張吉周+單新蘭+余世同++胡斌

摘 要：寧夏氣象天氣會(huì)商高清視頻顯示系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用交互式音頻、視頻技術(shù)，具有擴(kuò)充性，選擇多路視、音頻信號(hào)的本地顯示和轉(zhuǎn)接顯示，采用高清、高亮度、窄邊拼縫等離子拼接技術(shù)構(gòu)成功能齊全的大屏顯示系統(tǒng)。具智能開機(jī)、預(yù)約設(shè)定，信號(hào)任意切換與畫面可漫游顯示特點(diǎn)。 利用全區(qū)氣象部門業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，搭建了省級(jí)氣象臺(tái)與市縣級(jí)氣象臺(tái)站的預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)人員互動(dòng)的交流平臺(tái)。并可通過氣象業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)直觀地顯示全區(qū)觀測(cè)站點(diǎn)的信息、圖像和數(shù)據(jù)，達(dá)到提高預(yù)報(bào)決策現(xiàn)代化手段及工作效率的目的。

關(guān)鍵詞：天氣會(huì)商 等離子 顯示幕墻 信號(hào)處理 中央控制 設(shè)計(jì)應(yīng)用

中圖分類號(hào)：TN919 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2015）05（c）-0000-00

引言

在信息網(wǎng)絡(luò)快速發(fā)展的時(shí)代，新技術(shù)的運(yùn)用給各行各業(yè)帶來較大的沖擊，國家氣象局逐步將大數(shù)據(jù)、新媒體、物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算等技術(shù)應(yīng)用到現(xiàn)代氣象業(yè)務(wù)建設(shè)中，逐步適應(yīng)個(gè)性化、專業(yè)化、多樣化的需求。因此，以多媒體技術(shù)為手段，計(jì)算機(jī)為核心的高清視頻，高保真音頻和通信等領(lǐng)域的多媒體技術(shù)在氣象天氣業(yè)務(wù)中不斷廣泛的應(yīng)用、優(yōu)化。

寧夏氣象天氣會(huì)商高清視頻顯示系統(tǒng)中，采用等離子高清數(shù)碼顯示、多屏圖像處理、智能化控制操作，信號(hào)切換及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的綜合應(yīng)用設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)中選擇多路

視、音頻信號(hào)的本地顯示和轉(zhuǎn)接顯示，選擇高清、高亮度、窄邊拼縫的等離子拼接大屏顯示系統(tǒng)和音頻信號(hào)的數(shù)字音頻處理器，形成智能開機(jī)、預(yù)約設(shè)定的會(huì)商音、視頻模式，信號(hào)任意切換與畫面可漫游顯示設(shè)計(jì)技術(shù)，展現(xiàn)了現(xiàn)代化的人機(jī)交互式天氣會(huì)商業(yè)務(wù)平臺(tái)。

1 天氣會(huì)商高清顯示系統(tǒng)技術(shù)方法及組成

高清顯示系統(tǒng)是其他系統(tǒng)產(chǎn)生信息的終端表達(dá)設(shè)備，如何設(shè)計(jì)一種符合寧夏天氣會(huì)商要求的高清顯示技術(shù)平板幕墻，根據(jù)業(yè)務(wù)需求及會(huì)商室建筑空間及辦公整體布局所需。從系統(tǒng)的可用性、先進(jìn)性、可靠性和經(jīng)濟(jì)性出發(fā)，設(shè)計(jì)選擇等離子拼接幕墻顯示系統(tǒng)。

1.1幕墻大屏顯示技術(shù)性能指標(biāo)的設(shè)計(jì)與選擇

幕墻顯示系統(tǒng)采用較前沿開放式體系結(jié)構(gòu)，根據(jù)主體墻面尺寸采用超窄縫拼接、8個(gè)組合屏圖像處理、信號(hào)切換等網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用綜合為一體的高清晰度平面數(shù)碼顯示幕墻，顯示達(dá)到高速、動(dòng)態(tài)畫面流暢、色彩自然。構(gòu)成一個(gè)高清晰度、高穩(wěn)定性、高智能化控制，操作方便的大屏幕天氣會(huì)商顯示系統(tǒng)[1]。

1.1.1高清幕墻性能選擇

供選擇的幕墻有背投（DLP）、液晶（LCD）、等離子（PDP）屏幕拼接墻。顯示技術(shù)先進(jìn)、屏幕大而薄是發(fā)展的前沿，通過對(duì)傳統(tǒng)的顯像管（CRT）、背投、等離子、液晶幾代產(chǎn)品顯示技術(shù)應(yīng)用比較，又經(jīng)查閱資料、市場(chǎng)調(diào)研比較，確認(rèn)等離子屏更能較好地滿足天氣會(huì)商拼接幕墻設(shè)計(jì)應(yīng)用需求。

等離子PDP技術(shù)，清晰度類似普通日光燈和顯像管CRT電視彩色圖像，不需要背光照明系統(tǒng)即能主動(dòng)發(fā)光，因此圖像鮮艷、明亮、清晰。由于屏幕亮度很高，因此可以在明亮的環(huán)境下使用，不會(huì)因?yàn)楣饩€因素影響圖像效果既圖像失真度較小。數(shù)碼影像色彩還原可充分還原被壓縮前的自然、真實(shí)色彩，色彩還原度達(dá)到97%。

等離子PDP技術(shù)響應(yīng)速度為微秒級(jí)，拼接屏的響應(yīng)速度為2～3微秒，視角上等離子體顯示器視野開闊、視角寬廣，能提供亮麗、均勻平滑的畫面和更大觀看角度。可以做到寬視角，上下左右大于170°，水平、垂直178°雙向大視角。

屏較薄是等離子顯示屏突出的特點(diǎn)，易制作出40英寸以上的大屏幕顯示設(shè)備，不需要額外的背光源系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了窄縫拼接和超薄化[2] 。

1.1.2幕墻視頻的技術(shù)性能設(shè)計(jì)

根據(jù)實(shí)際對(duì)輸入信號(hào)的要求，選擇不同的視頻處理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)DVI、HDMI、VGA復(fù)合視頻、S-VIDEO、YPBPR/YCBCR信號(hào)輸入、輸出，滿足不同使用場(chǎng)合，不同信號(hào)輸入的需求。利用TF-3000 內(nèi)置圖像處理系統(tǒng)，跟外部矩陣配合進(jìn)行各種信號(hào)切換，可以選擇任一路信號(hào)在大屏幕上的整屏顯示或以PDP屏為單位的跨屏顯示；圖像處理器與網(wǎng)絡(luò)連接，可完成計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)信號(hào)、非網(wǎng)絡(luò)信號(hào)和各種視頻信號(hào)在PDP幕墻上任意漫游、縮放、疊加等功能技術(shù)。

2 天氣會(huì)商幕墻系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及配置

根據(jù)寧夏天氣會(huì)商視頻會(huì)議室幕墻的實(shí)際尺寸及室內(nèi)空間情況，從使用性及美觀性進(jìn)行思考設(shè)計(jì)，會(huì)商室拼接大屏幕顯示系統(tǒng)選擇8臺(tái)60寸PDP顯示單元以橫向2行，縱向4列（2×4）的方式超窄縫拼接而成，單屏長寬為1365CM×768CM，2×4拼接大屏幕分辨率達(dá)到 2730 （H）×3072 （V），支持全分辨率PC機(jī)信號(hào)和1080p全高清影像播放，畫面清晰，穩(wěn)定無閃爍。

根據(jù)天氣會(huì)商業(yè)務(wù)對(duì)大屏幕顯示系統(tǒng)提出的系統(tǒng)規(guī)模和應(yīng)用要求，設(shè)計(jì)為左四屏顯示會(huì)商會(huì)場(chǎng)，右四屏顯示氣象天氣圖信息，也可以根據(jù)不同要求任意顯示其他氣象要素信息畫面。在設(shè)計(jì)中選擇了適宜應(yīng)用需求即幕墻為平板顯示窄縫拼接技術(shù)。

2.1系統(tǒng)信號(hào)顯示處理

信號(hào)顯示具有（1）全屏的高分辨率顯示（2）多路實(shí)時(shí)視頻信號(hào)顯示（3）RGB和網(wǎng)絡(luò)信號(hào)顯示（4）各類信號(hào)混合顯示等功能。

對(duì)信號(hào)源進(jìn)行完善的處理，包括轉(zhuǎn)接、分配、切換、倍頻、分割、多屏拼接等，達(dá)到信號(hào)資源共享的目的，使顯示系統(tǒng)能任意獲取一個(gè)或多個(gè)所需的信號(hào)，滿足各種不同功能的需求。各種視頻信號(hào)、音頻信號(hào)和計(jì)算機(jī)信號(hào)通過混合矩陣進(jìn)行共享連接，可以分別顯示在PDP拼接墻及不同的顯示終端上。

2.2 幕墻顯示圖像拼接控制器配置

天氣會(huì)商大屏幕拼接顯示圖像拼接控制器，是大屏幕顯示系統(tǒng)的核心。所有需要顯示的信號(hào)和資料信息（視頻天氣圖、衛(wèi)星云圖、網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)信息、GIS電子地圖等）以及所有的顯示任務(wù)、處理工作都要經(jīng)過控制器來接入、處理。設(shè)計(jì)選擇了TF-3000網(wǎng)絡(luò)型圖像拼接控制器，具備多屏幕拼接顯示控制系統(tǒng)，可以滿足我們多信號(hào)拼接的工作要求。系統(tǒng)具備最新軟硬件升級(jí)，擴(kuò)展性能靈活，支持各種計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)。TF-3000圖像拼接控制器支持遠(yuǎn)程控制、多用戶控制和優(yōu)先級(jí)控制、權(quán)限控制，具有靈活的控制功能。

2.3 操作系統(tǒng)控制器多平臺(tái)應(yīng)用

圖像拼接控制器跨平臺(tái)應(yīng)用，基于PCI體系并支持Microsoft Windows XP、NT、2000操作系統(tǒng)，同時(shí)支持基于AIX、SunSolaris、Tru64 UNIX、HP Unix、Linux操作系統(tǒng)平臺(tái)的工作站畫面顯示，包括圖形文字、表格、曲線、天氣圖等。

2.3.1 單一邏輯信號(hào)處理和高分辨率圖像圖形顯示功能

圖像拼接控制器能單臺(tái)驅(qū)動(dòng)可達(dá)32個(gè)顯示單元拼接成一個(gè)高分辨率單一邏輯顯示屏，屏的總分辨率等于所有顯示單元分辨率的總和?？刂破骺芍С侄噙_(dá)64路RGB信號(hào)、144路視頻信號(hào)，網(wǎng)絡(luò)多路信號(hào)以單元為顯示單位，在各單元窗口內(nèi)任意位置組屏開窗、疊加開窗；支持信號(hào)以任意大小跨屏，各顯示窗口可任意放大縮小，顯示單元之間沒有邊界阻隔，分辨率從640（H）×480（V）到1600×1200@75Hz）同時(shí)開窗，任意共屏、疊加開窗視頻信號(hào)支持全制式信號(hào)輸入，并兼容PAL＼NTSC＼SECAM制式。

圖像拼接控制器采用圖形加速技術(shù)，其每個(gè)圖形輸出通道都配有獨(dú)立的圖形加速處理器，具有32MB SGRAM同步圖形隨機(jī)存儲(chǔ)器。所有類型的顯示畫面都能從單屏顯示按相應(yīng)比例無級(jí)放大到全屏顯示，全屏范圍內(nèi)顯示圖形不變形，整個(gè)屏幕亮度均勻，無暗角、亮角等現(xiàn)象，畫面穩(wěn)定無閃爍。采用軟件控制窗口的拼接與分割，屏與屏之間的拼縫不影響字符和圖形的正確顯示[3]。

2.3.2 網(wǎng)絡(luò)控制功能及大屏幕顯示系統(tǒng)管理軟件的快捷方式

圖像拼接控制器支持本地控制，同時(shí)也支持遠(yuǎn)程控制。TF-3000圖像拼接控制器提供網(wǎng)絡(luò)訪問和遠(yuǎn)程控制，任何與TF-3000圖像拼接控制器聯(lián)網(wǎng)的計(jì)算機(jī)都可以通過網(wǎng)絡(luò)傳輸指令作為遠(yuǎn)程控制臺(tái)或本地PC機(jī)使用控制，利用輸入設(shè)備能對(duì)投影墻進(jìn)行遠(yuǎn)程控制。支持多個(gè)用戶同時(shí)可以對(duì)大屏幕進(jìn)行操作控制，又可以設(shè)定不同的用戶分別控制與操作顯示墻的不同區(qū)域，也可以設(shè)定不同用戶可同時(shí)對(duì)顯示墻的同一區(qū)域進(jìn)行控制與操作。 系統(tǒng)設(shè)置的優(yōu)先級(jí)和權(quán)限控制功能可對(duì)不同級(jí)別的操作員提供不同的控制功能，對(duì)于擁有某種控制權(quán)限的操作員，可以在任意一臺(tái)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)上輸入自己的控制密碼便可以完成相應(yīng)的控制。

圖像控制器采用的大屏幕顯示控制管理軟件（VWCS），實(shí)現(xiàn)對(duì)顯示拼接墻上的各類應(yīng)用窗口的信號(hào)調(diào)用、控制和管理，對(duì)拼接屏機(jī)芯引擎、圖像控制器的控制，以及實(shí)現(xiàn)對(duì)矩陣、攝像機(jī)和集中控制設(shè)備等相關(guān)外圍設(shè)備的控制與管理。

2.3.3 系統(tǒng)的擴(kuò)展能力

圖像拼接控制器采用開放式結(jié)構(gòu)，便于系統(tǒng)軟、硬件升級(jí)，擴(kuò)展性能靈活。其處理器選配了雙Intel 隨機(jī)存儲(chǔ)器，內(nèi)存可擴(kuò)展為2GB，主板選用32位總線，提高了控制器的圖像處理能力。圖像拼接控制器標(biāo)準(zhǔn)配置集成了4個(gè)100M、1000M自適應(yīng)網(wǎng)口，便于在系統(tǒng)應(yīng)用擴(kuò)展。

3 中央智能控制系統(tǒng)功能

中央控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)形成了豐富的人機(jī)交互界面，系統(tǒng)采用智能集中控制方式。中央控制系統(tǒng)由掌上電腦（PAD）桌面圖標(biāo)操作，以網(wǎng)絡(luò)的形式通過無線交換機(jī)傳給中央控制主機(jī)，中央控制主機(jī)再以RS232碼的控制模塊，經(jīng)RS232串口實(shí)現(xiàn)各種設(shè)備的集中控制。所有電控設(shè)備提供簡單易操作、人性化的智能集中控制功能界面[4] （圖3所示）。從根本上提升會(huì)商室的集中控制能力并提高整體設(shè)備的現(xiàn)代化程度，在遵循系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則基礎(chǔ)上，本套系統(tǒng)將最大強(qiáng)度地將投影顯示、音頻擴(kuò)聲、視頻播放、信號(hào)切換、會(huì)議、攝像系統(tǒng)，環(huán)境效果等全方位體現(xiàn)自動(dòng)化、智能化地控制。使之具有化繁為簡，化整為零的特點(diǎn)[5]。

4 結(jié)語

（1）系統(tǒng)投入業(yè)務(wù)運(yùn)行后易操作、性能成熟可靠，圖像、圖形擴(kuò)展靈活、信號(hào)及操作接口標(biāo)準(zhǔn)、開放。（2）系統(tǒng)具有可擴(kuò)充性，網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用、管理適應(yīng)未來氣象業(yè)務(wù)多媒體應(yīng)用的發(fā)展，能夠充分地利用投入的系統(tǒng)設(shè)備資源。（3）系統(tǒng)充分利用全區(qū)氣象部門現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，搭建了省級(jí)氣象臺(tái)與市縣級(jí)氣象臺(tái)站的預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)人員互動(dòng)的交流平臺(tái)。利用先進(jìn)高質(zhì)量的交互式視頻技術(shù)，并通過業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)直觀地顯示全區(qū)觀測(cè)站點(diǎn)的氣象信息。（4）系統(tǒng)高標(biāo)混合矩陣存在著標(biāo)清轉(zhuǎn)高清信號(hào)編碼易實(shí)現(xiàn)，雖然高清轉(zhuǎn)標(biāo)清信號(hào)溢出容易出現(xiàn)黑屏或圖像比例失調(diào)等問題，但可在軟件算法上優(yōu)化改進(jìn)。（5）天氣會(huì)商集中控制系統(tǒng)中只涉及到大屏設(shè)備的控制，尚未對(duì)會(huì)商室的發(fā)言PC機(jī)的反轉(zhuǎn)器、燈光、窗簾等輔助設(shè)施加以控制，今后使用中可逐步改進(jìn)優(yōu)化。

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