拼接屏系统在广播融媒体播控中心的应用

2019-05-11袁长建江苏省广播电视总台

视听界(广播电视技术) 2019年2期

袁长建江苏省广播电视总台

1. 引言

近年来，随着广播电视行业的不断融合发展，各广播电台以音频信号 IP 化、基础设施 IT 化等技术为支撑，进行融媒体播控中心的建设。江苏广播电视总台统筹广播传统业务和新媒体业务的生产、汇聚、共享和多终端分发，改变以往分散的监控模式，向统一监控、综合调度转变，形成广播融媒体运作的新业态，发挥传播效益最大化，既提升传统业务又支撑新媒体业务，形成深度融合的技术体系。

拼接屏系统广泛应用于广播电视播控中心、指挥中心、调度大厅等宣传、监控、展示场所，拼接屏幕墙能够以最简明直观的形式展示各类音视频信号的监控、数据交汇、视讯会议、调度指挥、信息发布等功能。对广播融媒体播控中心而言，拼接屏系统起到关键作用。本文从拼接屏系统的技术架构、功能特点、建设需求、系统设计、功能展示等几个方面介绍了江苏广播融媒体播控中心拼接屏系统的设计与实施。

2．拼接屏特点

2.1 拼接屏种类

目前主流采用的拼接屏有 LCD 拼接屏、DLP 拼接屏、小间距LED点阵屏。

（1）LCD拼接屏

目前各大厂商 LCD 液晶拼接屏都基本转向 LED背光的窄边液晶拼接屏的生产，本文中所指的液晶拼接屏全部都是指LED窄边液晶拼接屏。双边拼接目前比较主流的是3.5mm、1.8mm 拼缝的产品。主流规格有46英寸、55英寸、60英寸等。

（2）DLP背投拼接屏

DLP 背投拼接屏由于其光源和发展阶段的不同，粗略分为UHP光源、LED光源、激光光源三种类型。UHP光源就是俗称的灯泡，由于其灯泡寿命相对于其他两种光源来说使用寿命短、维护成本高，目前其市场正逐渐被LED光源和激光光源所取代。LED 光源DLP由于不使用色轮，其维护成本相对较低。随着第二代色轮的应用寿命大大增加，激光光源DLP正不断扩展其市场。目前生产厂商一般都有多种光源的产品，但是往往都主推一种产品，或LED光源或激光光源。主流规格有50 英寸、60英寸、70英寸等。

（3）小间距LED点阵屏

小间距 LED 点阵屏的一个重要特点就是亮度高，其屏前亮度最高可以达2500cd/m2，目前几乎没有同类产品可以和其比较屏前亮度。但是在室内，亮度太高不适合人员长时间观看，必须选配高性能、高成本的驱动IC调整其亮度，使其不失灰阶，兼顾人眼舒适度和画面清晰度，所以一般小间距LED点阵适合在较远的距离上观看。

表1 主流拼接屏比较

价格方面看，小间距 LED 成本最高，其次是DLP，成本最低的是液晶。

亮度方面看，亮度是 DLP 拼接单元的弱项，以亮度高著称的小间距LED面临过亮问题，液晶在亮度水平上显得更为适当，适合超大显示画面应用。

对比度指标，小间距 LED 是最高的，DLP 拼接单元和液晶相比差距不是很大。

分辨率指标，虽然小间距 LED 一直在突破，但是依然不能和DLP拼接、液晶拼接抗衡。

反应速度指标主要针对动态画面的拖尾问题。这是液晶最显著的弱项之一。

色彩范围指标，小间距 LED 是天然的广色域产品。DLP拼接和液晶则取决于采用何种光源。

色彩分辨率指标是色彩范围在对比度指标上的实际观看体验，代表了显示器最终还原色彩的能力。整体上，小间距LED凭借色彩和对比度的双重优势，必然是最优的技术，DLP拼接和液晶拼接比较，液晶更好一些。

刷新频率是有效抑制屏幕画面闪烁感的关键指标。LED屏的刷新频率一般都很高，DLP也可以达到60-240HZ的水平，液晶多数是60-120HZ的水平——都超过人眼分辨极限。

点缺陷是指显示设备出现坏点、亮点、暗点和色道的概率，这方面DLP拼接几乎难以见到点缺陷，液晶产品也可以控制到极好的水平。相比而言，有效控制点缺陷是LED屏的主要技术难点之一，尤其是随着像素间距的缩小，控制难度成几何级数增长。

耗材和显示核心寿命指标，这方面液晶的寿命优势最为明确，整体可达10万小时；DLP拼接光阀可达10万小时的寿命；LED屏的灯珠单元可能很快需要更换，较为理想的LED屏也可达到数万小时的寿命。

单元厚度方面，液晶具有天然的优势；DLP 拼接的背投技术则是天然的弱势；小间距LED目前虽然已经超薄化，但未来的进步空间不是很大。

缝隙的视觉干扰强度指标，小间距 LED 屏无明确可视缝隙。而DLP拼接的缝隙控制水平已经达到0.5毫米的物理极限，不过由于背投屏幕自身的天然厚度和边框结构，反而使其可视的光学缝隙难以下降到1毫米或者以下的更低水平。液晶拼接目前最小缝隙是1.8毫米。

拼接单元边框脆弱性指标主要由边框部分的“组成”与精密度决定。DLP拼接的边框只是起到精确固定背投屏幕的作用，功用简单，结构更为简单。相比而言，小间距LED和液晶的边框都有数据行线的分布，液晶边框还要承受更多的支撑性作用，因此最为脆弱。

工程空间成本对于一些用户是一个大问题，因为这些用户的房间比较而言并不大、没有为DLP拼接等这类厚重的显示工程留有足够空间。这时候，小间距LED和液晶的超薄就可以发挥更大优势。尤其是在2×2、2×3等的小面积拼接墙中，液晶视频墙对空间的占用几乎类似于普通电视机，可以达到最佳的空间效果。

工程散热是大尺寸显示系统长期稳定工作的必然要求。在这方面，液晶因为它的低功耗和低功耗密度，优势更为明显；小间距LED虽然也具有低功耗密度的特点，但总体功耗更高一些；DLP拼接单元功率总量虽然不是很高，但具有功率密度高的特点。同时，散热要求高的小间距LED和DLP产品系统噪声要更高一些。

工程精度需求是指单元安装过程中，对于支撑结构精度、支撑结构应力变形的适应能力等方面的要求，以及安装工程师的精细操作水平的要求。这一点往往与缝隙大小和边框的应力承受能力有关。比较而言，小间距LED的安装更为方便；而1.8液晶的脆弱性与单元尺寸达到55英寸的大显示面积决定了其安装必须小心翼翼；背投自身的结构和支撑特点、边框的应力承受性、同等显示面积单元数量规模决定了在同等缝隙下，DLP拼接的安装最为简单。

工程维护成本的产生有多方面，包括稳定性、耗材、调试、灰尘处理等等。液晶产品在这方面的优势比较明确。液晶产品自身高封闭性、高稳定性的特点，对单元内置散热需求更低的优势、零耗材的成本优势都决定了液晶视频墙具有更好的可维护性。需求耗材的DLP拼接、单元个体寿命差异较大的小间距LED拼接都可能增加后期工程维护的开支。

综上所述，从实用性、功能需求、性价比以及后期维护成本等各方面综合考量，江苏广播融媒体播控中心选用的是小拼缝LCD拼接屏。

3．建设需求

3.1 总体概况

江苏广播融媒体播控中心大屏显示系统由 LCD拼接屏、大屏拼接处理器、大屏控制终端及其它辅助软硬件产品组成。实现多种格式的视频信号在大屏显示系统上动态综合显示。LCD主大屏采用3（行）×8（列）共24台55英寸LCD液晶显示单元拼接安装；侧大屏采用3（行）×2（列）共6台55英寸LCD液晶显示单元拼接安装。大屏显示系统的主要信号源为计算机显卡信号和视频信号，内容包括广播播控中心各类信号的彩条监控、动态流程图、电视信号、视频直播流、系统设备状态、摄像头视频监控、动环监控、融媒体数据以及动态图文信息等内容。

拼接处理器支持 HDMI、VGA、HD-SDI等视频输入接口，满足4路SDI、24路HDMI、8路VGA信号输入、满足不少于34路HDMI/DVI/SDI（根据屏幕输入接口而定）信号输出；支持单屏、跨屏、叠加、缩放、漫游、多画面分割以及整屏等显示方式；支持自定义场景，具有不少于4组场景模板，支持各场景间的一键切换；支持OSD显示，可在拼接屏上添加和编辑底图、边框、字幕等图文信息，并能够对图文信息的字体、颜色、大小、位置、透明度进行调节。

3.2 建设原则

（1）安全性：采用广播级的产品，确保系统适应7×24小时安全稳定工作。

（2）实用性：满足 HD-SDI、HDMI、DVI、VGA、复合模拟等信号显示。

（3）先进性：采用先进的LED背光源、使用先进的显示技术，保证信息显示的清晰、逼真、明亮。

（4）易维护性：LCD拼接屏显示单元应采用前维护方式，便于更换、维修和日常清洁。

（5）灵活性：信号可以根据需要灵活切换和展示。

（6）可扩展性：采用机箱结构冗余设计，输入输出信号板卡须具有良好的可扩展性。

（7）协调性：项目布局合理、整体格调统一。

4．系统技术方案

4.1 系统架构

屏幕墙系统设计架构见图 1。

图1 屏幕墙系统设计架构

广播融媒体播控中心大屏显示系统由 24 台主屏幕墙拼接屏、6台侧屏幕墙拼接屏、1台85英寸电视及拼接处理系统组成，信号源包含播出综合监测站、彩条机信号、总局可视化对讲系统、新媒体数据、制播网监控、覆盖监控、大蓝鲸直播流、总台视频信号源、融媒体演播室信号源、动环监测系统等组成。所有信号源均可通过拼控系统灵活调度显示在主屏幕墙、侧屏幕墙、会议室电视上。

4.2 物理架构

拼控系统连接见图 2。

图 2 拼控系统连接

（1）拼控机箱输入板卡为：SDI IN⋆1 张、DVI IN⋆8张、VGA IN⋆1张，共计40路输入信号。（注：每张输入/输出板卡可支持4路信号同时输入/输出）

（2）拼控机箱输出板卡为：SFP OUT⋆6张、DVI OUT⋆2张，共计32路输出信号。其中24路SFP输出至3⋆8主屏幕墙；6路DVI输出至2⋆3侧屏幕墙；1路DVI输出至二楼会议室85英寸电视机。其中SFP OUT为 24主 +3备；DVI OUT为 7主 +1备，以便后期维护，避免重复布线。