业控制结构的处理器均通过了权威部门的安全认证，不会对环境和其他设备造成任何的安全影响。内置信号处理器和外置的多屏处理器相结合的分布式信号处理技术，最大程度的提升了整套LCD大屏幕显示系统的可靠性和安全性，并具备良好的显示信号数量的扩展能力。1）显示单元内置信号处理器在系统中，每个显示单元
10、配备有功能强大的内置信号处理器，12套大屏幕系统显示单元的内置信号处理器能够支持12路直通的复合视频信号输入12路直通的RGB信号输入（分辨率为8006001600120060Hz），以及12路多屏处理器信号输入。通过处理器送入的信号可以实现全屏范围内的漫游叠加。2）多屏拼接处理器BR- VP2000多屏处理器采用开放式模块化结构，可以驱动12套显示单元，并将所有图像通道输出的画面拼接为高分辨率无缝单一逻辑屏。活动视频信号、RGB信号和来自网络的计算机画面等，各类图/文信息均可在此高分辨率逻辑桌面上以开窗口的方式在全屏范围内任意的缩放、移动、漫游、叠加显示，系统支持单屏内16层信号的叠加。通过
11、VP2000拼接控制器中的Video输入接口板和RGB接口板，可以灵活配置显示墙的输入信号数量。输入的信号采用纯硬件方式缩放处理，完全抛弃传统的依赖PCI计算机带宽信号传输方式， 采用高速的信号专用的信号传输总线，图像视窗可任意缩放、任意漫游和叠加，实现视频信号和计算机RGB信号的绝对实时处理显示。同时BR-VP2000多屏处理器还提供IP视频流处理板，可以接入IP数字流媒体视频信号直接显示（可根据需求选配）。通过千兆网络接口，支持多个Ethernet网络连接，使用BR自主研发的NetControl网络显示软件，轻松将多个网络计算机的信号在大屏幕显示墙上进行显示，超高分辨率图形的全屏显示。BR
12、-VP2000多屏处理器采用冗余设计。设备支持在线热更换，以及业务恢复，任意信号处理板卡均支持在不断电的情况下，对其拔板更换而不影响不相关的业务的模块，在更换信号处理板卡完毕后，业务能自动恢复到正常工作状态。3）控制软件通过Wallcontrol控制软件对所有显示信号和显示模式进行各种灵活控制，可以进行单屏显示、跨屏显示、分区显示和整屏显示，支持多用户操作和管理，可以在大屏幕任意位置显示VP2000多屏处理器的各种输入信号，包括视频信号、RGB信号和网络信号，并且可以进行无级缩放和窗口叠加操作；也可以个根据用户的需要设定不同的显示区域，并在指定区域内显示各种信号。通过Wallcontrol控制
13、软件，可以预先设定多组显示模式和显示预案，随时提供调用。4) 外围设备 另外，外部视频输入信号可以通过视频矩阵进行输入输出的切换控制，流媒体视频信号可直接接入VP2000多屏处理器进行处理；外部RGB或高清分量输入信号可以通过RGB矩阵进行输入输出的切换控制。Wallcontrol可以对包括各种信号源、矩阵、摄像机云台及镜头控制器、多功能设备等外围设备进行统一管理和联动，所有的操作均可通过Wallcontrol控制软件通过人性化的图形界面进行统一控制。2.3 系统的结构设计 该大屏幕液晶显示系统主要由液晶拼接子系统,图像处理器，信号源系统以及信号传输系统组成，整个大屏液晶幕显示系统通过高清计算
14、机主机、摄像头等相关信号源将有关应用系统的图文信息显示在大屏幕上。 系统结构尺寸图 1) BR-SLCD46寸超窄边液晶显示单元拼接方式：3（行）3（列）单屏分辨率为：19201080单屏亮度为：450cd/m2单屏尺寸：1023.98x578.57单屏显示尺寸: 1018.08x572.67拼接安装后两屏物理拼缝仅为：5.7mm单屏电源功率：峰值300W,正常200W整体尺寸：3054mm（宽）1817mm（高）2.4 系统的结构拓扑图2.5 系统能实现的功能液晶拼接墙可以根据不同用户、不同使用环境的要求进行个性化设计，可以选择单屏显示、整屏显示、任意组合显示、图像漫游、图像叠加、图像拉伸、
15、多画面、高清底图分辨率显示等功能。 高清底图分辨率显示 窗口的多画面显示第三章、主要设备性能技术指标3.1 BR-SLCD46液晶单元 作为卓越品牌的专业LCD拼接墙系统全套产品的供应商，BR凭借多年来丰富的经验，通过对市场的充分调研和强大的科研实力，提供优质的大屏幕系统全套产品。 博科技自主生产的BR-SLCD屏幕是专业产品液晶屏。它是根据应用于安防、广播电视、医疗、工业及公共媒体发布等领域转业监视器的技术要求而设计和生产的，是继NB、PC以TV之后的LCD产品。其以卓越的显示性能，已经成为人们认同的当前最高端、最理想的液晶监视器显示屏。BR-SLCD液晶屏具有高亮度、 高对比度、更好的彩色
16、饱和度、更宽的视角、可靠性更好、纯平面显示、亮度均匀、影像稳定不闪烁、更长使用寿命等特征。3.2 BR-SLCD46液晶单元参数技术规格拼接边缝：超窄边厂商：三星可视面积(英寸)：46背光类型：LED亮度(cd/)450亮度标称：高亮物理分辨率：1920x1080尺寸(mm)： 1023.98x578.57显示面积(mm)：1018.08x572.67厚度(mm)：39.6点距(mm)：0.53x0.53拼接边缝(mm)：5.7对比度：4000:1可视角度()：176功率(w)：峰值300W,标准200W重量(kg)：15色数：16.7使用寿命(H)：500003.3 BR-SLCD46技术优
17、势BR-SLCD46系列液晶显示系统，是博睿科技2012年推出的专为工程设计的专业化终端显示设备，具有全新大面积、超窄边、LED背光等特点。它是高清晰度超大面积显示系统的整体解决方案，可广泛应用于会议、监控、大堂、教育、娱乐等多种场合技术特点汇总： 46英寸超大面板 5.7mm超窄边拼接效果 最先进的密集型LED光源背光系统 1920x1080高清显示，画质细腻 LED背光色彩还原度好，图像逼真 LED点状超密集分布，背光亮度均匀 节能、环保、无辐射 背光系统无玻璃材料、安全运输 寿命长，长期使用后色彩均匀度好，基本不需维护BR-SLCD46液晶显示单元采用目前最先进的LED背光技术，极大提升
18、了拼接单元的整体显示效果，具有突出的技术特点。LED背光液晶单元终将成为LCD显示单元的主流产品。BR-SLCD46液晶单元的技术优势： 5.7mm超窄边拼接效果46英寸液晶拼接边缝小至5.7mm 46英寸超大液晶拼接单元目前单体边缝最窄的液晶拼接单元 最先进的密集型LED光源背光系统 BR-SLCD46超窄边液晶单元采用最新的LED(发光二极管)点阵光源背光技术。相对于传统拼接单元所使用的CCFL管、投影灯泡、PDP阴极射线管等光源，它具有：发光效率高，发热量低、耗电量低、无辐射、寿命长、体积小、不易破损等突出优点。 LED背光色彩还原度好，图像逼真 LED背光本身的色域比较广，其色彩还原度
19、可达到135%，CCFL色彩还原度一般在80%左右。色彩还原度越好，颜色越真实，图像越逼真。 CCFL和LED背光基础颜色显示效果对比。 节能、环保、无辐射LED背光属于冷光源，没有射线辐射。LED不需要电离气体发光，因此不含铅、汞等重金属，没有环境污染。 LED点状密集分布，背光亮度均匀BR-SLCD46的背光由多个LED组成，多点分布，密集排列。点光源通过专业的透镜散射和光学薄膜投射，形成超均匀的背光光源。屏幕在亮场和暗场显示时，都能真实反映图像的亮度效果。 背光系统无玻璃材料、安全运输LED背光完全是固体的，不象CCFL那样需要长而细的玻璃发光管，因此整单元的机械强度较高，所有器件均不易
20、破损，运输、安装安全度高。 寿命长，长期使用后色彩均匀度好，基本不需维护液晶面板具有高度的颜色统一性，长期使用后，各面板颜色几乎一致，不需要为了保持较好的拼接效果而定时作调色维护。LED背光单元的寿命长达5万小时。目前LED液晶单元是使用寿命最长、最易维护的拼接显示终端。3.4 BR-VP2000系列图像处理器简介 BR-VP2000 系列拼接控制器是一款性能强大的高端图像处理设备，能够在多个显示终端上同时显示多个动态画面，主要用于大屏幕拼接显示系统，是系统的核心显示控制设备。控制器的灵魂是它的处理能力和稳定性，基于计算机体系构架的传统控制器发展至今，性能和稳定性完全取决于它所依赖的计算机，不
21、管传统控制器做多少改良，最多只能算量的积累，难于获得质的提升。 Brillview BR-VP2000系列拼接控制器，颠覆了传统控制器设计思路，彻底抛弃了计算机，打破了锁链，得到的是一片全新的应用空间。BR-VP2000系列拼接控制器采用大规模FPGA 阵列式组合处理构架，全硬件设计，无CPU 和操作系统。控制器集超带视频信号采集、实时高分辨率数字图像处理、二维高阶数字滤波等高端图像处理技术于一身，具有强大的处理能力。控制器采用多总线并行处理机制,能从根本上保证对所有输入视频进行全实时处理，图像没有延迟，无丢帧现象。BR-VP2000系列拼接控制器支持多种视频输入模式,包括复合视频（DVD或摄
22、像头信号），计算机视频（电脑信VGA或DVI）等。其中，复合视频，能制式自适应；计算机视频，能支持目前几乎所有的常见显示分辨率，支持 4096x1536、3072x2304 在内的多种超高分辨率信号，支持用户自定义信号模式，支持 1080P 高清数字视频。控制器提供 RGB/DVI 输出接口，输出格式和分辨率可选。BR-VP2000拥有多种控制方式，包括面板按键、 红外遥控RS232 串口以及以太网远程控制。3.5 BR-VP2000产品技术优势 BR-VP2000技术优势 纯硬件构架 Brillview BR-VP2000 拼接控制器为纯硬件构架，硬件核心为大规模FPGA阵列，无CPU、硬盘
23、、内存等常规计算机配件。系统采用模块化设计,模块数目随输入输出信号的多少而增减。纯硬件构架的控制器，它本身不是一台计算机而是一台专业的图像处理设备，和基于工控机的插卡式拼接器在系统上有本质区别。 多RGB 信号实时并行处理Brillview BR-VP2000 拼接控制器采用先进的高速数字信号多总线并行处理机制，系统给每一个输入通道都分配独立的处理模块和数据总线，所有模块并行工作，系统对每个通道的处理速度是固定的，处理速度与通道数的多少无关，因此可实时处理多个 VGA视频。目前， BR-VP2000能够在40个屏的拼接墙上同时显示多达64 路实时的RGB信号，所有信号的颜色深度均为24位，均能
24、做到信号的不丢帧，无延迟。普通工控机插卡式拼接器在本质上是在计算机上插图像处理卡 , 通过软件编程 ,实现拼接处理功能。其所有输入输出通道共享固定的 CPU 和 PCI 总线资源， CPU 速度有限， PCI 总线带宽固定，通道越多，每个通道分到的资源越少，处理速度也越慢，直接表现为，多信号同时处理时出现图像丢帧和延时现象。目前的大多数工控插卡式拼接器，受限于 CPU 的能力和 PCI 总线的速度，最多能实时处理3-4路 RGB 信号。 符合监控系统要求，所有信号均能做到实时显示 VP2000是纯硬件图像处理器具有更强大的图像处理能力，与计算机不同，VP2000所有数据全部并行处理，采用分布式
25、运算、集中控制的方式。设备具有强大的图像处理能力，多个电脑信号多个视频信号上屏幕均可以实时显示，不丢帧，不延迟。相比之下计算机拼控使用核心CPU做处理，多信号情况下实时响应能力不够好。 RGB 信号和 VIDEO 信号叠加 Brillview BR-VP2000拼接控制器在处理信号时,对VIDEO信号和计算机信号进行归一化处理，即 RGB 信号和VIDEO信号同等对待。 因此 RGB 图像窗口和 VIDEO图像窗口可无约束的进行叠加、漫游和单屏分割,同时还能实现多种高级组合显示.而大多数工控机插卡式拼接器对 VIDEO 信号和 RGB 信号区别处理，无法实现 RGB信号和VIDEO 信号的自由
26、叠加。 支持高分辨率输入信号 Brillview BR-VP2000拼接控制器处理功能强大,可处理 2048x2048(雷达信号),4096x1536(高清晰地图)之类的极高分辨率信号，同时可支持用户自定义的信号。而传统的工控插卡式拼接器无此功能。 支持超高分辨率Windows系统底图 大规模纯硬件处理器，需要一个高清、可操作的Windows界面作为主显示桌面，称为底图，其他的信号在这个底图之上显示。 底图计算机的基本作用：给显示拼墙提供一个可操作的Windows桌面；可以显示交通、电力、军事等系统的超清地图；用于显示大幅标语和欢迎词；可接收网络计算机视频信号；用于网络IP视频流的解码；用于P
27、PT、Word文档的宣讲；确保在没有其他信号的情况下，系统不黑屏。 拼接控制器输出规模越大，需要Windows底图的分辨率越高。 BR-VP2000拼控系统单机可实现超大规模拼接，根本不需要构建网络系统，不需要虚屏技术，就可以实现Windows高清底图。 基于DSP(数字信息处理器)的高速串行数据处理技术 FGPA适用于大规模、多信息的并行处理，而DSP则适用于高速度、超复杂的算法处理。DSP是专用的数据处理芯片，就是用于计算数据。VP2000内含的多个DSP，每片的处理速度为5.4G/s，就是一个DSP每秒可以计算5.4G次。相比计算机，其一个CPU核的计算速度一般为2.66-3.0G/s。
28、由于有DSP作为运算基础，VP2000可以批量处理复杂算法，可以同时处理多路H.264压缩的1920x1080高清数据信号。同比不失真的情况下，一般计算机最多同时处理2路。下图为4核CPU、3核DSP、128个并行运算单元的1片FGPA所具有的运算速度对比。 基于LVDS(低电压数字传输)的并行多通道数据总线系统基于T.M.D.S数据结构的LVDS多通道并行数据总线，保证了VP2000系统海量视频数据的传输交换。一个LVDS通道的速度为4GB/s，就是1秒钟传输4G的0/1比特位数据。对于64位的PCI-E总线，最快速为PCI-Ex16，每秒4GB/s，那么一台计算机的总线速度总数为4x64=
29、256Gb/s，而这些数据容量要分给内存、硬盘、操作系统、视频数据输入输出等共享。一台8U的VP2000内部有72组4路的LVDS总线，因此其有效数据容量为4x4x72=1152Gb/s，其所有容量全部用于输入输出视频流。 单通道支持32个以上画面显示VP2000设备每个输出端支持显示8-32个视频或电脑信号。对于超多视频信号的监控环境，可以作到更加全面的监控效果。例如18拼项目，可以扩展到单屏4窗口，即可同时监控72路视频；单屏9窗口，即可同时监控162路视频。鉴于信号清晰度要求，如果监控环境使用4:3显示屏可以考虑单屏开4窗口，使用16:9显示屏可以考虑单屏开6窗口。为保证无信号时屏幕相关
30、部分不蓝屏或黑屏，需要使用计算机高清底图作为基本显示背景。 支持出口调色功能BR-VP2000拼接控制器的出口具有先进的四色多阶颜色校准功能。当拼接幕墙因换灯、换屏等系统维护或其他原因导致屏幕出现色差时，操作人员可以通过控制器对其进行精确的校准，以使大屏保持高度的颜色一致性。输出端口的色彩调整功能极大的方便了工程方对拼接幕墙工程的维护保养，有效延长了屏体的使用寿命。 安全性、稳定性好 BR-VP2000拼接控制器无操作系统,病毒无法感染；全并行工作,无系统整体崩溃危险；系统数据出厂前已固化，无法更改，意外断电不会造成数据丢失，控制器可经受频繁开关机。工控机插卡式拼接器所安装的软件操作系统存在安
31、全性、稳定性的隐患。 自动图像识别重建 BR-VP2000拼接控制器具有信号自动识别重建功能。对系统中新接入的VGA信号,控制器不但能自动识别信号的分辨率与刷新频率，而且还能通过复杂运算，确定信号的位置偏移和相位误差,自动校准。BR-VP2000拼接控制器能检测不同输入信号在幅度、相位、频率等方面的细微差别，并把这些差别作为信号的唯一标识，连同校准参数一起记录在案。当校准过的信号再次接入系统时，控制器无需对信号重新校准，而是自动套用参数，这就是控制器的信号自动识别能，此功能极大方便了用户的使用。而工控机插卡式拼接器无此功能。 灵活多样的控制方式 BR-VP2000拼接控制器支持红外、按键、RS232 串口控制。通过遥控器或面板按键，可调用控制器预存的场景;通过 RS232 串口或以太网接口,可方便的把控制器与计算机、中控相连。随机附带的窗口控制软件,提供了全面的实时控制功
