某衛星中心顯示系統方案 ——某衛星中心顯示系統方案

　　某衛星中心指揮控制大廳對大屏幕顯示系統應該有非常高的要求，各種相關(guān)信息能夠經(jīng)由高亮度、高分辨率和高清晰度大屏幕投影系統直觀(guān)地顯示出來(lái)，快速匯集和顯示大量經(jīng)實(shí)時(shí)采集的視頻信號、高分辨率計算機信號，對過(guò)程進(jìn)行實(shí)時(shí)監控，并對各種緊急情況做出及時(shí)的分析和反應，達到統一指揮、監控和決策的目的。能夠體現中心的一流的現代化建設水平。

　　一、總體情況

　　選用美國美國Stewart背投軟幕FilmScreen 100，屏幕顯示部分尺寸為寬15米，高4米整屏，采用的3臺巴可 SLM R10 Performer大型DLP投影機背投方式，通過(guò)巴可公司具有邊緣融合功能圖像控制器Folsom BlendPro，形成一個(gè)完整的全景大畫(huà)面。

　　整屏是畫(huà)面無(wú)拼縫，畫(huà)面完整，為一個(gè)完整虛擬整屏，亮度，色彩一致。使用較長(cháng)時(shí)間也能保持亮度和色彩的一致性。

　　在這個(gè)虛擬整屏上，能在任意位置開(kāi)任意大小顯示窗口，直接輸入窗口視頻信號最多18路，直接輸入RGB信號6路，通過(guò)網(wǎng)絡(luò )傳輸方式顯示更多路的RGB窗口信號。

　　整個(gè)控制在計算機統一控制軟件下控制，采用流程式控制，即事先通過(guò)軟件設置一套完整的由一個(gè)一個(gè)的顯示流程組成控制流程程序，每個(gè)流程包括需要顯示的信號窗口的位置及大小，包括投影機、矩陣、邊緣融合機、拼接控制器的參數和操作控制，流程之間的切換是根據授時(shí)信號定時(shí)自動(dòng)切換，但也可以是手動(dòng)切換。根據授時(shí)信號定時(shí)自動(dòng)切換可以修正調整，能有多個(gè)控制流程程序，隨時(shí)切換?？刂栖浖ㄓ脩?hù)管理，記錄管理等等。

　　所有流程場(chǎng)景切換、窗口信號切換，全部采用無(wú)閃爍無(wú)縫切換。

　　完整的容錯功能，包括通過(guò)計算機一鍵控制投影機、矩陣、邊緣融合機、拼接控制器的參數和操作控制，做非邊緣融合拼接顯示，只相鄰兩臺做邊緣融合等。

　　完整的各種輸入信號管理和輸出信號管理，包括直接對輸入信號的監視和任何情況下大屏整屏顯示狀況的監視。

　　二、主要設備清單

　　三、系統連接圖

　　四、布置示意圖

　　五、投影機

　　投影機選用巴可公司的SLM R10高亮度的三片式DLP投影機，物理分辨率達到1280×1024，兼容分辨率達到1600×1200，亮度是10,000ANSI流明，最大對比度1600:1，度均勻性(邊緣與中心)大于90%/整屏，30位的色彩管理系統用于調節屏幕整體的色彩，巴可公司專(zhuān)利的TCRplus™技術(shù)(真彩回放技術(shù))，可彌補投影機視頻圖像質(zhì)量不及傳統CRT投影機的缺點(diǎn)，其動(dòng)態(tài)色深調節、先進(jìn)的圖像處理算法及數字降噪系統使投影畫(huà)面色彩真實(shí)自然、圖像穩定無(wú)閃爍，圖像色彩鮮艷，清晰明亮，層次感強，完全可媲美CRT投影機的視頻效果。具備投影機本身多信號輸入無(wú)縫切換功能，不同信號源之間真正做到無(wú)縫切換，其可帶有特殊的切換效果，比如“淡入淡出”、“框入框出”等，恒定光輸出功能。

　　SLM R10投影機可供選用的投影鏡頭有6種，這里我們暫選擇TLD(1.2:1)的鏡頭。由于每通道的屏幕寬度為5.420m，根據計算，我們可以得出采用TLD(1.2:1)的鏡頭時(shí)，SLM R10的投影距離位于6.08米(包含機身需要6.63米)。具體如下圖所示(單位：厘米)

　　由上圖可見(jiàn)，若采用直接投射。

　　七、屏幕

　　采用3X1(每個(gè)通道融合前尺寸為5,424x4,068mm，邊緣融合后整屏尺寸為15,000x4,068mm)的背投軟幕具體要求如下：

　　每個(gè)通道(4:3)顯示面積為

　　5 ,424( 寬 )×4,068mm( 高 )=22.1 m2 。

　　3x1顯示屏理論顯示區域為：

　　3 x5,424mm( 寬 )=16,272 mm

　　1x4,068mm( 高 )=4,068mm

　　若采用通道間邊緣融合處理，按每通道1280x1024像素分辨率，融合區域按150像素計，則融合后顯示區域尺寸規格如下：

　　寬度為： 1 5,424 –2x [(5,424x150)/1280] ≈ 15,000mm

　　高度為： 4,068 mm

　　由此可見(jiàn)整個(gè)軟邊無(wú)縫顯示畫(huà)面實(shí)際可視面積為 =61.02 m2 。

　　選用美國美國Stewart背投軟幕FilmScreen 100，屏幕顯示部分尺寸為1,5000X4,068mm，屏幕增益>1 .0，最大可視角度180度，半增益角70度。屏幕可洗，阻燃。

　　八、邊緣融合接處理器

　　采用巴可邊緣融合拼接處理器Barco Folsom Blend Pro，支持多輸入、多顯示的控制設備，提供靈活的數字/模擬輸入和輸出選項、強大的軟件功能，可在一個(gè)寬屏的、通道之間邊緣融合的投影設置中以窗口方式顯示一系列輸入信號源窗口，比如Alpha邊緣融合、色度鍵控和Z-次序控制。每個(gè)Folsom Blend Pro控制器最多支持4個(gè)輸出，每一輸出可建立直至UXGA(1600x1200像素)的高速連接。以無(wú)縫融合寬屏信號為背景的多畫(huà)面顯示顯示應用要求。它能使兩兩投影機相結合的圖像邊緣軟化并融合，在拼接交界處形成平滑、無(wú)差別的整體圖像。形成一個(gè)一體化的約15.00米X4.068米超高分辨率3390X768(最大4350X1200)整體圖像屏，形成實(shí)際一個(gè)邏輯屏幕上多窗口顯示，不再有3臺投影機的概念。

　　九、多屏拼接控制器

　　使用工業(yè)控制計算機，實(shí)行電源雙備份、6個(gè)硬盤(pán)做RID5備份提速等，它既是拼接控制信號處理主機，也是操作控制服務(wù)器，各控制終端通過(guò)網(wǎng)絡(luò )控制操作。服務(wù)器采用一張DATAPATH的iH4-DIG四屏拼接卡一張完成3路拼接信號輸出，采用DATAPATH的9 路視頻疊加的Mosaic兩張完成18路視頻信號捕捉，采用DATAPATH的Vision RGB PRO三張完成6路RGB信號捕捉,一張8串口控制卡張完成全部設備控制，根據以上硬件設備底層接口協(xié)議開(kāi)發(fā)全套控制軟件。

　　十、信號切換功能

　　信號處理系統選用威泰V-THE，顯示和監視信號調度采用32*16RGBHV矩陣壹臺，42*32音視頻矩陣壹臺，可調用多路RGB和視頻信號顯示和到其他操作臺監視和處理，即系統可以接入20臺微機工作站，3臺SGI雙通道工作站，40路復合視頻信號，通過(guò)網(wǎng)絡(luò )型圖像拼接控制處理器將多路信號形成各個(gè)窗口顯示信號，它具有18路視頻輸入，可擴展倒32路，6路RGB輸入，可擴展倒8路。4路RGB輸出(實(shí)際使用3路)。系統可從這些信號中任意選信號上大屏幕顯示。

　　主要顯示方式：

　　任意情況下監視大屏顯示信號處理系統如圖：

　　十一、控制軟件

　　本系統是為了完成對大屏顯示系統中各硬件和顯示邏輯的相關(guān)控制。在本系統中，控制軟件分為兩大部分，即：遠程控制軟件和圖像拼接控制軟件。遠程控制軟件運行于遠程控制工作站上(通用PC機)，而圖像拼接控制軟件運行在圖像拼接控制服務(wù)器(SPC624PM 工控機 )上。其中遠程控制工作站和圖像拼接控制器之間通過(guò)以太網(wǎng)進(jìn)行連接，通訊協(xié)議是TCP/IP?？傮w結構框圖如下圖所示：

　　遠程控制軟件部分:

　　遠程控制軟件部分是控制命令的發(fā)起者。在大屏顯示控制系統中，主要由遠程控制軟件完成控制命令的發(fā)送。其功能如下：

　　用戶(hù)管理功能 ： 用戶(hù)管理負責對用戶(hù)登錄、注銷(xiāo)、授權和用戶(hù)信息進(jìn)行管理，用戶(hù)信息包括用戶(hù)的名字、口令、權限(用戶(hù)類(lèi)型)、用戶(hù)的任務(wù)信息和用戶(hù)日志。

　　顯示流程的定義 ： 操作者按需求任意定制本次顯示控制流程、任意修改顯示控制流程、顯示流程的預覽和數據庫存儲等。

　　顯示流程的執行 ： 遠程控制軟件在進(jìn)行顯示流程的執行時(shí)，它完成對流程內容的解析，并發(fā)送相應的命令，控制其它設備協(xié)同工作。根據應用實(shí)際，有兩種顯示流程執行方式，一種是手動(dòng)控制方式，即操作者通過(guò)操縱軟件，實(shí)現顯示過(guò)程的斷續控制，這種控制具有靈活性、隨機性、與時(shí)基無(wú)關(guān)等特點(diǎn);另一種控制方式為自動(dòng)控制方式，操作者只需要預先設置當前的軟件根據特殊時(shí)基，定時(shí)觸發(fā)并執行顯示流程的具體細節，包括流程解析、模式解析、命令生成、命令傳送、接收命令回饋信息等功能。

　　無(wú)縫切換： 實(shí)際是利用硬件結構備份窗口采用軟件方式實(shí)現無(wú)縫切換，即先將要顯示的信號在顯示后臺建立好，再撤換掉不顯示的信號，同時(shí)將要顯示的窗口浮現出來(lái)，做到了無(wú)閃爍的無(wú)縫切換，通過(guò)這個(gè)方法不但實(shí)現窗口無(wú)縫切換，也實(shí)現了場(chǎng)景無(wú)縫切換。

　　矩陣切換命令 ： 通過(guò)串口向RGB矩陣切換控制器發(fā)送切換指令，控制RGB矩陣自行切換RGB輸出;通過(guò)串口向視頻矩陣切換控制器發(fā)送切換指令，控制視頻矩陣自行切換視頻輸出;矩陣切換命令實(shí)現時(shí)要進(jìn)行輸入輸出信道邏輯關(guān)系的確定，為實(shí)現圖像拼接控制器在同種模式內特定窗口所顯示的RGB/視頻信號通道之間的無(wú)縫切換，當用戶(hù)給定一個(gè)輸入信道和顯示窗口的對應關(guān)系后，在矩陣切換命令編碼之前要先選擇一個(gè)當前空閑的矩陣輸出信道，確定矩陣的輸入信道和輸出信道的對應關(guān)系，然后才能發(fā)送矩陣切換命令。如果當前沒(méi)有空閑信道可用，則只有使用顯示窗口所對應的原始輸入輸出信道的對應關(guān)系進(jìn)行有縫切換。

　　數據庫管理功能 ： 對本系統的所有數據進(jìn)行管理。

　　設備參數設置 ： 操作者按需求調整投影機的顯示參數，如亮度、色度、對比度、投影機顯示幾何形狀調整、投影機鏡頭參數調整等。

　　容錯應急功能 ： 系統需要提供容錯功能，當系統中某些設備出現故障時(shí)能夠啟動(dòng)容錯程序進(jìn)行容錯處理。軟件系統容錯主要解決如下問(wèn)題：

　　當邊緣融合機發(fā)生故障，系統自動(dòng)調整投影機鏡頭參數，結束邊緣融合狀態(tài)，將拼接控制器直通到投影機，進(jìn)入普通拼接狀態(tài)，相應軟件控制自動(dòng)進(jìn)入該狀態(tài)應急模式。

　　拼接控制器出現故障，能夠通過(guò)投影第二輸入接口，繞過(guò)拼接控制器直接到達投影機，滿(mǎn)足應急顯示需求。該容錯功能通過(guò)遠程工作站直接控制RGB矩陣、視頻矩陣和投影機實(shí)現，此時(shí)一個(gè)投影只能顯示一個(gè)信號源的信號，不再進(jìn)行窗口分隔顯示。

　　投影機故障，當投影機出現故障時(shí)，中間投影機故障，兩邊結束邊緣融合狀態(tài)，兩個(gè)投影機分別顯示兩個(gè)單獨畫(huà)面，信號采用直通模式，相應軟件控制自動(dòng)進(jìn)入該狀態(tài)應急模式。當兩邊之一投影機發(fā)生故障，中間投影機結束與故障機邊緣融合狀態(tài)，與正常機組成1*2邊緣融合拼接，相應軟件控制自動(dòng)進(jìn)入該狀態(tài)應急模式。

　　圖像拼接控制器軟件部分

　　圖像拼接控制器在整個(gè)控制軟件系統中，主要扮演顯示命令接收、執行的角色，根據接收到的窗口控制命令的不同，大致可以將命令劃分為以下兩種：

　　窗口控制命令：在大屏幕上創(chuàng )建RGB/視頻或無(wú)對象顯示窗口，移動(dòng)RGB/視頻或無(wú)對象顯示窗口、疊加RGB/視頻或無(wú)對象顯示窗口、撤銷(xiāo)RGB/視頻或無(wú)對象顯示窗口等。

　　顯示無(wú)縫切換命令：包括兩類(lèi)顯示無(wú)縫切換，一種是不同顯示模式之間的無(wú)縫切換，一種是同種模式內特定窗口所顯示的RGB/視頻信號通道之間的無(wú)縫切換。

　　硬件底層控制實(shí)現功能

　　通過(guò)RS232實(shí)現對三臺投影機的控制，包括投影機開(kāi)關(guān)機，投影機本身信號切換(用于備用直通信號時(shí)使用)，投影機主要參數調節。

　　通過(guò)RS232實(shí)現對軟邊無(wú)縫拼接處理器BlendPRO的控制，實(shí)現無(wú)縫拼接安裝調試。

　　通過(guò)RS232和網(wǎng)絡(luò )控制實(shí)現對帶無(wú)縫切換信號的拼接控制器控制，包括投拼接控制系統本身準備信號的無(wú)縫切換，拼接窗口設定模式控制，各種模式下窗口信號無(wú)縫切換。

　　通過(guò)RS232實(shí)現對兩臺矩陣的控制，包括矩陣的信號任意選用和調度，并能隨時(shí)調用顯示矩陣當前狀態(tài)情況。

　　控制界面設計概述

　　用戶(hù)只需一臺計算機，無(wú)須專(zhuān)業(yè)培訓，便能夠方便.靈活地控制室內所有的投影機、圖像控制器、矩陣。使用人員無(wú)須了解控制設備的性能原理，而且所有的操作都有圖象反饋，這樣就能實(shí)時(shí)地了解當時(shí)的設備運行狀況，確保指令得到執行。

　　通過(guò)RS232編程對所有的設備進(jìn)行程序化控制，對設備進(jìn)行實(shí)時(shí)編程控制。借助該軟件包開(kāi)發(fā)編程就可以靈活地對整個(gè)室內的設備運行及環(huán)境的改變進(jìn)行有序地、協(xié)調地系統控制。使用者只需在輕輕一按鼠標等，所有的設備運行及環(huán)境的改變便按你的意愿改變，所有的控制動(dòng)作有序集成，不必干預。在使用的過(guò)程中還可以對整個(gè)控制流程及方式進(jìn)行調整、更改，包括對觸摸屏的圖案.布局進(jìn)行更改，使系統的運行更好地適合你的思維方式和操作習慣，最大地發(fā)揮系統的整體性能。

　　第一層界面設計初步

　　第一層：歡迎界面，下面一條：系統預置操作、功能操作、過(guò)程控制操作、系統退出四個(gè)選擇。

　　在第一層中選系統預置第二層設計初步

　　各種應用環(huán)境設置模式，如操控前、操控中、操控后、平時(shí)維護、參觀(guān)等時(shí)，顯示的各種顯示模式、通道信號配置、選定流程等等的預置。

　　在第一層中選功能操作第二層設計初步

　　界面上方是三臺投影機拼接后常用顯示模式(后續下拉菜單顯示更多的顯示模式)、界面下方是常用的顯示信號源(后續下拉菜單顯示更多的顯示信號源)。左右兩邊分別是設備操作條。下面一條：系統預置操作、過(guò)程控制操作、系統退出三個(gè)操作。

　　第三層：

　　投影機：電源開(kāi)關(guān);RGB信號、視頻信號等、亮度、對比度、幾何等參數等等調節。

　　顯示模式：顯示模式的設定，窗口數量，各窗口位置及大小，屬性等。

　　在第一層中選過(guò)程控制操作設計初步

　　按照事先設定的過(guò)程控制

　　第二層：

　　程序執行、程序設定

　　一、選第二層程序執行

　　上面是該過(guò)程控制任務(wù)的名稱(chēng)，如“某某發(fā)射任務(wù)”

　　中間是：開(kāi)始、暫停、繼續

　　下面是顯示程序正在執行的步驟，執行注解。

　　當按下暫停后，下面出現調用其他功能或程序，調用完畢后返回繼續。

　　二、選第二層程序設定

　　可以按時(shí)間段或觸發(fā)信號設定系統操作，并編加執行步驟的執行注解。

　　在第一層中選系統退出設計初步

　　選定系統退出后，系統會(huì )按設備關(guān)機程序、各設備要求順序、延時(shí)要求(如投影燈泡散熱)關(guān)閉，等等。

　　十二、框架方案：

　　1.主體鋼結構框架設計為“開(kāi)”字形設防強度為9度，構架四周分別與墻面、地面和上層樓面結構用膨脹螺栓固定。

　　2.上橫梁為20號槽鋼，規格為200mmX 75mm X 9mm鋼架，用8 號槽鋼作吊桿與房頂上預埋75 mmX 75 mm角鋼相連。

　　3.主框架與墻面之間采用10號槽鋼用厚度為12mmA3鋼板與墻螺栓相連。

　　4.基腳用M16膨脹螺栓和水泥把L75 X 7角鋼框架預埋在地面，然后整個(gè)框架焊接在預埋角鋼上。

　　5.所有鋼架安裝焊接完后，處理表面不可有焊渣、焊疤、灰塵、油污、水和毛刺等。

　　6.2個(gè)立柱框架L75 X 7的角鋼和角鋼L50 X 5組成, 并用作檢修樓梯。

　　五.為了讓LED顯示系統與整個(gè)外表相平，上橫梁采用兩根20號槽鋼預留尺寸14785 X 900 X 150 mm，其上端與屋頂預埋件相焊接;同時(shí)為了屏幕和LED的安裝檢修方便，立梁預留有上人梯步，并設計有工作和檢修的平臺。

　　為了美觀(guān)鋼結構外表采用15㎜厚木工板墊底，亞光銀灰雙面4㎜厚鋁塑板貼面。

　　屏幕下口橫梁與地面之間，為了有效利用空間和抗下橫梁變形，特設計一 組加強型的鐵皮柜。

　　為了平時(shí)保護屏幕，設計了一個(gè)20米X 8.2米的幕簾。幕簾采用高級平絨，幕繩用鋼絲繩。鑒于此幕簾太大不便于人工操作，特設計為無(wú)線(xiàn)電遙控伸縮裝置。

　　為了消防和檢修方便，在大屏的兩側各設置了一個(gè)進(jìn)出幕后的防盜門(mén)。