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1、1网管监控中心拼接大屏幕选型研究吴群锋福州分院 网络所摘要：大屏幕拼接技术是现代计算机图形处理技术和各种显示技术的有机结合，实现多路独立视频信号和计算机信号同时直通显示、画中画显示、高分辨率全屏显示、灵活缩放显示、大画面跨屏清晰显示、超高分辨率图像、视频、计算机、网络信号综合显示等。拼接大屏幕系统是电信运营商的网管监控中心所有设备中最核心、最醒目的大型设备，大屏幕系统投资一般都是千万级别的。本文主要针对拼接大屏幕中的屏幕单元做技术分析和选型选型，通过对比后，推荐电信运营商采用 UHP光源的 DLP 技术的拼接大屏幕系统。关键字：拼接大屏幕、DLP 技术、UHP 光源、网管监控中心(NOC)。一
2、 、前言电信运营商对业务的关注逐步从通信领域向全业务接入、新业务平台、多媒体发展等方向延伸，与业务发展对应的网管维护人员及全业务、新业务支撑人员将逐年递增。同时随着公司软实力不断提升，来自集团内部以及社会外部（如政府、行业管理等）各方面的参观访问愈加频繁。现有的生产监控环境和生产维护设施已经不能满足日益复杂的多样化需求，迫切要求建设全新的网管监控环境，以更好地服务于电信运营商的发展战略目标。2005 年 3 月份，中国移动公司制定了网管监控中心环境设施标准化规范，各省公司在该规范文件的指导下相继启动了新网管监控中心的建设。中国移动各级网管监控中心（Network Operation Cente
3、r），（也称网络运行中心，以下简称 NOC），是中国移动总部和省公司网络维护部门设置的用于 724 小时监控网络运行状况、操作维护网络设备、集中配置网络资源、实施生产指挥调度的生产场所，是网络维护人员工作和学习交流的主要场所，同时也是网络维护部门承接对外接待演示工作的重要场所，因此，监控中心不仅是网络维护工作的重要生产环境，同时也是对外展示维护工作的形象窗口。二 、拼接大屏幕系统组成拼接大屏幕系统的主要组件包括大屏幕投影显示单元、多屏处理器以及控制软件。大屏幕拼接墙：通过箱体将许多块单屏拼接一整块大屏幕墙，图像呈现单元。2多屏处理器：用于实现在大屏幕拼接墙上实现的任一路或多路图像以任意任意大小
4、、任意位置的高速实时显示，并支持 Video、RGB 和网络三类信号源的输入。RGB 信号指的是不经过网络，直接通过 VGA 线输出到拼接墙体的计算机信息。计算机网络信号指的是借助于专用的软件捕获网络工作站中的图像，然后经以太网以数据方式输出到大屏幕的信号。视频信号指的是输出到大屏幕的各种实时监控视频、电视视频信号。控制软件：基于 TCP/IP 网络协议，能在一个统一中文界面实现对大屏幕投影拼接墙的窗口管理、显示模式管理、信号源管理以及预案管理等功能。矩阵系统：如果输入大屏幕系统的信号源数量大于输出数量，则需要配置矩阵系统，矩阵与多屏控制器相连接。矩阵有 RGB 矩阵和视频矩阵，分别用于视频信
5、号（会议电视、有线电视等）和RGB 信号（计算机等）的输入输出。拼接大屏幕系统的组网方式如下图所示：D V I / R G B图 1 监控大厅大屏幕组网图三、 设备选型原则1、 适用性原则：系统必须保证实用并切实满足网维中心对网络的集中监控、集中维护、集中管理需要。2、 先进性及成熟性原则：系统在主机选择、结构设计、设备配置、管理方式等方面采用国际上成熟先进的技术。3、 高性价比原则：系统设计应追求最合理的配置和尽可能高的性能价格比。34、 高可靠性、稳定性原则：系统支持 724 小时的连续运行，关键部位选用高可靠性设备，对于重要的控制节点采用先进的高新技术来保障。5、 可维护性、可管理性原则
6、：系统支持图形化管理，支持中文界面，充分考虑到系统安装、配置、操作方便等特点，又有较强的网络管理手段，合理配置和调整系统负载、监视系统状态、控制系统运行。6、 节能减排原则：系统采用的设备是目前世界主流设备，在节能方面具备成熟的考虑，功耗低，设备软硬件设计符合国家的相关节能环保要求。四、 显示技术选型4.1 显示技术概述4.1.1. 显示技术介绍目前大屏幕的主要显示技术有五种，分别是 CRT（Cathode Ray Tube，电子阴极射线管）、LCD（Liquid Cristal Device，液晶投影机）、LCOS （Liquid Crystal on Silicon，硅基液晶）、DLP（
7、Digital Light Processor，数字光学处理）和 PDP（Plasma Display Panel，等离子显示板），下面分别对这几种技术的结构特点、显示原理和优劣进行介绍。1. CRT 技术CRT 是从电子枪发射电子束轰击涂有荧光粉的荧光屏，实现电光转换重现图像的电子显示方式。结构特点：目前，绝大多数 CRT 显示器采用单枪三束自会聚阴极射线管主要由玻壳荧光屏电子枪荫罩、会聚组件、偏转线圈等组成，CRT 管颈内有电子枪，它由灯丝、阴极（R、G、B 三个阴极）、栅极和形成会聚透镜的帘栅极或称加速极、聚焦极、高压阳极等构成。表 2 CRT 结构示意图4显示原理：CRT 显示（成像）
8、原理红绿蓝三个阴极在灯丝的加热下，发射出三束电子束。三束电子束在聚焦透镜的作用下，形成束点很小的电子束三束电子束通过荫罩实现分色作用，使R、G、 B 三束电子束分别轰击各自对应的荧光粉。三束电子束的电流密度被加在电子枪阴极上的相应的 R、C 、 B 电压调制，利用人眼的视觉暂留特性和空间棍色效应，在荧光屏上就能看到彩色鲜艳的活动图。2. PDP(等离子)技术PDP 是利用惰性气体放电产生的等离子体引发紫外线，来激发红、绿、蓝荧光粉，发出红、绿、蓝三种基色光，显示在其玻璃平板上形成彩色图像的方式结构特点：PDP 等离子体显示板是由三层玻璃板组成，前玻璃板里面涂有导电材料的垂直条（Y），中间层是由
9、大量的灯泡矩阵排列组成的“ 等离子管”，每个矩阵交又点都有放电小室，即像素，内部充有氖氛惰性气体，后玻璃板表面涂有导电材料的水平条（X ）。图 3 PDP 结构示意图PDP 显示原理： 采用矩阵式选址方式。即靠若干个互相垂直的行列矩阵电极来寻址的，行列矩阵交叉点就是“等离子管”的发光点，即像素，通过后玻璃基板上的地址电极和前玻璃基极上的透明电极向每一个“等离子管”（像素）注人电压，被注人电压的等离子管（像素）被点亮，使“等离子管”内的惰性气体放电产生等离子体，发出超强紫外光，在显示屏内层里所涂敷的 R、G 、B 三基色荧光粉，被紫外线照射、激发而发光，从而产生多种颜色的可见光，并在显示屏上形成
10、彩色图像。3. LCD 技术LCD 即液晶显示。由于液晶 LC（Liquid Crystal）本身不能发光，因此它是依赖于“背光源”，经液晶透射发光显示器件。LCD 为外加电压使液晶分子取向改变，以调制透过液晶的光强度，产生灰度和彩色图像的显示方式。5结构特点：LCD 种类很多，目前，液晶单元驱动电路，广泛采用 TFT-LCD 技术。TFT-LCD 是由前后玻璃基板，中间夹层为液晶、显示器电极、彩色滤光片等组成。图 4 LCD 结构示意图成像原理：液晶显示器和电视是利用液晶的动态散射效应和电场变色效应，当液晶处于通电状态时，液晶排列变得有序而光线易通过，显示屏透光而变“亮”；当液晶处于不导通状
11、态时，晶体分子排列变得无序混乱，阻挡光线通过而显示屏变“黑”。LCD 是一种固定像素型“高清”屏幕，一般 LCD 液晶屏幕都超过 200 万个 R、G 、B 三基色液晶“光阀”（像素）组成。通过电极束控制液晶“光阀”，液晶“光阀”的作用是控制透过液晶层的三基色光强。“光阀”是由三基色视频信号控制，当基色信号加到 TFT（晶体管）时，TFT 导通，基色信号电压通过 TFT 加至显示电极，改变液晶的光透射率，从而控制透过液晶层的三基色光强，再通过 R、G 、B 三基色光加法混色，实现全彩图像显示。4. LCOS 技术LCOS 是 LCD 的一种，它绝大部分继承了 LCD 技术，但在某些方面又超越了
12、 LCD。LCOS 俗称硅基液晶，是一种制作在硅片上的液晶微反射显示技术。传统的 LCD 是把液晶嵌塞在两块玻璃板之间的，并采用穿透节投射工作方式，故光利用率较低，LCOS 则是液晶做在硅基板上，利用CMOS 阵列取代 TFT-LCD 的玻璃基板阵列，并采用反射式投射工作方式，故光利用率较高。图 5 LCOS 结构示意图6结构特点：LCOS 硅基板上涂布液晶材料，并加设透明电极（让液晶通过一部分偏置电流），液晶表面镀上铝当作反射镜，为了确保液晶分子取向一致，其上面又加一层取向层，最上面有保护玻璃。LCOS 背投有单片 LCOS 和三片 LCOS 之分。成像原理：由外光源产生的光束通过偏振镜成为
13、偏振光，进人液晶后其方向就会随着液晶分子的扭曲方向而变化，而液晶分子的排列则随着液晶上下所加电压大小转向，经 LCOS 芯片反射镜，反射的光再穿偏振镜，当光线偏振轴与偏振镜光轴一致时，光线则能通过，图像呈亮点;当光线的偏振轴与偏转镜光轴成 90 度时，光线则通不过，图像成暗点，角度不同就出现不同的灰度等级图像。5. DLP 技术DLP 即数码光处理技术，是在投影和显示讯息方面的一种革命性技术，它基于美国德州仪器公司 1996 年开发的拥有专利技术的数码微反射镜片设计而成，创造出显示数码视像讯息的最后一环。结构特点：DLP 的核心器件 DMD(Digital Micromirror Devce
14、数字微镜）是一种很小的数字反射器件，由很多个微小的正方形反射镜片按行列紧密排列在一起贴在一块硅晶片的电子节点上形成的，每一个微镜则对应着图像的一个像素。因此，DMD 芯片的微镜数目则决定了一台 DLP 显示器的物理分辨率，如 DLP 图像分辨率 1280768，则意味着 DMD 芯片上就有 98340 个微镜片。DLP 有单片 DLP 芯片和三片 DLP 芯片，单片 DLP 由单片 DMD 微镜芯片和一个旋转色轮构成。三片 DLP 则由三片独立的 DMD 芯片组成。DLP“ 背投”除了 DMD 微镜芯片之外，还有外光源、色轮、聚焦镜头、投影镜头和显示屏构成。图 6 DLP 结构示意图成像原理：
15、DLP“背投”成像原理是利用全数字反射式背投影技术， DLP“背投”与传统的“背投”技术不同，它首先对原始图像进行数字化，然后控制 DMD 微镜的开/ 关次数。DMD 是一种反射式器件，依靠外光源间接发光，并反射到屏幕上成像。对于单片 DLP“背投”，当外冷光源发出的白色光，经色轮旋转转换成 R、G 、B 三基色光源，投射到 DMD 微镜阵列的芯片表面上，各个微镜片受到图像信号控制，产生不同的倾斜而处于开或7关的状态。当微镜片对准人射光镜头通路时，光反射到屏幕上就成为像素的亮点；当微镜片偏离镜头通路时，光不能反射到屏幕上形成暗点，从而构成由明暗不同的点阵形成的图像。由于 DMD 微镜片之间的间
16、距很小，所以画面具有无缝胶片级的图像质量，并保持了原始图像的亮度和灰度。三片 DLP“背投”采用三片独立的 DMD 芯片，分别构成 R、G 、B 三基色，经 DMD 反射到屏幕形成原色图像。4.1.2. 显示技术对比CRT 技术成熟，显示图像色彩丰富，但是机身体积大，对安装环境要求较高，不适于空间条件非常有限的网管监控环境。PDP 技术显示图像鲜艳、明亮、干净而清晰，但发热量较大，不适用于规模较大、运行时间较长的网管监控应用。LCD 是目前市场上的主流大屏幕技术，但是目前在大规模的屏幕拼接领域技术不成熟，应用较少，因此不适用于本项目。LCOS 被业界认为是最有希望的液晶背投显示器件之一，但是目前技术不成熟，价格昂贵，因此不适用于本项目。DLP 技术方面的一种革命性技术，稳定可靠、维护方便、亮度高，显示图像平滑、细腻、 精确。作为新型产品，DLP 技术在体积、重量等方面也具有先天优势。经过 10 年来的飞速发展，DLP投影技术已广泛用于桌面投影机、商务投影机、电影院放映，尤其在大
