DLP拼接显示墙系统设计说明书

DLP拼接显示墙系统设
计说明书
第一章公司简介：
nlighten是建立于美国硅谷技术基础上，专门从事大屏幕高清DLP TM显示开发与制造的生产厂家，隶属于拥有36年历史的世界级电源供应器供应商之一的飞宏集团。

nlighten致力于影像与光学技术产品的生产，不仅生产DLP™显示设备，也生产应用于DLP™背投设备的镜头和光学引擎（光机）。

nlighten提供创新的科技产品，包括大屏幕全高清显示器，大屏幕全高清电视，大屏幕全高清触控式显示设备；nlighten同时提供显示解决方案，nlighten的创新科技产品广泛应用于以下系统和应用方案中：视讯会议系统，电子白板教育系统，电视墙系统，安防监控系统和家庭影院系统等。

nlighten拥有一支高素质的研发团队。

在影像与光学技术领域，具有业一流的研发实力。

其拥有两个研发中心，分别位于台北和。

在中国拥有自己的工厂和一流的国际化生产厂房，不仅生产整机，同时也生产零组件，如作为整机关键组件的镜头和光学引擎(光机)
第二章nlighten DL P™拼接墙系统
2.1 系统组成
本方案将提供的大屏幕显示系统主要由以下几部分组成：
1)nlighten系列 60” 2×3 DLP™显示单元拼接箱体
2)BR-VP2000大屏拼接器多屏处理器系统
3)显示墙应用管理系统软件Wall control
4)RGB/视频混合矩阵切换器
图 1 DLP大屏幕显示系统结构图
本方案提供的大屏幕显示系统拼接墙由6套nlighten系列 60” 2×3 DLP™显示单元，以2（行）×3（列）的方式拼接而成。

规格如下：
单屏面积：1328mm (宽) ×747mm (高)
整屏面积：1328mm (宽) ×3 ×747mm (高) ×2
=3984mm (宽) ×1494mm (高)
箱体厚度：760mm
墙体外观示意图如下：
图2 大屏幕显示墙体外观示意图
2.1 系统组成
★可靠性
DLP 大屏幕拼接墙系统采用nlighten自主开发的光机，配合全数字化高集成电路设计确保了系统稳定性。

由于光机采用先进的 DLP 技术，投影机设备无烧坏死现象，一天 24 小时长期连续使用不会对投影机任何损坏，对显示效果没有任何影响。

从安装调试完的显示到数年后的显示都能保持相同的显示效果，达到同样的清晰度、分辨率、精度。

★实用性
DLP 大屏幕拼接墙系统往往是在发现紧急情况时才能发挥其重
要作用，通过快速获取各种动态图像信号，为领导决策和指挥提供辅助作用。

大屏幕系统的操作、窗口的切换和缩放、信号源的切换简单明了，快速方便。

★先进性
随着信息技术发展的日新月异，高科技手段应用在地震局指挥中心辅助决策系统越来越普遍。

作为各种信号（计算机、视频、网络等）的集中显示终端，大屏幕投影显示系统一定要具备高分辨率显示、色彩均匀稳定，并且能与各种信号良好兼容的特性。

采用美国仪器（ TI ）公司最新先进技术 0.65” TypeX DMD 芯片，光效率比 0.9 英寸 DMD 芯片提高约 10% 。

采用 12 度偏转角 DMD 微镜片，使图像色彩层次及对比度相对于 10 度偏转角微镜片有了明显的改善。

完善的色彩一致性，有效抑制各画面间三原色的离散，保证颜色的高度一致。

消除“ 太阳效应” 使画面间亮度均匀一致。

整屏可达到 90% 亮度均匀度。

先进的屏幕处理技术，具有防反射、高亮度，视角宽，无缝拼接，均匀性好，不易变形。

其独有的一体化置图像处理系统，可以直接接入数字信号
（ DVI-1 /HDMI），可以和各种制式的视频信号、模拟 / 数字计算机信号和兼容，可以满足数年后的应用需求。

★开放性
投影拼接墙系统遵循开放系统的原则。

系统除了可以直接接入计算机 RGB 信号、视频信号外，还可以接入网络信号。

通过对信号系统和 GIS 系统的各种计算机图、文及网络信息、视频图像信息的
动态综合显示，实现对地理状况、发生地震时的状况等信息的实时监视，为监控人员和领导提供一个高清晰度、高亮度、高智能化的一个交互式的平台。

★经济性
DLP 大屏幕投影拼接墙是目前最先进，也是最“ 昂贵” 的显示系统。

它的“ 昂贵” 不仅体现在前期的硬件投入，更体现在后期的维护成本和耗材费用。

光机采用的是德国欧司朗公司最好的 P-VIP 冷光源灯泡， 150W 的灯泡使用寿命是 8000 小时。

投影拼接单元合理设计光路，结构更为紧凑的光学系统，一体化的箱体设计，是免维护的产品。

★可维修性
显示系统应便于诊断故障和更换部件，以缩短故障时间。

预防性维修使故障减少到最低。

投影拼接单元采用先进的模块化结构，投影机、灯泡、屏幕均可方便拆卸。

更换一个灯泡只需 2-3 分钟，光机的控制板、电源模块、色轮等均为单独模块，更换非常方便。

★可扩展性
系统有增加新设备和新功能的能力，软件只需进行简单的扩容就可以满足要求，不必更改源程序；硬件只需相应增加。

使系统跟得上时代的发展需求。

投影拼接单元采用箱体化结构，并以积木式拼接，使得日后设备扩充变得非常简单。

另外，图形控制器也是采用开放式模块化结构，只
要增加相应板卡，就可实现扩充功能。

DLP 大屏幕控制管理软件升级不需要更改源程序即可增加功能。

★抗干扰性
系统应有可靠的抗干扰措施，不受地震及其它系统的电磁干扰，也不对其它系统产生电磁干扰
DLP 大屏幕拼接墙系统具有抗大气过电压、电磁波、无线电和静电等干扰。

对强电磁场及静电具有良好的屏蔽和隔离作用。

所有的电子产品均满足国家标准规定的电磁兼容性标准。

2.3 系统功能
nlighten会根据现场使用环境、显示信号特点和数量，以及对显示管理功能要求等，为您提供整套安全可靠的DLP大屏幕显示系统。

并且。

整个DLP大屏幕显示系统由6套60”的nlighten投影单元、1套BR-VP2000多屏处理器以及控制管理软件等组成。

整套系统采用最新一代的DLP数字光处理技术，所有设备均采用模块化的设计，对显示信号的直通接入冗余显示方案，以及分布式信号处理技术，最大程度的提升了整体DLP大屏幕显示系统的可靠性和安全性，并具备良好的显示信号数量的扩展能力。

nlighten显示单元组成的墙体可以显示来自处理器的输出信号，也可以显示直通输入信号的能力，本系统可以提供2路RGB信号，6路高清信号的直通输入能力。

采用美国TI公司开发的最新的DMD芯片技术，无论在亮度、对比度、清晰度方面，都代表了业领先水平。

BR-VP2000多屏处理器可以提供14个nlighten显示单元的输出驱
动能力,2路RGB信号及6路视频信号输入显示能力。

本多屏处理器采用开放式模块化结构，可以将所有图像通道输出的画面拼合成为一个高分辨率无缝单一逻辑屏。

活动视频信号、RGB信号，各类图/文信息均可在此高分辨率逻辑桌面上以开窗口的方式在任意位置，以任意大小显示。

通过视频矩阵和RGB矩阵，可以灵活配置显示墙的输入信号数量。

本套大屏幕显示系统能够显示Windows、Linux和UNIX等主流操作系统计算机的RGB信号，支持分辨率可以从640×480到1920×1080，总数量为2路模拟RGB或数字RGB信号，可以通过RGB矩阵扩展输入RGB信号的数量。

本系统还能够支持全制式复合视频信号，总数量为6路高清视频信号，可以通过视频矩阵扩展输入视频信号的数量。

通过控制软件对所有显示信号和显示模式进行各种灵活控制，可以进行单屏显示、跨屏显示、分区显示和整屏显示，支持多用户操作和管理，可以在大屏幕任意位置显示BR-VP2000处理器的各种输入信号，包括视频信号、RGB信号，并且可以进行无级缩放和窗口叠加操作；也可以个根据用户的需要设定不同的显示区域，并在显示区域指定显示各种信号；同时可以在大屏幕虚拟显示界面中预览和同步显示输入到大屏幕系统的各种信号画面。

通过Wall control控制软件，可以预先设定多组显示模式和显示预案，随时提供调用。

另外，外部视频输入信号可以通过视频矩阵进行输入输出的切换控制，外部RGB输入信号可以通过RGB换矩阵进行输入输出的切换控制。

Wall control可以对包括各种信号源、矩阵、摄像机云台及镜头控制器、多功能设备等外围设备进行统一管理和联动，所有的操作都可以通过Wall control控制软件通过人性化的图形界面进行统一控制。

2.4 系统显示模式
DLP大屏幕显示系统可以完成各种显示模式，用以显示用户的各种输入信号。

具体模式可根据用户需要进行制定。

1.全屏显示，高分辨率应用
全屏在BR-VP2000多屏处理器的驱动下形成一个超高分辨率的统一显示平台，既可以全墙显示超高分辨率的大型完整的网络图形GIS、GPS，也可以在兄弟单位和上级领导来参观学习时方便快捷的实现显示标语、欢迎词或高分辨率的演示图片，各种信号以窗口形式显示，并可以在全墙围任意缩放、跨屏漫游。

2×3全屏分辨率为：（1920×3） （1080×2）= 5780×2160
图 3 全屏显示模式
2.功能分区显示模式。

整个显示系统又可以根据调度中心系统分工，划分相应的显示区域。

一般各系统的图像只在本系统的显示分区进行任意缩放和漫游显示，从而保证各系统之间工作的独立性。

系统管理员具有全墙及全用户的控制权限，需要时系统管理员可进行跨区域显示或全屏显示，所有功能均能够方便快捷的实现。

图 4 全墙高分辨图片显示模式
3. 多路视频信号显示
支持全制式视频输入信号，视频监控信息、摄像机、录像机、大小影碟机、彩色实物投影仪等各类视频信号源均可接入BR-VP2000多屏处理器，信号经处理后以窗口的形式在投影显示墙上任意位置任意移动、无级缩放、跨屏或者重叠等。

图 5 视频信号显示
4. RGB 信号显示
独立的RGB 信号可以通过nlighten DLP 显示单元置的图像处理器或者BR-VP2000多屏处理器采集处理后以窗口的形式在投影显示墙上快速显示；并且显示窗口可以任意缩放、跨屏移动、叠加或全屏显示等。

图 6 视频信号显示
5. 各类信号混合显示
视频信号、RGB 信号、处理器应用、网络计算机信号均可同
时在大屏幕上以各自方式显示，互不干扰。

或者把大屏幕根据监控区域
信息区域
应用系统的需要，进行分区域显示，并分区域控制。

用户可以根据需要，把各种信号的显示和位置存储为模式，在用户需要的时候直接切换，即可即时按照模式定义显示窗口，或者进而定义预案，按照需要自动调用或者切换各种显示模式，实现对大屏幕显示系统的自动化管理。

图 7 混合信号显示
以上几种显示模式图只是实际应用中的几种类型，在实际使用中可以根据用户的需求设计相应的显示模式。

第三章nlighten DLP™显示单元
3.1 nlighten DLP™显示单元的性能和指标
显示单元作为整个大屏幕系统成像的核心部分，其最终显示效果和功能决定了整个大屏幕系统的成败，为此结合本项目的应用特点和整个空间布局，采用了nlighten公司的DLP™显示单元，该显示单元，主要由nlighten投影光机、显示单元箱体、DNP屏幕、显示单元底座及配套连接电缆等组成。

同时整个显示单元具备将处理器和直通接口输入信号显示的能力，通过DLP™处理技术，用光学的原理在屏幕上进行投影成像。

投影单元的分辨率为1920×1080，显示单元能够同时显示多屏处理器信号、1路独立计算机信号、1路高清视频
信号。

nlighten DLP™显示单元的标准配置的主要技术指标：
注：指标如有变动，以产品所附说明书为准。

3.2 nlighten DLP™显示单元的优势
nlighten公司是国可以提供全套投影墙软、硬件产品的专业厂家之一，是得到美国TI公司认证的DLP系列产品生产厂家之一，也是一家在国拥有DLP显示器生产线的厂家。

nlighten DLP™系列显示单元属于nlighten公司的自主专利核心产品，其光机核心芯片采用TI最新的单片0.65英寸TypeX DMD 芯片，12deg.LVDS。

2008年nlighten在该系列产品上进行了革新，应用了美国TI (Texas Instrument)公司最新的极致色彩™(BrilliantColor™)技术，配以最新的信号处理、图像处理、DCC数字色彩控制等一系列信号处理技术，先进的光学和机械系统设计、专利的屏幕技术、无缝拼接技术以及模块化的结构设计和先进的安装工艺，使得显示系统具有无与伦比的图像质量和显示特性，领先于市场。

1)DMD TM芯片
nlighten公司的光机机芯率先采用了TI公司最新推出的12º偏转角0.65" TypeX LVDS（Low Voltage Differential Signaling超低压差分信号传输）DMD芯片，LVDS是一种满足当今高性能数据传输应用的新型技术，其传输速度是传统DDR传输速率的2.5倍以上，这种传输方式的采用大大提升梁芯片的处理能力和显示画面的效果。

2)极致色彩™ (BrilliantColor™)技术
极致色彩™ BrilliantColor™技术是用于提高DLP投影机色彩显示效果的创新技术。

它利用独有的色彩处理算法与系统强化技术，结合TI全球领先的DDP3020F图像处理芯片，不仅大大提升了中间色
调的亮度，画面色彩丰富鲜艳；而且结合最新的UNISHAPE技术，使投影机具有12bit灰度等级，可真实再现画面亮区、暗场及中间区域等自然灰度，画面色调变化连续平滑，提供更加真实生动的极致色彩，图像颜色更加丰富自然。

图 1 12Bit色彩深度和10Bit比较
BrilliantColor™技术可以有效提升DLP显示引擎的光学效率，主要原理是通过改进信号处理，使中间色调（Halftone）的亮度得到提高，并且将信号处理中的图像信号输出与亮度的关系从非线性改进为线性关系，有效地提升了中间色调的亮度，这样在加大色彩表现围以后仍然能够确保充分的亮度。

BrilliantColor™技术实现更宽广的色域，将传统投影机1670万色的色彩数大幅度提升到10.7亿色，能够呈现出最真实的自然色彩，同时也更好地平衡了色度和亮度，让用户获得无与伦比的视觉体验。

采用极致色彩技术色域传统投影色域
图 2 极致色彩色域围图
应用了BrilliantColor™技术的Visionpro C2系列显示单元，能够展现出鲜艳的色彩和卓越的画质, 呈现出更加清新逼真、平滑流畅的画面，让观看者获得更具震撼力的影像效果与视觉享受。

SLR BrilliantColor™
图 3 极致色彩显示效果比较图
3)DNP专利屏幕
DNP的UCS是一种双元件屏幕，具有四个有效透镜表面。

位于投影机侧（后侧）的高精度Fresnel透镜起会聚透作用，将投影光聚焦后，前投至屏幕，投射角为直角。

丙烯酸屏幕中的散射材
料控制垂直光的分布。

前端的双凸透镜在观看侧呈现光滑的无光泽表面，而垂直的双凸透镜体则朝向投影机。

该元件还包含有增强对比度和进一步降低环境光影响的专利工艺。

Fresnel透镜前端具备防尘保护层。

屏幕水平视角>160度，垂直视角>80度，而且半增益视角较同类产品也有较大提高，画面亮度高、色彩更均匀、可观看视角大；特别是垂直视角的改善明显，多层拼接时垂直方向的图像均匀度好，因此特别适合于多层（3层以上）结构的大规模大屏幕显示墙和多层操作控制室的情况。

同时屏幕防反光，抗眩光，亮度高，尤其适合监控中心等全室场所。

第四章处理器系统
4.1 BR-VP2000多屏处理器系统
BRILLVIEW拼接控制器BR-VP2000，是一款高性能、高端图像处理设备，能够在多个显示屏上同时显示多个动态画面，主要用于多屏幕拼接显示控制，是大屏幕显示系统的核心显示控制设备。

对于要求多个视频显示，要求高质量画面效果的场合，例如，指挥控制中心、视频会议、多媒体多功能厅、礼堂，它是理想的现实解决方案。

BR-VP2000集图像自由缩放、画中画动态显示、多RGB信号实时数字处理技术与一身，所有的输入信号可以自由的显示在显示墙窗口中，全面支持图像的跨屏、漫游、画中画、叠加、缩放等高端显示功能。

使用BR-VP2000
显示效果震撼，模式灵活多样，用户操作方便，维护简单。

BR-VP2000支持多种视频输入方法，包括复合视频，即DVD或摄像头信号，计算机视频，即电脑信号等。

其中，复合视频，支持N、P
制自适应；计算机视频，支持从640x480到1600x1200的分辨率，其中，1024x768、1280x1024、1366x768等标准档，支持60Hz，70Hz，75Hz 等多种刷新频率；数字视频，是将图像信号进行高速数字传输的一种方式，系统支持1920x1080等高端显示模式。

BR-VP2000支持RGB/DVI 输出方式，包括多种视频输出格式和分辨率。

BR-VP2000提供了多种强大的多视频并行处理功能，包括画中画窗口的位置、大小、缩放比例、叠加优先级、画面冻结等。

针对每一个在屏幕上显示的画面，所有算法、操作均并行进行，图像没有延迟、没有丢桢现象。

系统能够按照用户设计，实现输入信号根本上的实时显示和最好的图像缩放还原效果。

BR-VP2000拥有多种控制方式，包括面板按键、红外遥控、RS232串口、网络等。

随机附带画面分割器控制软件，可以方便的安装在Windows操作系统上，也可以通过网络远程控制
BRILLVIEW拼接控制器BR-VP2000是在2005年推出的最新技术产品，产品以FPGA阵列为硬件基础，采用并行高速图形处理技术，实现了多路高速视频信号的统一处理，从根本上解决了VGA信号输入数量受到限制的问题。

机器部由多个硬件模块阵列构成，基本硬件全部外国进口，产品主要特点如下：
一、独创的FPGA硬件图形并行处理技术
FPGA(Field Programmable Gate Array)，称为现场可编程逻辑阵列，是最近新发展的硬件技术。

FPGA芯片具有速度快，并行处理，功能灵活的特点，但芯片本身只是一个空白的硬件平台，不具备任何功能，需要技术人员根据自己的要求对其进行硬件编程。

BR-VP2000的处理核心就是FPGA芯片阵列。

系统具有高速信号处理技术，保证高分辨信号输入输出的实时处理。

BR-VP2000采用DDR技术作高速数据缓存，运用流水线技术，对高速信号进行分级顺序处理，保证了信号的实时性。

系统输入标准分辨率可高达1600x1200x60Hz(需要预定)，非标分辨率可以达到更高，并且保证每一祯都能够实时的处理完毕，输入与输出之间没有时间拖延。

在多单元显示一路信号、一单元显示多路信号、多单元多信号漫游叠加等情况下，显示信号均无延迟。

即便在所有输入信号都漫游叠加在一起的极限情况下，所有信号一样保持动态实时性。

系统采用基于输入端口的信号并行处理技术，有效的增加了输入信号个数。

系统通过芯片阵列，对高速图形数据流进行逐级处理，每一路信号输入都对应一列处理器。

这样就相当于很多处理器同时工作，做到数据的并行处理，极大的提高了系统运算速度。

有效的使用并行处理技术使得数据得到分散处理，没有了工控机单处理器的速度瓶颈，从而使得系统对输入信号个数不敏感。

就是说增加信号输入个数，并不增加系统的总体运算负担，这样系统就能够接纳多个高速信号。

能够有效的进行多路VGA/RGB信号输入，是BR-VP2000与普通插卡式工控机相比，最大的性能优势。

系统属于纯硬件数据处理，没有运行Windows和Linux操作系统，不是一台计算机，不需要硬盘、光驱、显卡等辅助设备。

二、最新的基于LVDS高速数字信号交换体系
BR-VP2000采用所有输入通道并行方式进入核心处理模块，每条总线使用4个高速LVDS信号，这与工控机拼接控制器的PIC总线有本质上的区别。

普通工控机的PCI总线，基本结构是多个PCI插卡使用同一组总线，一般是32个数据位。

如下图所示，6个卡使用同一PCI总线，实际上进入核心处理器的数据只能是其中的一个卡上的信号，PCI总线要分时复用。

由于CPU核心处理器同一时间只能处理一个信号，这样的总线结构对于这样的CPU正好适合。

BR-VP2000采用并行处理结构，这样的总线是远远达不到处理器速度需求的。

工控机的PCI总线结构
为适应核心并行数据处理要求，BR-VP2000采用并行总线接入方式，就是说每个通道都有独自的总线接入核心处理系统。

多个通道采用并行的方式可以实时的将数据送入核心的FPGA处理阵列。

如果每个输入通道都使用PCI总线，那么最终形成的输入线数
量会多得惊人。

在FPGA核心处理部分中，也许要多组信号进行实时交换。

如果也采用并行总线结构，那么系统间的连线数量会成几何上升，使得系统最终无发实际使用。

为解决此结构问题，我们采用超高速LVDS进行信号传输。

LVDS，是低电平数字信号的简称，其特点是用两根线差分传输一个数字状态，线间电压低，信号传输速度快，本系统中使用的LVDS信号速度为2.5G/S，信号额定最高速度可以达到4G/S以上。

使用LVDS进行图像传输，4组线即可传送超高频的显示信号。

是用高速串行信号，极大的减少了系统连线的，使得每个输入输出通道只使用4组线与系统核心计算单元连接。

LVDS信号与并行总线信号，最常见的体现是硬盘ATA 的并行排线接口和新型硬盘SATA的LVDS接口。

下图为BR-VP2000基本系统节构图。

BR-VP2000多通道并行总线结构及串行通信方式
三、最新的NIOSII硬件控制系统
BR-VP2000系统采用并行硬件系统，这样很大程度提高了系统数据处理速度，但并行处理，就意味着很多器件同时工作，增加了系统元件个数，这样，所有器件的同时统一控制，就成为重要问题。

对于工控机而言，只有一个CPU进行核心运算，数据是串行处理的，因此
配置一套接口，就可以控制所有的设备，而BR-VP2000需要用一个高速控制器同时控制多于32个其他部件，同时又要能灵活的协调各部分顺序运行。

为解决此问题，我们选用了基于FPGA的高速软核NiosII。

NiosII处理器是Altera公司为其FPGA产品配套开发的软核CPU。

在逻辑功能上，它们是32位的精简指令集CPU；在实现方式上，它们是在FPGA上通过编程的方式实现的，这也是与传统的CPU的一个根本的差别。

NiosII的总线采用了哈佛结构，在很大程度上提高了系统的处理速度。

由于系统的总线控制器是在FPGA中实现的，可以进行灵活的配置，在某些外设需要具有诺依曼特性时又可以把两套总线合二为一，从而在局部实现诺依曼结构，这样就使得系统总线兼有哈佛结的高效率与诺依曼结构的灵活性。

NiosII系统总线自动对不同时钟域进行协调，可以使挂在总线上的组件工作在不同的主频下，使系统更为灵活。

BR-VP2000使用一片FPGA，嵌NiosII软核，成为系统核心控制器。

在这片FPGA上，还编程实现了64个外围通信控制模块，为系统提供64个可同时工作的基于LVDS的高速接口，与全部系统其他器件进行高速通信。

系统工作时，数据计算FPGA阵列、输入输出端口、系统面板、红外接收器、网络端口、RS232控制口等元件向主控FPGA发送状态信息和请求指令。

软核的外围通信控制模块先预处理这些信息，将其最主要的容交给核，其他附属信息不需要经过主控制程序，由外围器件自行应答。

主控程序是在核上运行的并行流水线流程控制程序，它负责整台机器的正常顺序工作和非常状态处理。

程序根据用户指令和系。