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大华室内小间距LED无缝大屏显控系统设计方案

2017-03-08 09:59:43      编辑:林悦妮   来源:数字音视工程网

 小间距LED显控系统可以实现对整个监控指挥中心系统所需要显示的各种情况的动态监管,可随时对各种采集到的监控信号、网络信号及各种计算机图形信息进行多画面显示

  一、方案概述

  1.1需求分析

  小间距LED显控系统可以实现对整个监控指挥中心系统所需要显示的各种情况的动态监管,可随时对各种采集到的监控信号、网络信号及各种计算机图形信息进行多画面显示和分析,能够直观、完整、准确、清晰、灵活的显示来自各方面的任意信息,便于领导及时做出正确的指挥及决策,实现实时监控和集中指挥、统一管控的目的。

  本系统可对监控指挥中心多块显示单元、视频信号、计算机信号、RGB信号及网络信号实现互联互通,实现多类型信号的统一接入、切换调用、预案应用等功能。系统具备强大的图像拼接、漫游、叠加、分割等图像处理模块;完美的应用于各种监控、指挥、调度、应急中心等场所,为指挥中心打造一个超高清晰度、高性价比和高度集成的一体化解决方案,能够满足大屏幕图像和数据显示的需求。

  1.2设计原则

  稳定性:系统采用嵌入式架构,不受外部因素影响;

  系统安全性:核心设备数据接口采用冗余备份处理,具备故障检测等功能;

  系统扩容性:方案设计时已充分考虑后续系统的拓展性;

  系统标准化:系统设计采用开发式架构,控制协议均遵循相关规定设计;

  节能环保:功耗低,设备寿命长,所有器件均不含铅汞等有害物,全金属外壳,完全无辐射;

  可靠性:各项专业认证及严格的厂内测试保证了设备的稳定可靠,系统设计充分考虑了兼容性及冗余功能;

  1.3 设计标准

  《LED显示屏通用规范》  (SJ/T11141-2003)

  《信息技术设备(包括电气事务设备)的安全》          (GB 4943-1995)

  《电工电子产品基本环境试验规程试验A:低温试验方法》      (GB2423.1-2001)

  《电工电子产品基本环境试验规程试验B:高温试验方法》       (GB2423.2-1989)

  《电工电子产品基本环境试验规程试验Ca 恒定湿热试验方法》GB2423.3-1993)

  《信息技术设备(包括电气事务设备)的安全》                  (GB4943-2001)

  《电子测量仪器振动试验》                                 (GB6587.4-1986)

  《电子测量仪器运输试验》                                (GB6587.6-1986)

  《电子测量仪器质量检验规则》                              (GB6593-1996)

  《微型计算机通用规范》                                   (GB9813-2000)

  《电子测量仪器可靠性试验》                               (GB11463-1989)

  《电子测量仪器包装、标志、贮存要求》                      (SJ/T10463-1993)

  二、 系统设计

  2.1 设计需求

  本方案主要用于监控指挥中心,用于多画面视频监控、应急指挥调度,满足指挥平台视频图像的呈现。

  Ø 每天播放10-24个小时左右;

  Ø 能清晰播放高清视频、图片、文字等资料内容;

  Ø LED显示屏屏幕可以播放高清图像以及接入大部分格式视频;

  Ø 要求5-8年内显示屏亮度和色彩效果与新屏差别较小。

  2.2 常见产品对比

  过去,大屏幕显示墙都使用投影显示,投影又分正投(或称前投影)和背投。正投即正面投影,用投影机将影像投影在大屏幕上;背投一般是由若干小拼接单元组成的拼接墙。近几年,由于技术的发展,已经逐渐采用DLP和LCD组成拼接显示墙实现大屏幕显示,但这些显示设备不可避免的存在一些弊端,具体表现如下:

性能指标 液晶(LCD) 背投(DLP) 小间距LED
亮度 一般500-800cd/m² 1200ANSI,折算450到500cd/m² 100-2000cd/m²可调
均匀性与一致性 长期使用,单元间亮度与色彩衰减不一致,不可恢复 长期使用,单元间亮度与色彩衰减不一致,需专业人员重新调试 亮度、色度逐点可调,整屏均匀一致
分辨率 单屏1920×1080 大致有三种1024×768,1400×1050,1920×1080 分辨率可以自定叠加
厚度/重量 110mm,40-48kg/m² 700-900mm,70-100kg/m² 60-90mm,40-48kg/m²
寿命 60000 小时 60000小时 100000小时
体积/安装 模块化的构成,可积木式任意拼接安装 体积较大、极为笨重,安装条件要求高、空间大且不便 模块化的构成,箱体最轻薄,可任意多元化组合,使用起来灵活方便,能满足多方面的使用需求,背后维护空间小,对室内环境要求低
建设成本
维护成本 较高
拼缝 有(双边最小1.4mm) 较小(0.5mm) 无拼缝
适用环境 对光环境要求高,周围环境光线强度直接影响显示效果,局限于低亮度环境主要用于室内大屏幕显示领域中低端市场,在高端市场也有少量应用 体积较大,适用于能源、电力等中高端行业,对空间要求较高 亮度可调,对光环境门槛要求低,不仅可以用于室内,还可应用于半户外、户外等环境

  随着LED大屏幕点间距不断缩小、分辨率的不断提高,在一些使用要求较高的领域,已经完全可替代传统大屏幕显示墙,同时LED大屏幕图像完整没有拼缝(严格说是肉眼几乎看不见拼缝),尺寸大小不受限制,各部分亮度高度一致性,图像层次丰富,色彩均匀,无论分屏显示还是组合成一块大屏显示都极尽完美,显示效果明显高于传统显示方式。

  2.3 系统拓扑图

  2.3.1 前端部分

  系统支持前端模拟、数字、网络等各种信号源的接入显示及多种信号的混合显示。

  2.3.1.1 监控信号上墙

  摄像机、网络视频解码器等信号源,通过CVBS接口将视频信号传输到大屏控制器,最后通过大屏控制器的DVI/VGA端口输出到LED屏显示。

  2.3.1.2 PC电脑信号上墙

  PC信号源等DVI/VGA信号通过分配器输出,一路接本地显示器,一路远传到大屏控制器的VGA输入端口,最后通过大屏控制器的DVI/VGA端口输出到LED屏显示。

  电脑桌面信号

  二.3.1.3 高清数字信号上墙(HDMI\DVI\SDI)

  高清信号源(HDMI\DVI\SDI)通过转换以DVI/SDI信号输出,进入大屏控制器的DVI/SDI输入端口,最后通过大屏控制器的DVI/VGA端口输出到LED屏显示。

  高清数字信号

  2.3.1.4 网络信号上墙

  IP球机,网络摄像机等编码信号经过交换机送入到大屏控制器,经大屏控制器网络高清解码板解码,最后通过大屏控制器的DVI/VGA端口输出到LED屏显示。

  高清网络信号

  2.3.2 显示部分

  显示部分采用大华室内小间距LED无缝大屏,此产品是专门取代传统大屏幕拼接显示产品而开发的产品,具备显示画面柔和、低亮高灰、高对比度、更宽的色域空间和更快的响应速度、任意大小尺寸无缝拼接、模块化维护等传统大屏幕显示产品无法实现的优点。

  浙江大华室内小间距LED无缝大屏相对于市面上普通LED显示屏,除了拥有更为优雅、大气的外表外,更有宽视角、无噪声、低重量、低功耗、安装维护快捷方便等优点。搭配大华优秀的显示屏控制系统,使得显示具备更高的清晰度、对比度。更为丰富的色彩及真实色彩的还原性,给观众呈现无与伦比的视觉冲击效果。

  2.3.3 控制部分

  大屏控制系统采用大华自主研发的综合视频处理设备,支持多种视频信号接入模式,支持模拟与数字视频矩阵切换功能,支持解码、大屏控制、图像拼接、漫游功能;能与传统的模拟矩阵系统、警用地理信息系统(PGIS)及中控系统无缝结合,组成功能强大的视频监控系统。

  控制系统采用机架式模块化设计,可以根据客户实际需求灵活选择相应接口的输入输出板卡;

  系统所有关键部件(如电源、风扇等)均采用冗余设计且支持热插拔,方便进行维护;

  系统具备安全多样的运维功能,直观的展现系统当前的运行状态,便于及时解决系统运行中出现的各种故障问题。

  2.3.3.1 控制系统运行状态显示

  运维界面实时显示系统风扇状态、电源状态、网络状态、CUP状态、内存状态,各业务数据展现一目了然。

  2.3.3.2 智能温控风扇

  支持根据环境温度手动设置控制系统风扇转速的快慢:

  1) 温度超过高温阀值时,风扇转速加快;

  2) 温度低于低温阀值时,风扇转速减慢;

  三、 系统优势

  3.1 小间距LED

  3.1.1 无缝拼接

  LED高清屏与液晶拼接屏PK:

  液晶拼接大屏幕显示技术在最大限度满足客户需求的同时一直无法避免物理边框的影响,拼接后的拼缝依然没能达到客户的无缝拼接要求。

  LED高清屏与DLP背投拼接PK:

  DLP由于成像原理决定其屏接缝隙比液晶拼接小很多,在高清LED小间距大屏幕出现之前,DLP可称为无缝,但其光学拼缝无可避免。人的视觉神经及其敏锐,使该光学拼缝依旧成为大屏幕显示的瓶颈。

  液晶拼接\DLP拼接\小间距LED大屏拼接拼缝对比:

  液晶拼接大屏

  DLP拼接大屏

  小间距LED拼接大屏

  PK结果:LED高清小间距真正实现了无缝拼接

  3.1.2 节能降耗、动态化

  帮助客户实现高能效的电能利用,大华采用独特的高效发光芯片和节能驱动IC结合的双效节能技术从根本上解决产品的峰值用电能耗,实时动态的用电技术,大大节约了客户连续使用时的用电能耗。

  三.1.3 纳秒级响应时间

  在数字显示技术中,任意连续视频是由许多帧的静止画面组成,其中每相邻两帧画面的更换时间,是衡量观众收看到的图像连贯、清晰的重要指标。

  LED显示屏的响应时间极短,在纳秒级别内,故与液晶和投影机相比,特别是在监控画面及播放动态视频的时候,具有极大的优势。

  3.1.4 逐点校正,亮度色度均匀一致

  DLP、LCD长时间使用后,发光源衰减将导致各显示单元间亮度、色度不均匀。大华小间距LED屏采用先进的逐点校正技术,可实现对每一块LED小间距屏的现场校正。可对出厂前及多年后的LED屏进行校正,确保整屏亮度、色度均匀一致,低灰处不偏红,彻底消除亮暗线。

  3.1.5 领先的箱体结构设计

  采用一体化的压铸铝箱体,箱体内无内置风扇,超低噪音。内部电路经过特别的优化布局,箱体内部采用大面积散热设计,可快速散去箱体内部热量,使整屏温度降低,运行更稳定。

  3.1.6 极致轻薄,曲面拼接流畅

  单箱体最轻,采用压铸铝箱体。单个屏体重量仅为5KG左右,安装方便快捷。而且LED单元自身厚度较小,小于90mm,有利于屏幕设计和项目实施,能适应不同场合使用,可布置各种造型。拼接成的圆弧具有良好的过渡性,弧度自然。

  3.1.7 极致流畅性

  系统支持图像倍帧功能,可以将前端25或30帧的监控视频帧率倍化为50或60帧输出到大屏,有效的解决高速运动画面在大屏上出现拖影、卡顿等现象。

  3.1.8 超长使用寿命

  如不考虑电源和驱动的故障,LED的寿命表现为它的光衰,也就是随着LED点亮时间长了,其亮度就越来越暗,直到最后熄灭。通常定义衰减峰值50%亮度的时间作为其典型寿命。与此同时,不同的工作温度会让LED的寿命有所不同,温度越高寿命越短。LED具有10万小时的典型使用寿命,远远高于传统显示背光光源和灯泡。

  3.2 大屏控制器

  本方案推荐使用的DSCON3000是新一代电信级别的多屏控制器平台,代替传统模拟矩阵、解码器等实现信号切换、拼接显示等功能,支持实时显示完整GIS、GPS等专业应用的超高分辨率动态图像信号,让拼接大屏随心显、更心动。

  以下是该设备在此次项目应用中具有的显著优势。

  3.2.1 灵活的配置

  DSCON3000采用19英寸机架结构主机箱,包括业务板插槽、双电源冗余接口和智能控温风扇。

  设备各种业务板都采用刀片式模块化设计,如下图,用户可以按照功能要求灵活配置,也能满足未来功能扩展升级和系统改造的需要。

  板卡示意图

  支持业务子板的热插拔,可以在大屏控制器正常工作时,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。

  3.2.2 超强显示能力

  支持丰富的信号源类型,如VGA\DVI\HDMI\CVBS网络IP等,这些信号的接入满足业主的需求,单屏解码能力平均可达4个1080P,并且支持解码500W/800W等超高分辨率码流。支持GB/T28181\General\Onvif\rtsp等多种协议接入。

  输出口具备自定义分辨率能力,完美支持小间距LED、异形屏等分辨率不规则的大屏显示。

  信号接入后通过PCIE总线处理上墙显示,可以实现任意图像画面拼接,开窗,漫游、缩放、信号堆叠等多种组合混合应用。支持多种拼接方式,用户可以根据需求任意切换任意组合且操作简单,在客户端中通过拖动实现轻松配置。

  3.2.3 超低延时

  支持高清、标清数字矩阵功能,视频流数字化后无编码压缩直接交换,彻底消除视频信号由于多次交换造成图像质量下降的现象。设备以高性能DSP阵列做为图像处理核心部件,确保对所有信号源采用全帧率无损视频处理,增强视频画面细节处理的,最大限度降低从采集到输出显示的延时,完美控制延时,做到任何视频上墙显示画质清晰流畅。

  3.2.4 高同步性

  采用拥有主机发明专利的视频同步技术,实现拼接墙中各个拼接屏间的拼接同步,再配合自创边框调节技术,可确保所有画面完美拼接,同帧同时输出,彻底消除画面撕裂错位现象,为用户提供最佳的整屏视觉效果。

  3.2.5 超高清4K采集

  随着现在超高清信号源的应用如GIS、SCAD、PGIS越来越多,人们对大屏观看效果的要求也变得越来越高。大华在业内具有超高清4K信号采集能力,支持4K及以下各种分辨率信号的输入,通过控制器处理输出到大屏以后组合应用,可实现4K画面在大屏上点对点显示,使画面更加细致,满足业主的观看需求。

  3.2.6

  IPAD无线客户端,通过应用APP登陆连接设备,实现日常开窗、拼接、漫游、信号切换、预案切换等图像显示控制功能。

  3.2.7 可视化操作

  拥有可视化操作界面,操作人员可以提前预监需要上墙的信号源画面,避免上墙出现错误,并且在视频上墙的时候可以同时在客户端上回显。预监回显支持多种控制软件包括WEB客户端、PC客户端、IPAD客户端。

  WEB客户端

  PC客户端

  IPAD客户端

  3.2.8 虚拟LED条屏

  在不占用视频输入的情况下,支持在全屏任何位置开出一个或多个虚拟的显示条屏,可以输入所需的文字,虚拟显示屏的位置、大小、颜色、透明度都可以随意调节。

  3.2.9 远程桌面上墙

  由于数字传输线缆长度有限,远程电脑桌面上墙的传输方式存在困难,大华DSCON3000控制器平台通过网络抓屏功能可实现远距离的电脑桌面上墙显示。

  3.2.10 显示支持

  l 支持多种显示设备轻松对接,输出满足标准输出分辨率及自定义分辨率,完美支持小间距LED

  l 多显示区块同时控制,灵活多样

  l 大屏一键统一控制开关机、针对屏幕或信号源参数细微调节。

  四、 系统功能

  4.1 日常应用

  大屏显控系统是各个基础应用系统的信息和数据的汇集中心,在大屏幕上将清晰地显示GIS/GPS电子地图、视频监控、计算机多媒体画面、计算机网络图像、实时业务数据、相关报表等内容,显示窗口可以根据需要灵活的组合,当在正常工作状态时,我们建议将大屏划分相应的显示区域,各分区独立控制,各系统图像只在本系统的显示分区内进行任意缩放和漫游显示,从而保证各系统之间工作的独立性。当兄弟单位和上级领导来参观学习时建议采用整屏显示的方式,同时开启虚拟LED条屏功能,方便快捷的实现显示标语、欢迎词或高分辨率的演示图片;若发生突发事故,工作人员可对突发事件做出灵敏的反应,将事发地点的监控画面通过图像漫游或任意缩放的功能调至大屏中心区域进行叠加显示或任意组合显示,从而实现大量业务信息数据的集中显示、分析处理与交互,实现高效率的管理。

  4.1.1 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。

  4.1.2 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(PAL或NTSC)、VGA、S-Video、Ypbpr/YCbCr、DVI、HDMI、HDCVI等。

  4.1.3 叠加显示

  可以将任意一个或者多个信号叠加到其他信号之上显示。

  4.1.4 任意组合显示

  可以任意几个大屏组合显示一路画面。

  4.1.5 图像漫游

  将任意一个信号在整个大屏上进行随意移动。

  4.1.6 图像拉伸

  可将一个信号在整个屏幕墙上随意缩放。

  4.2 高分可视化应用

  大屏显控系统以超高分大屏幕为载体,融合大华超高分可视化、大数据接入、智能应急联动、PGIS快速显示等技术,无缝对接客户业务系统,为指挥中心提供超高分的统一显控指挥平台,提升“多级别、跨区域”的指挥调度能力。

  4.3 中控系统对接

  大屏显控系统可以无缝对接第三方中央控制系统,工作人员通过中控系统的触摸屏或者显示屏的综合信息管理平台即可实现对显示系统管理控制。系统管理员具有全屏及所有用户的控制权限,需要时系统管理员可进行跨区域显示或全屏显示,所有功能均能够方便快捷的实现。

  4.4 会议系统接入

  大屏显控系统可以实现跟会议系统的良好对接。当发言者开启话筒时,摄像机自动联动发言者,并自动对焦放大,将捕捉到的画面实时投放到大屏幕上显示,准确、快速地对发言人进行特写;通过触屏或其它控制方式也可以有效的将远端的图像和视频传递到本地大屏幕上显示;另外我们建议在会议室配置一台触摸式交互一体机,通过大屏控制器即可以实现触摸式交互一体机和拼接大屏的联动,做到大屏幕与触摸式交互一体机同步实时显示会议内容。

  4.5 指挥调度接入

  大华显控系统将高清晰度数字显示技术、多屏图像处理技术、信号切换技术、网络技术等显控领域的专业技术应用到应急指挥调度系统中,形成以指挥调度为中心,通过IP传输网络,将视频监控、语音调度、动力环境各资源进行有效的整合,构建集视频监控、语音调度、视频会商、预案管理,以及安防业务应用等功能于一体的调度系统。

  这套系统能够在事件突发时将现场监控画面自动弹出到大屏幕上显示并触发报警,便于指挥中心工作人员及时发现问题、判断现场情况,并启动相应的应急措施,通过音视频协同指挥作战,最终让突发事件得到有效控制。

  4.6 平台对接

  在整个视频监控系统中,将建设集视频监控、存储、转发、解码上墙、录像回放、电子地图、报警管理等多功能于一体的综合管理平台。大屏显控系统可与大华业务平台或者第三方平台无缝对接,控制设备通过GB28181协议与平台对接成功后,可以取平台码流通过控制设备解码上墙显示,实现大屏开窗漫游等显控功能。

  五、 总结

  对于LED显示屏行业而言,小间距LED是一个非常具有前途的产品。这个产品至少能使得LED显示产业规模翻番,同时带给整个工程显示行业前所未有的巨大变化。自小间距LED显示屏问世以来,瞄准了室内高端应用领域。这与小间距在大尺寸上更能发挥色彩、无缝等优势的技术特点有关。随着小间距显示技术的不断突破,其在大屏幕显示市场的角色重量不断加强,并向多领域发起冲击,使得大屏市场的竞争进一步加强。而随着小间距LED技术的愈发成熟,成本的进一步降低,今后也将对中低端市场发起冲击。

  近年来,小间距LED屏解决了“低亮高灰”等技术难题,成功地实现了室内应用,成长速度令人瞩目。原因与小间距LED技术突破的积累和市场认知度提升不无关系。然而小间距LED发展面临的挑战还有很多,首当其冲的就是稳定性,二是坏灯率。只有良好的解决这两大问题,才能最终吸引更多的客户转投小间距LED怀抱。

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