分布式非IP光纖拼接技術(shù)在大屏拼接顯示行業(yè)的創(chuàng)新應(yīng)用

近年來，國內(nèi)不斷推進(jìn)全面數(shù)字化、信息化發(fā)展，并且新型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的加持下，大屏拼接顯示行業(yè)將迎來一輪新的高速發(fā)展浪潮，基于對監(jiān)控顯示與信息展示的龐大需求，在不同的領(lǐng)域特別是以安防監(jiān)控為主的指揮調(diào)度、展覽展示、大數(shù)據(jù)分析、會議視訊、戶外宣傳廣告等為主的場合被廣泛應(yīng)用。

1大屏拼接顯示行業(yè)發(fā)展趨勢

在大屏拼接顯示項目的建設(shè)中，拼接處理器對大屏顯示效果發(fā)揮著關(guān)鍵作用，大家卻很容易將關(guān)注焦點聚焦在拼接顯示單元上，作為整個大屏顯示系統(tǒng)“大腦”的拼接處理器往往被人忽視。所有信息必須經(jīng)過這個“大腦”來引導(dǎo)和處理才能呈現(xiàn)在顯示端上，所以說，大屏拼接處理器的優(yōu)劣直接決定著大屏顯示效果的好壞。從目前的行業(yè)發(fā)展來看，結(jié)合顯示技術(shù)、傳輸技術(shù)以及應(yīng)用領(lǐng)域的拓展，大屏拼接顯示行業(yè)出現(xiàn)以下幾種發(fā)展態(tài)勢：

（1）畫質(zhì)高清化

拼接顯示單元的品種和形式越來越豐富，出現(xiàn)LCD液晶拼接屏、DLP拼接屏、投影融合、LED小間距、觸摸一體機(jī)等多種顯示設(shè)備并存的市場景象。隨著顯示技術(shù)的進(jìn)步，大屏顯示已經(jīng)逐漸從1920*1080升級到4K，滿足高分辨率顯示的需求。LED屏的分辨率隨著小間距的廣泛性應(yīng)用實現(xiàn)不斷突破，而小間距高清顯示屏也成為大屏顯示市場的熱門焦點。

當(dāng)傳輸內(nèi)容趨向高清化，需要新的傳輸介質(zhì)和傳輸產(chǎn)品可以實現(xiàn)在前端顯示全高清、真高清內(nèi)容。傳統(tǒng)的復(fù)合視頻接口、VGA等接口已經(jīng)不能滿足高分辨率傳輸?shù)膽?yīng)用需求，傳輸技術(shù)進(jìn)步衍生的DVI、HDMI、DP、SDI等接口實現(xiàn)了數(shù)字高清化的發(fā)展。

當(dāng)4K分辨率應(yīng)用逐漸普及，對傳統(tǒng)的拼接處理技術(shù)是一項挑戰(zhàn)，但又是拼接處理技術(shù)進(jìn)步的重要推動力。4K顯示對傳輸?shù)耐叫耘c穩(wěn)定性、畫面質(zhì)量有著嚴(yán)苛要求，要求信息從源頭到傳輸再到大屏顯示，整個過程實時傳輸，不卡頓不黑屏，畫質(zhì)完整無損，這對于傳統(tǒng)的IP分布式處理器難以滿足。

（2）功能多樣化

控制系統(tǒng)智能化的同時，也豐富了拼接處理器的功能應(yīng)用，現(xiàn)在已實現(xiàn)整屏顯示、分割、跨屏、疊加漫游、多信號顯示等多功能。傳統(tǒng)大屏拼接顯示內(nèi)容有電腦預(yù)制的，也有數(shù)據(jù)之間交互產(chǎn)生的，隨著網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的普及，內(nèi)容來源還包括遠(yuǎn)程監(jiān)控、異地會議等動態(tài)內(nèi)容，圖像的清晰度更高，并實現(xiàn)4K顯示。

（3）大尺寸化與特殊分辨率

除了功能多樣化，大屏的形狀與大小規(guī)模變化也具有多樣化的特點。單屏的尺寸將會越來越大，80寸、84寸、100寸、120寸等大尺寸一體機(jī)越來越多被采用，既可以單獨作為一個顯示屏使用，又可以拼接起來。根據(jù)項目實際需求，靈活的拼接組合模式便于多套大屏或者大屏集群在不同的場所應(yīng)用。

特殊分辨率更是大屏顯示應(yīng)用的一大亮點，弧形屏、柱形屏、球幕等不規(guī)范的形狀，給予用戶在內(nèi)容展示方式和觀感體驗上創(chuàng)造無限的可能性，特殊分辨率常常被用于展覽展示、娛樂場合，為觀眾打造極致的視覺盛宴。

2圖像拼接處理器的需求變化

應(yīng)用于大屏拼接顯示方案的圖像拼接處理器需求量龐大，在在科學(xué)教育，軍事指揮，展覽展示，交通安全管理，監(jiān)控、能源、醫(yī)療、交通、軍警公安、智能樓宇、工廠自動化等各行各業(yè)被廣泛使用，都離不開用于畫面顯示的大屏設(shè)備，各種不同規(guī)模和材質(zhì)的大屏在信號顯示、坐席協(xié)作的過程中發(fā)揮著重要作用。圖像拼接處理器是大屏顯示系統(tǒng)不可或缺的部分，負(fù)責(zé)將一個完整的信號畫面劃分為數(shù)個等分部分，分配給同樣數(shù)量的畫面顯示單元，通過多個普通畫面顯示單元組成大規(guī)模的信號圖像顯示屏。

隨著大屏拼接顯示系統(tǒng)的數(shù)據(jù)和視頻等內(nèi)容的復(fù)雜程度越來越高，統(tǒng)一調(diào)度管理系統(tǒng)信號源，同時在拼接墻中顯示，顯示方式靈活多樣，如開窗、漫游、縮放、跨屏、疊加、分割等，實現(xiàn)數(shù)據(jù)、高清音視頻等所有信息的有效展示。如何把拼接顯示系統(tǒng)畫面做得更完整更完美，是未來大屏拼接顯示行業(yè)的追求目標(biāo)。

大屏拼接顯示市場體量巨大，應(yīng)用潛力可期。用戶和集成商怎樣才能選擇優(yōu)秀的產(chǎn)品或解決方案呢？建議從以下五個要素對大屏拼接處理器進(jìn)行考量：

1)穩(wěn)定性。拼接處理器的穩(wěn)定性是保證整個系統(tǒng)安全穩(wěn)定的重要部分，特別是對于大型會議中心等場景；

2)同步性。同步性是保障畫面顯示完整度的重要標(biāo)準(zhǔn)，較低的同步性會出現(xiàn)畫面撕裂、導(dǎo)致系統(tǒng)不可用；

3)刷新率。刷新率決定了大屏的顯示效果，更高的刷新率可以帶來更好的視覺效果；

4)可維護(hù)性?？删S護(hù)性是大屏顯示系統(tǒng)耐用度的重要指標(biāo)，保持系統(tǒng)功能的持續(xù)更新；

5)性價比。性價比決定著整個系統(tǒng)的建設(shè)成本，較低的性價比會讓大屏系統(tǒng)擠占其他設(shè)備的成本空間。

傳統(tǒng)市場常見的拼接處理器有集中式處理器、IP分布式處理器。集中式處理器架構(gòu)簡單，所有信號匯集到一個點再分發(fā)出去，擴(kuò)展性弱，產(chǎn)品同質(zhì)化嚴(yán)重，但設(shè)備成本低，適用于預(yù)算不高的小型項目。

分布式處理器采用IP架構(gòu)，所有信號通過網(wǎng)絡(luò)傳輸，由輸入節(jié)點、交換機(jī)、服務(wù)器、輸出節(jié)點組成，擴(kuò)展性較強(qiáng)，后期可以根據(jù)需求增添新信號新節(jié)點，且操作簡單。但是，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)不穩(wěn)定時，直接影響整個系統(tǒng)的穩(wěn)定；當(dāng)網(wǎng)絡(luò)被攻擊時，直接威脅到系統(tǒng)信息的安全。在傳輸過程中圖像容易受網(wǎng)速限制而被壓縮，畫面質(zhì)量下降。在實現(xiàn)海量數(shù)據(jù)并發(fā)處理或超高分大數(shù)據(jù)平臺運行時，存在卡頓、延時、同步性弱等問題。

在高分辨率顯示領(lǐng)域，傳統(tǒng)拼接處理技術(shù)難以滿足高穩(wěn)定性、高同步性、高刷新率、高性價比的市場需求，亟需一種新技術(shù)能夠優(yōu)化產(chǎn)品性能、功能以及成本，推動大屏拼接顯示行業(yè)發(fā)展，助力更多應(yīng)用落地。

3淺談分布式非IP光纖拼接技術(shù)創(chuàng)新性

非IP光纖拼接技術(shù)作為新技術(shù)具有突出優(yōu)勢。分布式非IP光纖拼接平臺是行業(yè)獨有的非IP、全光纖、分布式拼接處理器，突破傳統(tǒng)拼接處理器技術(shù)架構(gòu)，創(chuàng)造性采用分布式非IP光纖架構(gòu)，同步性大大提高，也具有分布式架構(gòu)的優(yōu)勢，可以同時支持高達(dá)768路畫面，實現(xiàn)海量高性能的影像處理和大規(guī)模的信號顯示，適用于超大規(guī)模的大屏顯示系統(tǒng)。

3.1性能創(chuàng)新：

（1）系統(tǒng)配置簡單

分布式非IP光纖拼接平臺由分布式光纖輸入端、分布式光纖拼接主機(jī)、分布式光纖拼控節(jié)點三大部件組成，不再需要分配器、傳輸器、多平處理器等額外設(shè)備，即可解決大屏顯示的各種需求，大大降低了建設(shè)成本，性價比顯著提高。

圖1 分布式非IP光纖拼接平臺系統(tǒng)圖

（2）分布式非IP光纖架構(gòu)設(shè)計

采用嵌入式主機(jī)芯片的分布式架構(gòu)設(shè)計，以及三大組成部件的設(shè)置共同簡化了系統(tǒng)整體架構(gòu)，不需要接入額外設(shè)備即可具備分配器、傳輸器、矩陣、多屏處理器等多功能，使得設(shè)備節(jié)點相互獨立，相互之間不受牽制，單個節(jié)點出現(xiàn)故障時并不影響系統(tǒng)整體運行，只需要對故障節(jié)點進(jìn)行維修或更換，保障了系統(tǒng)7*24運行的穩(wěn)定可靠，節(jié)省維護(hù)成本。

分布式非IP光纖拼接平臺支持顯示墻上每個顯示單元可同時打開同一信號源，實現(xiàn)組播功能；支持同時打開幾百路信號，高達(dá)60幀每秒的刷新率，全屏切換速度小于100ms，信號刷新速度快，大屏可以獲得良好的畫面顯示效果，信息傳遞和領(lǐng)導(dǎo)決策的效率大大提高。

（3）同步實時性強(qiáng)

非IP全光纖的架構(gòu)從硬件角度保證了大屏顯示的高同步性，光纖架構(gòu)與嵌入式芯片，更有利于信號傳輸，更低的延時，滿足上屏信號的嚴(yán)格要求，避免了傳統(tǒng)拼接處理器常有的畫面卡頓、撕裂的問題，達(dá)到良好的顯示效果。不同分辨率切換上屏，同樣沒有黑屏。

（4）最快速的瞬間切換無閃屏

在輸出分辨率、系統(tǒng)性能、統(tǒng)一管理等方面，分布式非IP光纖拼接平臺也有突出優(yōu)勢，分辨率能夠達(dá)到1920x1200級別，瞬間完成所有信號源通道到大屏的切換；信號切換無黑屏、無重新同步、無延遲；一鍵預(yù)案，模式瞬間切換，快速匯報展示。大屏調(diào)度與會議屏顯可由單一系統(tǒng)管理，簡單高效。

（5）系統(tǒng)可靠性高

純硬件模塊的非IP專用系統(tǒng)，配合專用的協(xié)議，設(shè)備數(shù)量少，加強(qiáng)了系統(tǒng)的穩(wěn)定性，保證控制室指揮大廳大屏顯示的持續(xù)可靠，對于進(jìn)行高端會議的會議中心意義重大。任意一個節(jié)點均可熱插拔，幾秒鐘可簡單置換，大大縮短了維護(hù)時間，可維護(hù)性提高，系統(tǒng)的耐用度得到了保證。平均無故障時間長：所有節(jié)點的MTBF均超過100，000小時。

3.2功能優(yōu)勢

（1）科學(xué)管理可視化信號

系統(tǒng)界面全中文顯示，操作員可視化管理所有大屏畫面，可以在可視化欄目查看信號源預(yù)覽，選中所需的信號源畫面推送、切換上大屏，并回顯大屏畫面的實時狀態(tài)，實現(xiàn)更科學(xué)的優(yōu)化管理。

圖2 大屏信號切換示意圖

（2）極致簡單便捷的操作

系統(tǒng)界面按照不同的應(yīng)用需求劃分可視化預(yù)覽、環(huán)境控制、會議預(yù)訂、分組檢索等齊全且清晰明了的功能欄目，方便操作員調(diào)用、切換信號，避免誤差操作；可以提前預(yù)設(shè)大屏預(yù)案、大屏布局，直接調(diào)用預(yù)案縮短了操作時間，快速獲得合適的大屏展示效果。

圖3 大屏預(yù)案調(diào)用示意圖

另外，大屏開窗模式具有單屏、全屏、疊加、開窗、漫游、4分屏、6分屏等多個可選擇方案，根據(jù)業(yè)務(wù)需求，還可以開發(fā)定制化需求。隨時調(diào)用，隨時切換。

圖4 大屏開窗模式效果圖

（3）多數(shù)據(jù)處理，打破空間限制

支持單個大屏顯示六個圖層，有利于快捷處理大量數(shù)據(jù)信息。特別適用于安防監(jiān)控，一個顯示端實時查看六個監(jiān)控點，既方便實現(xiàn)全監(jiān)控，還節(jié)省設(shè)備成本。

（4）圖像顯示效果更清晰

分布式非IP光纖拼接平臺支持無損壓縮傳輸，提供1920x1200@60Hz像素點對點無損傳輸，滿足大屏高清化顯示的應(yīng)用需求。

4非IP光纖拼接技術(shù)的應(yīng)用價值

分布式非IP光纖拼接技術(shù)已成功應(yīng)用到國家應(yīng)急管理部、廣東省應(yīng)急廳、廣州市委應(yīng)急指揮中心、佛山應(yīng)急指揮中心、廣東女子監(jiān)獄、河南移動NOC、鹽城開發(fā)區(qū)公安、江門人才島展廳、四川省高速公路結(jié)算災(zāi)備中心、云南省公安廳等不同行業(yè)的大型超大型項目中，在數(shù)據(jù)安全、大屏拼控、信息展示、系統(tǒng)穩(wěn)定等不同需求的項目建設(shè)與升級起到了重要作用。

4.1項目擷選介紹 --江門人才島智慧城市展示中心

大屏類型：可視化LED高清大屏、弧形屏、柱形屏等多種屏幕構(gòu)成的高清屏幕集群

應(yīng)用產(chǎn)品：分布式非IP光纖拼接平臺

應(yīng)用價值：江門人才島智慧城市展示中心是廣東省江門市建設(shè)的吸引人才與提升城市面貌的重要窗口之一，采用可視化LED高清大屏、弧形屏、柱形屏等多種屏幕構(gòu)成的高清屏幕集群，構(gòu)成“智慧之門”的展示效果，在環(huán)形空間內(nèi)實時更新人才島智慧城市建設(shè)數(shù)據(jù)，探索以人為核心的智慧城市新模式。

通過采用分布式非IP光纖拼接平臺，統(tǒng)一接入高清信號，經(jīng)過私有的傳輸協(xié)議，實現(xiàn)信號源與可視化LED高清大屏集群的互通互聯(lián)，在屏幕終端的超高清實時顯示，不同的信號在多個屏幕之間無縫切換，保證信號在高清屏幕集群的顯示和操作不卡頓、不掉幀，滿足未來數(shù)字城市場景體驗的真實性與沉浸感，動態(tài)演繹江門在城市數(shù)字化進(jìn)程中智慧科技與便捷生活的整體景象。

圖6江門人才島智慧城市展示中心

在國家政策背景下，與信息化技術(shù)息息相關(guān)的產(chǎn)業(yè)鏈?zhǔn)袌鲆?guī)模逐年加大。大屏拼接顯示行業(yè)是信息化產(chǎn)業(yè)的重要一環(huán)，不僅關(guān)乎國家人民安全，也影響著國民科教和娛樂，為了應(yīng)對不斷變化的需求，大屏拼接顯示行業(yè)的技術(shù)需要新的突破和升級，拼接處理器廠商需要加快產(chǎn)品對高清信息數(shù)據(jù)采集、傳輸、處理、顯示、交互的升級，加快新的技術(shù)應(yīng)用落地。分布式非IP光纖拼接技術(shù)的創(chuàng)新性，立足于大屏拼接顯示行業(yè)所有細(xì)分領(lǐng)域，作為一股新的技術(shù)力量，對大屏拼接顯示行業(yè)快速發(fā)展具有重要的意義。