20K拼接屏工程项目重难点探讨

摘 要：文章结合某大学20K拼接屏工程，对项目中存在的PPT拖曳和播放卡顿、分辨率切换时间过长以及视频处理器功能匹配度不佳等问题进行分析，并论述了相应的解决对策，以期为拼接屏工程项目提供些许参考。

关键词：20K拼接屏工程;难点问题;DP线缆传输

一、 引言

如今人们对信息展示的形式要求变得越来越多样化，不仅要求文字、图像等多种信息内容，而且还对文字和图像的大小、分辨率等有着更多要求。拼接屏在实现大屏信息展示过程中具有十分突出的实用价值，目前已经广泛应用到各个场景中，但是受到硬件以及软件功能等多方面因素的限制，导致拼接屏效果还不是很令人满意。对于此类项目出现的PPT拖曳和播放卡顿、分辨率切换时间过长以及视频处理器功能匹配度不佳等问题，需要在项目设计与实施过程中进一步加以优化和改进。

二、  项目概况

文章所涉及的项目为南京大学20K拼接屏工程，根据该项目展示需求，需要对一间实验室进行全屋装修处理，其中需要设置一块超大尺寸液晶屏幕，综合考量项目成本等多方面因素，本次设计采用了以多块超小像素液晶屏进行拼接实现大屏展示的方法。但是项目中液晶大屏及其配套服务器还有一些特定功能需求，比如，要展示项目组的几亿像素的图像等，这就需要该液晶屏能够支持全像素模式下的点对点驱动服务，要想在实现相应功能的基础上还保证切换画面的分辨度，难度要远远超出常规的拼接屏布置项目。

该拼接屏最终像素设定为20K，要求服务器在此像素下所输出的画面不能变形，且需要在拼接大屏上按照正常帧率展示。在将整幅画面由20K向上亿像素转换的过程中，难点主要集中在以下三个方面：其一，PPT从终端设备向拼接屏拖动过程中很可能会出现卡顿现象;其二，要实现分辨率的大跨度转换，需要耗费较长的切换时间，而且切换后的画面如果进行缩放，其分辨率有可能会出现失真现象;其三，DP线缆传输以及与超高带宽视频处理器的匹配性初期难以得到保障，在测试过程中还需进一步根据实际情况做出优化。

三、  20K拼接屏工程项目中的难点问题及解决对策

项目的重难点在于如何实现大跨度分辨率的转换。目前我国还没有相关如此大跨度分辨率转换的实施案例，项目方案设计面临着很大挑战。

（一）PPT卡顿问题及解决

本项目最初使用的PPT展示软件为WPS2019版本，在进行测试后发现，PPT打开过程中存在比较明显的卡顿现象，画面播放也不够流畅。经过评估后，将原有的WPS软件卸载，重新安装了office软件，版本为2016版，再次运行PPT文件后发现，画面出现无法全面展示问题，且无法明确该问题的发生原因。之后请教了windows计算机系统方面的专家后了解到，office软件目前还无法有效支持16K以上分辨率（19200×6480）的文件有效展示，而本次项目中拼接屏的分辨率远远超出该范围，所以无法获得可靠的放映结果。最后经过与甲方沟通探讨，了解到使用该拼接屏播放PPT的需求相对来说比较少，所以本着节约成本的原则，本次设计仍然使用了office软件，但是在播放PPT文件时，需要人为将分辨率调整为16K以下，本次项目设定的分辨率为15360×6480，这样PPT卡顿问题就得到了有效解决。此外，因为windows 10服务器也只能支持16K分辨率，所以本次设计优化过程还将原本系统中所配置的windows 10高分辨率操作系統升级为了windwos server系统，使得PPT画面展示的流畅度也得到了可靠保障。

（二）分辨率切换时间过长问题及解决

分辨率切换需要耗费较长的时间是当前拼接屏应用过程中比较常见的质量通病。本次项目中最初使用的是信息展示软件为学校专用的MATLAB软件，在进行接屏切换时，需要把分辨率从15360×6480转换为7860×3240，在实际测试过程中发现，分辨率达到15360×6480开窗状态的情况下，用鼠标拖动窗口会出现很明显的延时状况，整个过程几乎要耗费十分钟甚至二十几分钟的时间，且图像放大缩小反应缺乏灵敏性，观众体验感比较差。为此，项目最初搭建了一个可以针对高分辨率服务器进行测试的系统环境，但是由于该测试环境不仅使用了NOVIA公司的三张P4000显卡，同时，还使用了一张同步卡，这样一来整个16K的高分辨率组件就变得较为复杂，在实际运行过程中，除了要对显卡进行设置以外，还要保证同步卡的同步作用，才能达到理想的画面显示效果。这样导致整个画面切换步骤就会有所增加，相应的切换时间也会被延长。此类问题是无法通过置换显卡来得以改进的，因为切换时长与显卡的功能特征本身并无太大关联，比如显存、线程以及显卡类别等，实际上都只是决定了显卡的解码效率，对接屏分辨率切换速率没有直接影响。基于此，本次项目进行了优化改进设计。软件应用的最低分辨率需求在8K左右，所以在原有系统基础上增加了一台单独的8K低分辨率服务器，这样可以有效将高低分辨率服务器运行工作进行剥离，减少分辨率切换频率，从而提高图片的读取和切屏速度。

（三）DP线缆传输以及与超高带宽视频处理器的匹配问题及解决

在图片进行接屏展示的过程中，一方面，要实现分辨率转换，另一方面，要保证画面的完整性，这就需要同时，使用高分服务器和视频处理器，而如何实现二者的有效配合，是本次项目中需要突破的关键点。高分服务器与视频处理器之间是通过DP线缆实现信号传输的，所以问题的关键在于如何保证DP线缆传输以及与超高带宽视频处理器的匹配度。在经过一系列产品分析和软硬件功能研究后，本次设计对DP线缆信号监控模式进行了优化，同时，使用多路DP线缆获取传输信号，并利用计算机编程迅速实现信号格式的计算和转换，并在视频处理器系统中构建了多种输入语言，这样就可以在短时间内高效完成多事件画面侦测，从而实现多画面的自动切换效果。与此同时，还能在画面传输切换的同时，支持图像的高性能电子缩放功能，当画面再切换到接屏大屏幕上之后，不会因为放大而出现画面失真或者显示不全的问题。

四、  结语

综上所述，本项目的重难点在于用4K拼接屏点对点地实现一个整幅20K高达1亿像素的画面，经过一系列的技术分析和研究之后，针对PPT拖曳和播放卡顿、分辨率切换时间过长以及视频处理器功能匹配度不佳等问题采取了合理的优化改进方案。本次项目设计积累了宝贵的拼接屏设计经验，可为日后其他类似项目的开展提供可靠的数据参考依据，有助于促进我国拼接屏领域的技术发展，具有很强的实际作用价值。

参考文献：

[1]张常清，晏西国，卜庆凯.基于移动互联网的App与服务器之间的通信设计[J].青岛大学学报（工程技术版），2015（2）：30-34.

[2]胡富星.LED拼接屏信号的干扰问题及解决方法[J].西部广播电视，2015（24）：210-211.

作者简介：朱永东，南京正其科技有限责任公司。