需求分析

    控制室在軍事指揮訓練、工業生產調度、網絡調度監控、交通管理等各個領域起著十分重要的作用，是各種系統的“大腦”，系統的各種情報信息被傳送到指揮室，各種命令執行信息又從控制室傳送到系統的每個角落。當前大屏幕顯示系統在控制室已獲得了廣泛的應用，是各種控制室的視覺中心，因此科學合理地設計大屏幕顯示系統而不是簡單地堆徹設備就成為一個重要的課題。

本文簡要介紹了控制室大屏幕顯示系統設計的步驟和在各個環節應注意的問題。

一、了解和分析用戶情況和要求

    1、 建筑結構情況：

    這主要指控制室內部的幾何尺寸，它決定了大屏幕顯示的尺寸和位置以及實現方式。

    2、 視覺業務情況： 

    包括主要觀察者數量和位置、次要觀察者數量和位置以及照明情況。

    在設計大屏幕顯示系統時，與普通觀看顯示器不同，由于大屏幕的功能不僅是顯示信息，而且是共享信息和綜合信息，特別是大屏幕顯示不可能給予觀看者相同的地位和觀看效果，所以區分和確定主要觀看者、次要觀看者的人數、觀看位置和觀看方式就相當重要。例如某大屏幕的主要作用是宣傳和給參觀者觀看的，那么應根據參觀者參觀通道和觀看位置來確定大屏幕的位置和尺寸。

    控制室的照明設計也與大屏幕顯示有密切聯系，應統一考慮。照度及其均勻性，直接影響大屏幕顯示亮度和對比度的確定，因此應給予充分的重視。

    3、 系統信息情況：

    包括信號的性質（計算機圖文、視頻）、信號的分辨率、信號的來源和傳輸方式，信號的數量以及同時顯示的要求和方式。

    顯示系統（設備）主要的作用是將信號真實的再現，因此了解顯示信號對選擇什么樣的大屏幕顯示技術有著直接的關系。例如純視頻信號的顯示，目前仍是CRT技術最好，而顯示圖文信號，DLP或LCD技術就有其優勢。

    信號的數量及同時顯示的要求（同時顯示多少個窗口）結合觀看者的位置和距離決定大屏幕的尺寸和顯示單元數量。

    信號的傳輸方式和信號質量涉及到顯示設備的選擇或是否需要信號處理設備。

系統設計

二、結合人機工程學原理進行大屏幕設計

結合控制室的幾何尺寸：

    1、 根據最遠觀看距離來計算屏幕高度

    如圖1所示，最遠觀看距離的定義是最后排，最邊上觀看者距離屏幕的距離。一般大屏幕顯示的高度H=MDV/4-8 

    2、 根據最遠觀看距離來確定字符尺寸

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

    3、 根據最近觀看距離來確定屏幕寬度

    最近的觀看距離指第一排觀看者距大屏幕的距離，由于第一排最邊源的觀看者在看大屏幕另一側時會出現圖形變形和失真，因此第一排距離大屏幕的距離和第一排桌位的安排與大屏幕的寬度相關。一般地，最邊緣觀看者與另一側觀看的圖形不超過45度，最多不超過60度。如圖3、圖4所示。

    4、大屏幕距地面的高度應保證后排觀看者的觀看，即應超過前排工作人員的頭的高度或將控制室設計成階梯形式，目前控制臺的高度一般110-125公分之間，因此大屏幕距地面的高度應不低于控制臺的高度。

大屏幕實現方式選擇

三、選擇適當的大屏幕方式

    當屏幕寬度和高度確定后，可根據信息顯示要求和允許占用空間來選擇大屏幕實現的方式。

    如果顯示信息較少或投影深度（采用反射系統后）允許，可以選擇單屏大屏幕切換顯示，這種方式簡單、可靠，經濟、方便，此時要兼顧考慮最近，最遠觀看者觀看圖像的細膩程度，選擇合適分辨率的投影機來實現。

    如果顯示信息較多或投影深度不允許，可以選擇多屏大屏幕來構成投影顯示墻，顯示墻的光學拼縫（gap between image）已不丟失信息為判斷依據，顯示墻的物理拼縫（gap between screen）以結構牢固，有效固定屏幕為判斷依據。不必盲目追求細縫或無縫，這既會增加成本，又會潛藏一些熱脹冷縮的風險。

    顯示墻有兩種方式：

    一種是采用標準投影顯示單元的方式。目前常見是單片DLP技術投影單元，單元尺寸有50英寸、67英寸、70英寸等，屏幕采用UCS/GUCS/Blackscreen幕，拼接縫隙一般小于1mm，單元分辨率為XGA或SXGA，這種方式具有占用空間小，滿屏分辨率高，圖像細膩的特點。

    另一種方式是采用定制的方式，即根據具體項目情況，選擇投影機、投影屏幕及屏幕拼接方式來構成顯示墻，這種方式的單元屏幕尺寸可以為任意尺寸，拼接縫隙一般為1-2mm左右，投影機可選擇3片DLP、單片DLP或液晶投影機，單元分辨率為XGA或SXGA。這種方式靈活，多變，性價比高。

設備選擇

四、大屏幕系統

    當顯示尺寸和顯示方式確定后，就可以進行大屏幕顯示設備和器材的選擇了，主要包括、投影機（芯）、投影屏幕、拼接結構、圖像處理和控制設備、接口和轉換設備、信號源及設備的集中控制設備等。

    在系統功能確定的情況下，結合預算經費，進行選擇是不困難的。這里要指出的是設備選擇對性能（技術指標）的影響必須引起用戶的注意。例如一個用便攜商務投影機構成的投影顯示墻，亮度均勻性、顏色均勻性是無法保證的。

    在控制室中，背投應成為必須的選擇。

    屏幕的使用應選擇光學透鏡屏幕中對比度好，抗眩光的產品，屏幕的節距要小于像素的尺寸，以防止出現‘摩爾’效應，屏幕的焦距要與投影機的焦距基本匹配。

    配合光學屏幕使用的投影機應盡可能具備在軸投射方式，投影機光野的幾何特性要好。其他應具備的特性還有顏色的分量調整等。

    拼接結構的選用，除了滿足拼縫的要求外，應盡可能選擇牢固和有一定抗熱脹冷縮特性的產品，并且應具有自承重的特點。

    圖像處理和控制設備的選擇主要考慮顯示功能的實現和信號處理速度。

接口和轉換設備的選擇必須保證信號源圖像質量的不降低，帶寬、信噪比等指標是很重要的。

    集中控制設備的選擇主要考慮操作界面的友好和穩定性。

調試與測試驗收

五、大屏幕系統安裝調試

    大屏幕系統的安裝調試涉及結構安裝和電子系統調試，應選擇專業廠家進行，例如標準投影單元安裝應選擇廠商培訓過的工程技術人員進行，特別是定制方式，一定要選擇有實力、有穩定安裝隊伍的公司，否則貽害無窮。

六、大屏幕系統測試驗收

    大屏幕系統的測試驗收包括系統功能驗收和技術性能驗收。在技術性能驗收中，結構參數驗收較易進行，而光電參數的驗收則需要專門的光電檢測儀器，涉及視場設計的參數較難測試，只能由專家小組主觀判斷。

    一個理想的大屏幕系統是使每個觀看者都象是在看自己的監視器一樣清楚和舒適，但這僅僅是理想，實際中是不存在的。

    在實際中，判斷一個大屏幕系統的好壞可以從以下幾個方面進行：

    1、 在正常使用條件下，顯示屏幕的亮度、對比度和色彩均勻性；
    2、 圖像、圖文的真實度；
    3、 拼接的縫隙是否造成了信息丟失；
    4、 主要觀看者能否看到全部信息而未感到不便；
    5、 系統是否盡可能地“將光線送到觀看者的眼中”；
    6、 穩定可靠，日常維護少；
    7、 運行成本低。

保障條件

七、大屏幕系統

    1、 保持控制室的潔凈和通風；
    2、 將控制室的溫度和濕度控制在一定的范圍內；
    3、 燈光系統要和大屏幕顯示系統統一考慮；
    4、 控制臺的設計要符合人機工程學的要求；
    5、 座位布局要符合視覺和業務流程的要求。

八、結論

    大屏幕顯示系統設計，實際上是一個在房間尺寸、座位安排、顯示窗口、環境條件、使用方式、操作人員、經費預算等諸多方面綜合平衡的過程，只有把上述因素之間的關系搞清楚，經過與用戶的多次互動，才能得到一個最優的設計方案，同時也是性價比最好的方案。

九、控制室的設計步驟

    深圳中電視訊有限公司是專業從事大屏幕顯示技術開發、設計、制造的高新技術公司，擁有一批高素質的技術隊伍，秉承嚴謹的科研工作作風，為廣大客戶服務，我們遵循下列步驟進行控制室顯示工程。

    1、 準確定義需求
    2、 提出方案草案并進行溝通
    3、 詳細技術設計
    4、 技術方案論證
    5、 制造和安裝調試
    6、 試運行和驗收
    7、 技術培訓和售后服務

作者簡介： 楊英俊
           中國電子科技集團第十二研究所高級工程師
           北京東方虹景科技有限公司副總經理