Основні системи відображення для диспетчерських та ситуаційних центрів

У першій частині нашої публікації ми розглянули, що являє собою технічне оснащення диспетчерських і ситуаційних пунктів, де вказали призначення та склад необхідного обладнання, а також розкрили основне розуміння про завдання та важливі вимоги для побудови повнофункціональних комплексів.

Продовжуючи тематичний огляд на тему «Технічне оснащення диспетчерських та ситуаційних центрів», сьогодні ми поговоримо про важливий елемент для кожного ДЦ та СЦ – головний екран колективного використання або системи відеовідображення (відеостіни, відеокуби).

Запропонована інформація насамперед розрахована на те, щоб будь-який кінцевий користувач усвідомлював, які основні фактори впливають на правильне та ефективне оснащення, а також використання ситуаційних та диспетчерських приміщень. І будучи замовником, змогли все попередньо обміркувати, а потім скласти постачальнику рішень (компанії, що проектують об'єкти «під ключ»), технічне завдання, де будуть чітко вказані головні вимоги і основна функціональна концепція проектованого комплексу.

Побудова відеостін (відеокубів) для диспетчерських та ситуаційних центрів

Як правило, ступінь складності основного поліекрану залежить від функціональних завдань та передбачуваної методики роботи ДЦ або СЦ. А також від вихідного архітектурно-будівельного рішення залу (його висоти, співвідношення сторін у плані, наявності колон і т.п.), загального планування приміщення, головним елементом якої є місця розташування консолей операторів-диспетчерів по відношенню до переднього фронту.

Крім того, на побудову відеостін у диспетчерських чи ситуаційних залах можуть впливати такі фактори, як необхідність виводити цільне зображення на всю площу екрану або більшу частину її модулів (вікон), або одночасні комбінації показу картинок різного розміру (наприклад, трансляція зображення від другорядних джерел сигналу тільки на одиночні вікна (дисплеї), а від найважливішого – відображення одразу на 4 модулі).

Основний дисплей може бути не тільки плоский, а й фігурний, наприклад, що утворює дугу з окремих прямих ділянок або розділених на сегменти, розташовані вздовж трьох стін приміщення. В останньому випадку це реальне використання трьох відеостін в одному залі.

Головні вимоги та рекомендації щодо побудови колективного поліекрану

Перед характеристикою конкретних технічних рішень важливо ознайомитися з дещо загальними вимогами і рекомендаціями, пов'язаними зі зручністю зчитування інформації з дисплеїв великих розмірів.

Співвідношення сторін кожного вікна слід приймати 16:9, а не 4:3, оскільки воно ближче до поля бінокулярного зору людини. Це значення доцільно витримувати для збільшених картинок, виведених відразу на кілька модулів. Тобто об'єднана картинка розміром 2х2 модулі найвдаліша для сприйняття, тоді як 3х2 є гранично допустимою, хоч і не бажаною. Крім того, ширші зображення не можуть одночасно сприйматися операторами як єдині сегменти, що загрожує зниженою увагою до мало сприйманих ділянок головного монітора.

Відстань від поліекрану до спинок крісел найближчих операторів-диспетчерів має бути не менше 1,4 висоти зображення, що диктується вертикальним кутом поля зору людини. При цьому, що саме вважати зображенням залежить від структури основного дисплея і методики роботи.

Якщо є необхідність надійно, правильно і легко сприймати дані об'єднаних картинок, коефіцієнт 1,4 відноситься саме до висоти цих зображень. Якщо великі зображення є чисто ілюстративними, а вся функціонально важлива інформація, наприклад, буквенно-цифровые дані, виводиться лише в одиночні вікна, то коефіцієнт відноситься до висоті цих вікон.

Висота зображення за нормами повинна становити не менше 0,18 відстані до спинок крісел найдальших операторів-диспетчерів. В іншому випадку почнуть губитися (не будуть помітні) дрібні деталі картинки, що спричинить монотонне сприйняття даних операторами (перестануть «крутити головою», переводити погляд) і швидко викличе втому від перегляду.

Значення 0,14 відстані слід вважати абсолютно граничним, як би на цьому не наполягав замовник. При використанні модулів поліекрана телевізорів з роздільною здатністю 4К оперувати значенням висоти менше 0,18 неприпустимо. Поняття висоти зображення і тут може бути різним, аналогічно до описаного вище стандарту.

Таким чином, цілком зрозуміло, що зону розташування консолей операторів-диспетчерів нерозумно організовувати в глибину з великою кількістю рядів. Саме розташування має бути впорядковане завширшки, з кількістю рядів від одного до трьох. Однак і по ширині також є обмеження. Лінія погляду (кут від площини екрана) на протилежну від крайнього оператора край головного дисплея повинна бути не більше 45 градусів. І ця величина є граничною. Прагнути потрібно до кута в 60 градусів. З цього випливає, що перший ряд вже доцільно робити, ніж другий і таке інше.

При розміщенні місць операторів у межах ряду і складанні типових схем завантаження окремих модулів поліекрану інформацією, потрібно прагнути, щоб оператор сидів навпроти (як найближче до перпендикуляру) тих осередків відеостіну, куди виводиться найважливіша цього оператора інформація.

Власне роздільна здатність панелей або дисплеїв, що утворюють єдиний дисплей, має бути Full HD (1920х1080), щоб зображення було добре промальованим (деталізованим). Особливо це важливо, якщо картинка збільшуватиметься для відображення відразу на кілька осередків.

За наявності фінансових коштів можна рекомендувати використовувати нові плоскі телевізори з роздільною здатністю 4К (Ultra HDTV, UHD, 3840х2160). Навіть не дивлячись на те, що такі відеоматеріали для показу, знімальні камери та джерела тільки починають з'являтися, застосована в цих телевізорах технологія конвертації зображення у формат UHD дозволяє покращувати якість зображення від будь-якого джерела відеосигналу. А цифрові фотографії вже зараз доступно показувати з небувалою високою різкістю, де помітні найдрібніші деталі зображення.

Також, звертаємо увагу, що допустимі відстані сприйняття зображень прив'язані до висоті, а не до ширини чи діагоналі зображення і, загалом, залежить від роздільної здатності моніторів. Висока кількість пікселів забезпечує гарну якість картинки, що робить більш легким сприйняття будь-яких зображень, помітність текстів і зменшує втому операторів від постійних переглядів. Матеріал для бази даних потрібно готувати з огляду на фактичну роздільну здатність та відстань до найдальших місць операторів (наприклад, правильно вибирати висоту шрифтів тексту).

Роздільна здатність комп'ютерних моніторів, встановлених у операторів-диспетчерів, має бути як мінімум Full HD (1920х1080), щоб зображення було легко ретранслювати на головну відеостіну без погіршення якості за рахунок «перерахунку» картинки.

Так як розглядається використання поліекрану тільки всередині приміщень, яскравість панелей або великих поодиночних дисплеїв повинна становити в межах 500-800 кд/м2 і більше. Дуже важливо забезпечити максимально близьку яскравість усіх модулів екрану. Якщо передбачається можливість використання об'єднаних зображень, то відстані між екранами (стики, шви між окремими осередками на загальній картинці) мають бути мінімальними. Вважається, що якщо ширина стику становить приблизно 1/700-1/900 від відстані переглядання відеостіни, стик перестає погіршувати сприйняття об'єднаного зображення, створюючи враження цільної конструкції.

Поліекран може бути зібраний на основі рідкокристалічних (LCD та LED), плазмових, світлодіодних матричних панелей, а також на базі  проекційних відеокубів (із зворотною проекцією).

Останні мають значну товщину в порівнянні з першими двома, велика вага, виникають складності із забезпеченням рівномірної яскравості в межах загального екрану, плюс вони складніші в обслуговуванні через застосування всередині відеокубів мультимедійних проекторів. Перевагою їх є мінімальні міжекранні проміжки (зазори, шви), що обчислюються лише кілька міліметрів. Однак останнім часом такі відстані між панелями можна досягти і при використанні LCD. Тому застосування відеокубів останнім часом різко скоротилося і докладніше говорити про них ми далі не будемо.

Відеостіни на базі професійних рідкокристалічних (LCD) панелей

Поліекран на основі LCD-панелей має низку привабливих властивостей. Наприклад, ультратонкі відеостіни Planar Matrix із архітектурою G2 американської компанії Planar Systems. У цих моделях блок живлення та модулі електроніки винесені за межі панелей та можуть бути змонтовані в іншому приміщенні – на відстані до 60 метрів від головного дисплея (100 метрів при використанні модулів із вбудованими підсилювачами).

Колективний дисплей виходить надтонким, легким, безшумним, має знижене тепловиділення в області екрану. Крім того, передбачена система спеціальних кріплень, в якій кожна панель монтується окремо та можна демонтувати або замінити будь-яку (навіть центральну) панель без зняття інших за рахунок переднього доступу до них. Залежно від моделі зазор між екранами може становити 5,5 або 3,7 мм, діагональ екранів окремих моделей дорівнює 46 і 55 дюймів, роздільна здатність становить 1920х1080 пікселів. Інсталяційна глибина конструкції у настінному виконанні всього 90 мм.

Контролер поліекрану також від компанії Planar підтримує сучасні цифрові відеоінтерфейси (HDMI і DisplayPort), що дозволяють підключати джерела сигналу з роздільною здатністю до 4К (Ultra HD) і відображати на панелях Matrix G2 зображення з високою деталізацією. Нова функція ORBITING запобігає прояву ефекту «залипання пікселів» (Image Retention) при тривалому відображенні статичної інформації, що особливо важливо при використанні поліекрану Matrix G2 у диспетчерських пунктах, де відображення статичної інформації є основним режимом використання.

Система Planar Matrix з архітектурою G2 загалом є дуже високоякісною, розрахованою на цілодобову роботу 7 днів на тиждень, проте дуже дорога.

Для здешевлення проекту відеостін можна закуповувати не як єдину систему, а зібрати на панелях будь-якого виробника з окремою закупівлею каркасу стіни і застосуванням окремого контролера управління іншого (по відношенню до панелей) виробника.

На додаток можна згадати про корейську фірму Samsung, яка випускає спеціальні тонкі LED дисплеї з діагоналлю 55 і 46 дюймів з роздільною здатністю 1920х1080 пікселів, з шириною рамки 5,5 мм і стандартним кріпленням VESA 400х. Опціонально поставляються спеціальні байонети для скріплення панелей між собою та до каркасу поліекрану. Товщина цих дисплеїв дорівнює 31 мм, вага – 13,3 кг (для дисплея діагоналлю 55 дюймів). При цьому відеостіна зібрана на базі цих панелей не потребує окремого контролера, тому що відповідні функції вбудовані в сам дисплей (навіть без використання додаткового ПК).

Панелі можна збирати не лише у горизонтальному, а й у вертикальному положенні (з поворотом зображення). Крім того, забезпечується узгоджена передача кольору в межах всіх дисплеїв. Крім описаних типів є варіанти з яскравішими показниками екранів (700 замість 450 кд/м²) з такими ж діагональними розмірами, що забезпечують ширину стику всього 3,5 мм. Однак дані панелі товщі та важчі (86 мм і 23,3 кг для дисплея діагоналлю 55 дюймів), а також споживають більше електроенергії (210 замість 120 Вт).

Можна сказати, що професійні дисплеї для інтеграції в диспетчерські та ситуаційні центри випускають інші виробники. Наприклад, японська фірма Panasonic пропонує LED дисплей TH-55LFV70W з діагоналлю 55 дюймів та вузькою рамкою, що забезпечує товщину шва між екранами 3,5 мм. Яскравість екрана – 700 кд/м². Вага панелі приблизно 30 кг, а товщина дорівнює 95 мм. Вказаний дисплей дозволяє підключення по послідовно-пріоритетному ланцюжку з керуванням RS-232 і має функцію підтримки конфігурації: 2х2, 3х3, 4х4, 5х5.

Колективні системи відображення на плазмових панелях

Відеостіни сконструйовані на плазмових панелях забезпечують велику яскравість, невелику товщину пристроїв, відносно низьку вартість і найвищу контрастність в порівнянні з LCD дисплеями. Але розрив як зображення між плазмовими і рідкокристалічними панелями швидко скорочується.

Недоліками плазмових дисплеїв є менший термін служби, вигоряння ділянок екрану при довготривалій трансляції статичного зображення (хоча на професійних панелях є функція компенсації вигоряння), більша споживана потужність та підвищене тепловиділення, що може потребувати сконструювати спеціальне охолодження. Внаслідок розглянутих характеристик плазмові панелі стали використовуватися рідше.

Як приклад можна навести плазмові дисплеї Каліфорнійської (США) компанії Orion PDP (вони випускають і LCD-панелі).

Шов між панелями на основі плазмових екранів ORION OPM-4260 складає лише 1,9 мм (безшовна відеостіна). Діагональ панелі – 42 дюйми, яскравість – 1700 кд/м², контрастність – 30000:1, вага – 21,7 кг, однак роздільна здатність даної моделі – 854х480 пікселів. Максимальна споживана потужність – 360 Вт, товщина панелі – 73 мм.

Для порівняння, LCD панель (з LED підсвічуванням) ORION OLMU-5550 має товщину шва 3,5 мм, діагональ – 55 дюймів, яскравість – 700 кд/м², контрастність – 1400:1, вага – 32 кг, роздільна здатність – 1920х108 максимальну споживану потужність – 270 Вт (при великій діагоналі, ніж у наведених раніше плазмових), товщину панелі – 100,4 мм, життєвий цикл – 60 тис. годин.

Для керування поліекранами із панелей двох зазначених типів фірма Orion випускає спеціальні контролери.

Модульні світлодіодні (LED) екрани

Модульні світлодіодні екрани (які раніше використовувалися тільки на вулиці як рекламні носії) тепер застосовуються і в приміщеннях. Вони перевершують плазму, LCD панелі та відеопроекційне обладнання, як за контрастністю, так і за яскравістю та кутом огляду, що дозволяють створювати суцільні відео екрани значних розмірів без стиків та швів.

Основний недолік полягає у великому етапі точок, наприклад, 4, 6, 10, 13, 16 мм. Це призводить до того, що для комфортного перегляду глядачі повинні бути на пристойній відстані. Мінімальна відстань спостереження для отримання згладженого зображення приймають рівним кроку пікселів, помноженим на 750-1000. При цьому, якщо превалює буквенно-цифрова інформація, можна орієнтуватися на менше значення, а для відеозаписів і трансляцій потрібно приймати більше.

Загальна роздільна здатність таких екранів (інформаційна ємність) завжди менша, ніж у екранів з LCD та плазмових панелей, так як через великий крок пікселів, екран високої роздільної здатності стане дуже великим за розмірами. Для одиночного світлодіодного екрану мінімальним слід приймати роздільну здатність 768х576, щоб можна було виводити телевізійну картинку стандарту PAL та SECAM.

Так як в даному огляді розглядається застосування екранів усередині приміщення, найважливішими показниками є функціональне призначення, крок пікселів та їх загальна кількість, але ніяк не яскравість. Остання може становити 1500-2000 кд/м², а більше значення не потрібні.

Практичні висновки з вищевикладеного зводяться до того, що світлодіодні екрани слід розглядати як варіант для залів великого розміру (подовжених), у яких на цей загальний екран в основному виводиться заздалегідь підготовлена ​​буквенно-цифрова та графічна інформація та рідше оглядові трансляції від зовнішніх відеоджерел. Вся конкретна оперативна інформація надходить лише на монітори операторів-диспетчерів. Сегментування великого екрана на окремі вікна, як правило, не передбачається, оскільки у нього недостатня загальна роздільна здатність.

Для використання у приміщеннях пропонуються екрани з кроком пікселів від 3 до 10 мм. При цьому чим менше крок, тим нижча яскравість і вища вартість.

Наприклад, модуль LED SMD P4 китайської фірми Flylights має крок пікселів 4 мм, розмір модуля 128х128 мм, яскравість 3000 кд/м², потужність 350 Вт/м², а модуль LED SMD P3 відповідно 3 мм, 192х96 мм, 1500 кд/ 350 Вт/м² і коштує у 1,9 рази дорожче.

Китайська фірма VISS Lighting пропонує модулі з кроком 2,8, 3,7, 4,6 мм із яскравістю в межах 900-1500 кд/м². Їх модулі поставляються у вигляді панелей (блоків) розміром 600х600х70 мм.

Кронштейн (кріплення) для відеостін

Каркас (конструктив) для величезного поліекрану є складним та дорогим виробом. Крім того, подібний кронштейн являється несучою конструкцією, і може кріпитися на підлогу, стіну або стелю. Також необхідно організувати точний монтаж як самого каркаса, так і панелей (дисплеїв) на це кріплення для забезпечення площинності всієї відеостіни після складання. Ще важливо продумати зручність заміни окремих моніторів, підведення сигнальних та силових кабелів та охолодження екранів.

Простіше питання вирішується, коли відеостіна збирається з панелей, що випускаються саме для таких цілей, тому що в цьому випадку виробники часто передбачають можливість легкої заміни та підключення окремих дисплеїв, навіть якщо вони знаходяться не на краю, а десь посередині загальної конструкції (висуваються вперед ). Самі виробники таких панелей нерідко пропонують готові каркаси або важливі компоненти для них.

Якщо застосовуються універсальні дисплеї, то кронштейн слід розробляти і виготовляти індивідуально. У цих випадках найчастіше окремі монітори збираються в екран послідовно рядами (аж до початкового закріплення на краю і потім переміщення направляючими на своє місце), що нагадує «гру в п'ятнадцять». Площинність загального екрана забезпечити відносно просто, але при необхідності ремонту або заміни однієї з панелей доведеться розбирати частину відеостіни.

У будь-якому варіанті перед встановленням на каркас кожен окремий дисплей повинен тестуватися на предмет наявності дефектів, несправностей і так далі. Деякі моделі професійних екранів для відеостін мають вбудовані кріплення, що дозволяють легко з'єднувати їх один з одним в єдину конструкцію для установки для підлоги без додаткового каркаса.

По матеріалам компанії DarDali - https://dardali.com
Київ 2016

Також буде цікаво ознайомитись:

• Технічне оснащення диспетчерських та ситуаційних центрів
• Контролер для керування відеостіною в диспетчерській чи ситуаційній залі
• Система відеоконференцзв'язку для диспетчерського або ситуаційно-кризового пункту
• Конференц-системи для диспетчерських та оперативних центрів
• Система звукопідсилення мови для ситуаційних залів
• Інтегрована технологія керування для оперативних кімнат
• Відеокамери для протоколювання ходу заходів у диспетчерських
• Основні та додаткові робочі місця у ситуаційних залах

Технічна консультація та придбання