大屏背投拼接显示系统的技术现状和产业发展
随着社会信息化的高速增长，信息的可视化需求也急剧扩大，同时高端可视化的实现难度也越来越高。单台显示设备所能显示的信息已经远远不能满足市场需求，特别是一些监控中心、指挥中心、调度中心等重要场所，大屏幕背投拼接显示系统已经成为信息可视化不可或缺的核心基础系统。具体表现在：
1. 视讯设备从标准清晰度向高清晰度迈进，视讯内容也开始跨入数字高清时代； 2. 网络技术飞跃发展，从百兆网到千兆网、万兆网，传输速度迅猛增高，传输信息量也随之呈几何级增长；
3. 特别是在以上各种高清信息要求可视化管理和大量信息要求集中显示时，例如几十个视频信号和若干路超高分辨率计算机信息需要在一个系统平台下同时显示时，传统的显示方法和设备已经完全不能胜任。
以上技术要求催生了一个新行业——大屏幕背投拼接显示系统制造行业。其突出特点是：
1. 显示面积大。积木式拼接，可达几十、几百平方米，甚至更大； 2. 分辨率高、清晰度高。理论上可以随着拼接规模增大而不断累加；
3. 技术水平高。由于该产品是光学、电子、屏幕、机械、网络等等现代生活中几乎所有的高科技技术的集合体，其所具有的技术含量也是也是一般高科技产品所无法比拟的。 一、背投拼接显示系统的组成介绍
背投拼接显示系统主要包含三个部分：一体化数字显示单元、多屏处理器和用于控制整个系统的多屏控制系统。一体化数字显示单元由投影机、背投箱和屏幕等组成。下图是背投拼接显示系统的整体构成示意图：
1、多屏处理器
定义：多屏处理器是一种基于某一操作系统平台并且具有多屏显示功能的、可用不同方式对各种类型的外部输入信号（包含RGB信号、Video信号、网络信号）进行远程显示处理及控制的专用图形处理设备，多屏处理器的所有显示通道输出组合成一个单一逻辑屏。
多屏处理器是整个背投拼接显示系统的核心组成。其核心作用主要表现在：可以生成一个高分辨率的单一逻辑屏，整屏清晰度目前最高超过100M像素。其外部的所有信号（包括计算机信号、视频信号和网络信号），都可以通过它进行相应处理后在背投拼接显示系统中显示出来，并且这些信号窗口可以在拼接系统中以任意大小、在任意位置相互叠加显示。
2、由一体化数字显示单元拼接而成的大屏幕背投影拼接显示系统
一体化数字显示单元是大屏幕背投拼接显示单元的核心显示部分；外界信号以及多屏处理器内的全部内容，都由一体化数字显示单元完成；一体化数字显示单元主要由投影机、背投箱和屏幕等组成（反射式背投还包含反射镜）。目前所用的投影机主要为基于TI公司的DLP数字光处理投影机，极少数采用LCD等技术的投影机。 3、大屏幕控制系统
大屏幕控制系统是整个大屏幕背投拼接显示系统的控制核心，一个系统的易用性和稳定性，很大一部分取决于控制系统所具有的功能和性能优劣。 二、背投拼接显示系统的几个技术革新
1、快速网络显示技术（VlinkExpress网络直通车）
2004年，全球第一款专用于大屏幕背投拼接显示系统的远程网络显示软件——VlinkExpress面世，该产品的推出，弥补了大屏幕系统网络显示只能依靠其它领域的远程控制软件（如NetOP、PcAnywhere等）的尴尬局面；并使得网络信号显示速度提高到了15帧/秒以上的数量级，大大突破了传统网络抓屏软件在大屏幕这一特殊领域应用的速度极限。
2、革命性的底板系统交换架构技术
针对PCI总线带宽的瓶颈，业界公司研制出一种新的总线结构，其核心是极具艺术创想的底板系统交换架构。传统的总线结构，如PCI总线，资源被所有的外围连接所分享，从而使控制室环境下的大量的数据信息传输受到制约。而该底板系统交换架构为每个外围插槽都
提供高达4Gb/s 的传送带宽。外围的板卡通过该底板连接到拥有极高带宽的交换架构卡上，从而确保数据通过最佳的路径传输，提供快速优质的画面数据。通过增加可选的串行开关卡，数据带宽可提高到令人惊讶的每槽8Gb/s，无论显示规模大小如何都能保证各种信号的流畅显示，并确保系统连续、稳定的工作。
3、双灯系统
大屏幕背投拼接显示系统中，每台投影机是一个单元的显示核心，投影机偶尔出现故障后，会影响系统的整体显示效果，而DLP投影机出现故障最多的地方，往往就是投影机的灯泡。双灯系统的出现，在一定程度上解决了由于投影机灯泡问题而引起的显示单元无法正常显示的故障。
主流双灯工作方式有两种：
a、冷备份工作方式：只有一个灯泡工作，当正在使用的灯泡发生故障，系统自动切换备用灯工作。双灯冷备份工作方式从开机到正常工作需要的时间较长（灯泡点亮需要一定的时间），但由于备用灯泡始终处于不工作的状态，所以不会影响其正常使用寿命。由于灯泡的价格较高，所以对于用户而言，冷备份工作模式的双灯系统是相对理想的选择。
b、热备份工作方式：两个灯泡同时亮，当一个灯泡故障时立刻可切换成另一个灯工作。双灯热备份最大的优势就是切换速度很快。但也因为热备份状态两个灯泡同时在工作，过高的工作温度严重影响了两个灯泡的正常使用寿命，所以热备份主要适用于一些资金比较充裕、并且特殊需求很多的用户。
4、成功研制出分布式主从处理器结构
PCI带宽不足，是困扰整个行业系统向大规模方向发展的一个关键问题。以81个显示单元的系统为例来分析PCI总线带宽的瓶颈问题：经计算，理想状态下从内存经PCI传输并显示一帧图像（243M数据）所花的时间要1.84秒。而实际运行时其它软件的影响、设备中断、硬盘访问速度和内存数量等因素常会大大增加图像数据传输时间，或使图像数据传输时出现难以容忍的抖动效果。可以看出，受到PCI总线带宽的限制，传统处理器根本无法完成正常驱动81个显示屏的能力。
针对上述问题，VTRON公司推出了新一代的多屏处理系统----分布式主从处理器系统，该系统的推出，使得多屏处理器驱动130个乃至更多显示单元成为可能，该结构已经成功应用于深圳地铁系统中，整体运行效果非常好。
该系统具有全屏幕高分辨率单一逻辑屏的显示能力，并具有多用户灵活分区应用的功能，无论是单一逻辑屏应用还是分区应用，均可实现快速同步显示。
目前采用该技术的背投拼接显示系统，其最大分辨率达到100M象素（一亿象素）以上，而显示速度相当于普通16通道多屏处理器系统的显示速度。 三、大屏幕背投拼接显示系统的市场需求与未来分析
1、市场需求分析
早期的国外市场主要是以CRT拼接墙为主，但由于CRT的拼接墙成本很高、显示效果也很差，当以CRT技术为主的背投拼接系统进入中国市场时，并不为国内客户所接受。直至美国TI公司主导的DLP数字光处理技术得到长足发展，以DLP投影机为主的背投拼接系统由于具有价格低、显示及拼接效果明显优于CRT拼墙的特点而为国内广大用户所接受；同时，国内大屏幕背投拼接显示行业得以快速发展；据统计，目前国外市场的增长速度每年在10％以内，而国内市场的增长速度已经达到30％以上，预计2010年，国内市场的需求量将接近10万台。
近年来，随着综合国力的不断提高，公安、电信、电力、交通等领域对于终端显示系统的要求朝着大型化、高清晰化的方向发展。2002年以前，国内各个行业对于终端显示设备的需求一般在单系统24个显示屏以内；到了2003年，市场需求已经到了单系统45个屏；2004年，更是出现了单系统81个屏或以上的市场需求。国内经济快速发展，各种资讯的快速增长，使得各领域用户需要显示、监控的信息量越来越大，这也是终端显示系统朝着大型化、高清晰化发展的主要原因。
2、DLP投影技术是未来3－5年拼接墙系统的主流:
目前拼墙所用的投影机主要为基于TI公司的DLP数字光处理投影机； LCOS等投影机由于其技术成熟度比较低且生产规模小，目前还极少实际工程案例；
市面上还有少数工程使用LCD投影机作为拼墙系统的显示设备，但LCD投影机存在着几个致命缺陷，就是对比度低、光栅效应明显、单台投影机的颜色一致性差、长时间使用后色彩衰变快等等；这些缺陷也使得LCD投影技术无法占据背投拼接显示领域的主流位置。
前投投影机在拼接规模很小（3x1）的情况下使用，目前几乎都是一行多列（或一列多行）排列的情况，没有多行多列的使用情况；
PDP和LCD平板显示器由于拼缝不能做到很小（5mm左右），且单元面积小（42寸），其市场份额也很小；
随着现代科学技术的不断进步，DLP也在不断发展完善，目前业界用于背投拼接领域的更高分辨率的DLP投影机已经面世，但由于价格较高并且面世时间较短（还未通过严格的市场应用论证），目前市场份额也是很小。
3、现有系统中需要改进的地方
背投拼接系统中的厚度问题是目前业界面临的最为关键的问题，所以，如何把大屏幕背投拼接系统做的更薄，并实现更好的显示效果，将是我们下一步重点研究的方向。
目前绝大多数的大规模背投拼接显示系统都是有缝拼接，真正意义上的无缝拼接系统，无缝拼接目前最多只能做到单行或单列，能够做到多列多行的厂家更是少之又少，所以如何实现真正意义上的大规模背投拼接显示系统的无缝拼接，也是目前面临的主要问题。
大屏背投拼接显示系统的技术现状和产业发展
