控制室大屏幕显示系统设计与安装流程

需求分析

    控制室在军事指挥训练、工业生产调度、网络调度监控、交通管理等各个领域起着十分重要的作用，是各种系统的“大脑”，系统的各种情报信息被传送到指挥室，各种命令执行信息又从控制室传送到系统的每个角落。当前大屏幕显示系统在控制室已获得了广泛的应用，是各种控制室的视觉中心，因此科学合理地设计大屏幕显示系统而不是简单地堆彻设备就成为一个重要的课题。

本文简要介绍了控制室大屏幕显示系统设计的步骤和在各个环节应注意的问题。

一、了解和分析用户情况和要求

    1、 建筑结构情况：

    这主要指控制室内部的几何尺寸，它决定了大屏幕显示的尺寸和位置以及实现方式。

    2、 视觉业务情况： 

    包括主要观察者数量和位置、次要观察者数量和位置以及照明情况。

    在设计大屏幕显示系统时，与普通观看显示器不同，由于大屏幕的功能不仅是显示信息，而且是共享信息和综合信息，特别是大屏幕显示不可能给予观看者相同的地位和观看效果，所以区分和确定主要观看者、次要观看者的人数、观看位置和观看方式就相当重要。例如某大屏幕的主要作用是宣传和给参观者观看的，那么应根据参观者参观通道和观看位置来确定大屏幕的位置和尺寸。

    控制室的照明设计也与大屏幕显示有密切联系，应统一考虑。照度及其均匀性，直接影响大屏幕显示亮度和对比度的确定，因此应给予充分的重视。

    3、 系统信息情况：

    包括信号的性质（计算机图文、视频）、信号的分辨率、信号的来源和传输方式，信号的数量以及同时显示的要求和方式。

    显示系统（设备）主要的作用是将信号真实的再现，因此了解显示信号对选择什么样的大屏幕显示技术有着直接的关系。例如纯视频信号的显示，目前仍是CRT技术最好，而显示图文信号，DLP或LCD技术就有其优势。

    信号的数量及同时显示的要求（同时显示多少个窗口）结合观看者的位置和距离决定大屏幕的尺寸和显示单元数量。

    信号的传输方式和信号质量涉及到显示设备的选择或是否需要信号处理设备。

系统设计

二、结合人机工程学原理进行大屏幕设计

结合控制室的几何尺寸：

    1、 根据最远观看距离来计算屏幕高度

    如图1所示，最远观看距离的定义是最后排，最边上观看者距离屏幕的距离。一般大屏幕显示的高度H=MDV/4-8 

    2、 根据最远观看距离来确定字符尺寸

    由于人眼角分辨率是15弧分，因此最小的显示字符高度L=MDV×tagG15"=0.0026MDV

    3、 根据最近观看距离来确定屏幕宽度

    最近的观看距离指第一排观看者距大屏幕的距离，由于第一排最边源的观看者在看大屏幕另一侧时会出现图形变形和失真，因此第一排距离大屏幕的距离和第一排桌位的安排与大屏幕的宽度相关。一般地，最边缘观看者与另一侧观看的图形不超过45度，最多不超过60度。如图3、图4所示。

    4、大屏幕距地面的高度应保证后排观看者的观看，即应超过前排工作人员的头的高度或将控制室设计成阶梯形式，目前控制台的高度一般110-125公分之间，因此大屏幕距地面的高度应不低于控制台的高度。

大屏幕实现方式选择

三、选择适当的大屏幕方式

    当屏幕宽度和高度确定后，可根据信息显示要求和允许占用空间来选择大屏幕实现的方式。

    如果显示信息较少或投影深度（采用反射系统后）允许，可以选择单屏大屏幕切换显示，这种方式简单、可靠，经济、方便，此时要兼顾考虑最近，最远观看者观看图像的细腻程度，选择合适分辨率的投影机来实现。

    如果显示信息较多或投影深度不允许，可以选择多屏大屏幕来构成投影显示墙，显示墙的光学拼缝（gap between image）已不丢失信息为判断依据，显示墙的物理拼缝（gap between screen）以结构牢固，有效固定屏幕为判断依据。不必盲目追求细缝或无缝，这既会增加成本，又会潜藏一些热胀冷缩的风险。

    显示墙有两种方式：

    一种是采用标准投影显示单元的方式。目前常见是单片DLP技术投影单元，单元尺寸有50英寸、67英寸、70英寸等，屏幕采用UCS/GUCS/Blackscreen幕，拼接缝隙一般小于1mm，单元分辨率为XGA或SXGA，这种方式具有占用空间小，满屏分辨率高，图像细腻的特点。

    另一种方式是采用定制的方式，即根据具体项目情况，选择投影机、投影屏幕及屏幕拼接方式来构成显示墙，这种方式的单元屏幕尺寸可以为任意尺寸，拼接缝隙一般为1-2mm左右，投影机可选择3片DLP、单片DLP或液晶投影机，单元分辨率为XGA或SXGA。这种方式灵活，多变，性价比高。

设备选择

四、大屏幕系统

    当显示尺寸和显示方式确定后，就可以进行大屏幕显示设备和器材的选择了，主要包括、投影机（芯）、投影屏幕、拼接结构、图像处理和控制设备、接口和转换设备、信号源及设备的集中控制设备等。

    在系统功能确定的情况下，结合预算经费，进行选择是不困难的。这里要指出的是设备选择对性能（技术指标）的影响必须引起用户的注意。例如一个用便携商务投影机构成的投影显示墙，亮度均匀性、颜色均匀性是无法保证的。

    在控制室中，背投应成为必须的选择。

    屏幕的使用应选择光学透镜屏幕中对比度好，抗眩光的产品，屏幕的节距要小于像素的尺寸，以防止出现‘摩尔’效应，屏幕的焦距要与投影机的焦距基本匹配。

    配合光学屏幕使用的投影机应尽可能具备在轴投射方式，投影机光野的几何特性要好。其他应具备的特性还有颜色的分量调整等。

    拼接结构的选用，除了满足拼缝的要求外，应尽可能选择牢固和有一定抗热胀冷缩特性的产品，并且应具有自承重的特点。

    图像处理和控制设备的选择主要考虑显示功能的实现和信号处理速度。

接口和转换设备的选择必须保证信号源图像质量的不降低，带宽、信噪比等指标是很重要的。

    集中控制设备的选择主要考虑操作界面的友好和稳定性。

调试与测试验收

五、大屏幕系统安装调试

    大屏幕系统的安装调试涉及结构安装和电子系统调试，应选择专业厂家进行，例如标准投影单元安装应选择厂商培训过的工程技术人员进行，特别是定制方式，一定要选择有实力、有稳定安装队伍的公司，否则贻害无穷。

六、大屏幕系统测试验收

    大屏幕系统的测试验收包括系统功能验收和技术性能验收。在技术性能验收中，结构参数验收较易进行，而光电参数的验收则需要专门的光电检测仪器，涉及视场设计的参数较难测试，只能由专家小组主观判断。

    一个理想的大屏幕系统是使每个观看者都象是在看自己的监视器一样清楚和舒适，但这仅仅是理想，实际中是不存在的。

    在实际中，判断一个大屏幕系统的好坏可以从以下几个方面进行：

    1、 在正常使用条件下，显示屏幕的亮度、对比度和色彩均匀性；
    2、 图像、图文的真实度；
    3、 拼接的缝隙是否造成了信息丢失；
    4、 主要观看者能否看到全部信息而未感到不便；
    5、 系统是否尽可能地“将光线送到观看者的眼中”；
    6、 稳定可靠，日常维护少；
    7、 运行成本低。

保障条件

七、大屏幕系统

    1、 保持控制室的洁净和通风；
    2、 将控制室的温度和湿度控制在一定的范围内；
    3、 灯光系统要和大屏幕显示系统统一考虑；
    4、 控制台的设计要符合人机工程学的要求；
    5、 座位布局要符合视觉和业务流程的要求。

八、结论

    大屏幕显示系统设计，实际上是一个在房间尺寸、座位安排、显示窗口、环境条件、使用方式、操作人员、经费预算等诸多方面综合平衡的过程，只有把上述因素之间的关系搞清楚，经过与用户的多次互动，才能得到一个最优的设计方案，同时也是性价比最好的方案。

九、控制室的设计步骤

    深圳中电视讯有限公司是专业从事大屏幕显示技术开发、设计、制造的高新技术公司，拥有一批高素质的技术队伍，秉承严谨的科研工作作风，为广大客户服务，我们遵循下列步骤进行控制室显示工程。

    1、 准确定义需求
    2、 提出方案草案并进行沟通
    3、 详细技术设计
    4、 技术方案论证
    5、 制造和安装调试
    6、 试运行和验收
    7、 技术培训和售后服务

作者简介： 杨英俊
           中国电子科技集团第十二研究所高级工程师
           北京东方虹景科技有限公司副总经理