HDTV多媒体大屏幕显示墙系统方案

HDTV多媒体大屏幕显示墙系统方案丁玉珍 (北京邮电大学 ,北京 100876 )摘要 :介绍了高清晰度多媒体大屏幕显示墙系统的原理 、方案 、组成及关键技术 ,并分析了它的应用前景 。关键词 :高清晰度电视 ;多媒体 ;电视墙中图分类号 : TN943. 6文献标识码 : B文章编号 : 1007 - 7022 ( 2005 ) 12 - 1182 - 02Pro jec t of Prob in g the Sy stem on HD TV M u lt im ed ia V ideo2W a llD IN G Yu2zhen(B e ijing U n ive rsity of Po sts and Te lecomm un ica tion s, B e ijing 100876 , Ch ina)A b stra c t: Th is p ap e r in troduce s the p rinc ip le, schem e, con struc tion and the key techn ique of the system abou t h igh2defin ition m u ltim ed ia video2wa ll. M eanwh ile it ana lyze s the p e rsp ec tive in app lica tion.Key word s: HD TV; m u ltim ed ia; video wa ll1 引言大屏幕显示墙 (早期称电视墙 ) 是由多个背投式 电视机以矩阵排列 (例如 2 2 , 3 3 )组成一个大显示屏 ,每个子屏幕显示大图像的一部分 ,共同显示一个大 的图像 ,因大如墙壁 ,故称显示墙 。 10 多年前 ,显示墙 刚出现的 时 候 , 只 显 示电 视信 号 , 称 为 电 视 墙 (V ideo W a ll) ;后来发展到能显示计算机数据及图形 ,称为数 据墙 (D a ta W a ll) ; 近 几 年 发 展 到 显 示 多 种 媒 体 的 信号 ,称多媒体显示墙 (M u ltim ed ia D isp lay W a ll) 。本论 文所研制的显示墙 ,是把 HD TV (高清晰度电视 ) 、PAL 和 N TSC制普通电视以及计算机的 V GA、SV GA、XGA 等全在一个大屏幕上显示 ,故称为“HD TV 多媒体大屏 幕显示墙 ”。大屏幕显示墙技术近年来发展很快 ,社会需求量越来越大 ,它的图像面积大 、亮度大 、对比度好 、彩色鲜 艳 、临场感特别强 ,广泛应用于展览大厅 、科学报告厅 、车站 、机场候机厅 、商场 、大厦 、歌厅 、政府机构及各部门的监控单位 ,但是市场上的商品绝大多数为外国货 ,且功能单一 ,价格昂贵 ,我国以前自行设计生产的只有 视频电视墙一种 ,没有多媒体的功能 ,不能满足市场需求 。市场调查表明 ,近年来更多的用户都希望不仅能看视频性的信息 ,更要求计算机信息的显示 。本论文 的必要性就在于填补国内空白 ,研制一种比国外产品 性能更多 (含 HD TV ) 且价格合理的多媒体显示墙 ,使用户只买一个显示墙就能显示几乎所有日常遇到的图 像信息 。2 HD TV 多媒体大屏幕显示墙的组成HD TV 多媒体大屏幕显示墙系统的组成如图 1 所 示 ,它主要由控制器与组合显示屏两大部分组成 ,其中 控制器是关键技术 。控制器主要由 4 部分组成 : 普通电视输入变换部分 、计算机信号输入变换部分 、LVD S电平 转 换 电 路 、HD TV信 号 分 割 器 。HD TV分 割 器 的作者简介 :丁玉珍 ( 1951 2 ) ,女 ,高级工程师 ,从事数字电视研究工作 。HD TV 分 割 器 的 原 理 框 图如图 2 所 示 , 从 输 入 端 到 处 理 终端采 用 全 数 字 处 理 , 所 达 到的信噪比和清晰度显著优于用 模拟方法连接的系统 。外部 送 给 分 割 器 的 是 74MH z的 R、G、B 数据流 ,为了将 其变为 普 通 电 视 的 数 据 流 , 先用 F IFO 缓冲降速 ,缓冲降速后 的数据流只有 27 MH z,为选择 帧存储器的芯片创造了有利条 件 ,然后 将 其 送 至 DRAM 帧 存 储器 ,读出时钟采用 13. 5 MH z标准数字电视时钟 ,因而输出的图 1HD TV 多媒体大屏幕显示墙系统框图输入信号来自 3 处 ,一是 N TSC 制或 PAL 制彩色电视信号 ,此信号经数字解码器变换为 数字电视信号 ,再经逐行扫描转换模块 ,将其 转换为逐行扫描格式 , 经 LVD S电平转换电路送 至 HD TV 分 割 器 ; 二 是 计 算 机 输 出 的 V GA、SV GA 等 信 号 , 先 将 其 转 换 为 数 字 信 号 ,再经专用芯片变换成 1 920 1 080格式 ,图 2HD TV 分割器原理框图R、G、B 数据流也符合普通数字电视标准 ,从而完成高清晰度到标准清晰度的速率转换 。从 DRAM 存储器输 出的数据流传送至彩色电视数字编码器 ,编码器可输出N TSC制全电视信号和 S - V ideo ( Y + C )信号 。本系统把 HD TV 信号真正变成了 N TSC 信号 ,实现了用多个背 投式电视机共同显示一个大 HD TV 图像的目的 。( 2 )可编程逻辑器件 可编程逻辑器件是整个系统的控制核心 , V GA HD TV 数 字 变 换 、普 通 电 视 逐 行 扫 描 变 换 、F IFO 和 DRAM 的读写时序和地址时序 、同步信号等都是由可 编程逻辑 器件 控 制的 。我 们 选 用 的 是 A lte ra 公 司 的 F lex10 k系列芯片 ,此系列芯片采用嵌入式阵列 ,集成 度高 ,为设计者提供了有效的嵌入式门阵列和灵活的 可编程逻辑 。A lte ra 公司 的 MAX + P la s界 面 友好 , 可以非常方便地输入 VHDL 的源文件 ,用它的编辑功能可以快速检查出 VHDL 的语法错误 ,而且文件管理 功能强大 ,但它的逻辑综合能力并不强 ,因此我们采用 X ilinx公 司 的 FPGA 编 程 工 具 FPGA EXPR ESS 作 为 VHDL 语言的逻辑综合工具 ,再把 FPGA EXPR ESS输 出 的 门 级 网 络 表 引 入 到 A lte ra的 MAX + P la s 软 件经 LVD S电平转换电路送至 HD TV 分割器 ;三是机顶盒接收的 HD TV 信号 ,经 LVD S电平转换电 路送至 HD TV 分割器 ,分割器根据需要选择某一种分 割处理后送至组合屏显示墙 。组合屏显示墙由多个普通背投式电视机或多重扫 描显示器改装组成 ,是目前显示方式中成本最低 、寿命 最长 、彩色鲜艳 、工作最稳定的方法 ,性能价格比最容 易被用户接受 。组合屏 显 示墙 接收 HD TV 分割 器 输 出的 N TSC制全电视信号和 S - V ideo ( Y + C )信号 ,共 同显示一个大的 HD TV 图像 。3 关键技术从技术水平方面分析 ,经过数月的研究 ,我们已制 定出具体技术方案 ,选定了主要关键器件 ,收集了相关的 技 术 资 料 , 研 制 了 单 元 电 路 。分 析 表 明 , 以 原“HD TV 电视墙 ”(我们研制的 HD TV 电视墙曾获北京 市科技进步二等奖 ) 为基础 , 再增加普通电视逐行扫 描变换板 、V GA HD TV 数字变换板 ,并将原控制器进 行重新设计 ,增加了两种软件包 ,即可将 HD TV 信号 、普通电视信号 、计算机 V GA 类信号综合显示到一个大 屏幕显示墙上 ,其关键技术有 4部分 :( 1 ) HD TV 分割器1183SU S服务器的建立和客户端的使用方法李瑞祥 (济宁市广播电视局 ,山东 济宁 272037 )文章编号 : 1007 - 7022 ( 2005 ) 12 - 1184 - 02中图分类号 : TN949. 197文献标识码 : E数字电视所使用的十几台服务器构成了一个内网 ,这个网络是不与互联网相连的 ,但是内网里的服务 还需 要 定 期 升 级 打 补 丁 , 这 就 需 要 在 内 网 建 立 一 台 SU S服务器 ,先通过这台服务器与互联网上下载所有 的补丁 ,将服务器与互联网断开后 ,接入内网 ,内网中 其余的机器作为客户机统一从这台服务器上接收服务 器上发布的补丁 。客户机通过这种方法打补丁 ,具有 安全 、快速 、方便的优点 。下面介绍 SU S服务器的建立和客户端的使用方法 。1SU S 服务器的建立( 1 )硬件需求 。微软的网站建议 SU S服务器的最 低配置为 512 M 内存 ,最小 6 G可用空间 , P III800 的 CPU ,笔者最初将一台 D ELL 的微机 (配置为 256 M 内 存 , P4的 CPU , 40 G硬盘 )成功地配置为 SU S服务器 ,后来将一台 P II450、128 内存的机器也配置为 SU S服 务器 (这需要一点小技巧 ,我在后面会说明 ) 。中 ,与选定的具体器件相结合 ,进行逻辑试配 ,输出配置结果 ,用在线编程器把配置数据写入可编程芯片 ,流 程如图 3所示 。中 ,外围电路不复杂 , 能方便控制转换 , 再加以 FPGA的配 合 , 能 将 PAL、N TSC 制 普 通 电 视 信 号 转 换 成HD TV 分割器所需要的 HD TV 数字信号格式 。4 结束语HD TV、普通 电视 PAL 制 和 N TSC 制 信 号及 计 算 机 V GA、SV GA、XGA 兼 容 显 示 在 一个组合屏上 ,用户购买一个显示屏就可显示几乎所有日常遇到 的图 像信 息 。也 可 将 组合屏换成多重扫描显示器 , V GA 信号数字 化后直 接 分 割 , 这 样 组 合 屏 的 价 格 会 提 高 20 % 30 % ,但计算机图形会更清晰 。图 3 可编程逻辑器件开发流程( 3 ) V GA HD TV 数字变换部分我们采用 D SP 技术 , 研制了存储转换模块 , 将计 算机信号 V GA、SV GA、XGA 上变换成 HD TV 的 1 9201 080 格式显示 ,克服了下变换成 PAL 或 N TSC制显 示带来的清晰度严重下降问题 ,解决了普通背投电视 机不能显示计算机信号的问题 ,现在也有专用芯片可完成这个功能 。( 4 )普通电视逐行扫描变换部分美国 ND SP公司生产的芯片 NV320 P是一款优良 的普通电视逐行扫描变换器件 , 它 性能 稳定 , 价 格 适参考文献 : 1 刘诚 . 我国第一代 HD TV 屏幕墙系统的开发 J . 世界广播电视 , 2000 , 14 , ( 7 ) : 32 - 36.潘松 ,黄继业. EDA 技术实用教程 M . 北京 :科学出版社 , 2002.收稿日期 : 2005 203 223 2