- 三代大屏幕數(shù)字拼接墻顯示技術(shù)簡介
- 三代大屏幕數(shù)字拼接墻顯示技術(shù)對比
- CRT拼接墻系統(tǒng)
- PDP拼接墻系統(tǒng)
- LCD拼接墻系統(tǒng)
- DLP大屏幕數(shù)字拼接墻系統(tǒng)
隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、計算機信息技術(shù)、自控技術(shù)在煤炭生產(chǎn)企業(yè)的迅速普及，礦井的自動化裝備水平迅速提高，局部和全礦井自動化系統(tǒng)在越來越多的礦井得到應(yīng)用。作為全礦安全和生產(chǎn)指揮中心的調(diào)度室，是全礦信息的匯集、處理、控制中心，各個子系統(tǒng)如安全生產(chǎn)監(jiān)控、工業(yè)電視、地面生產(chǎn)集中控制、人員安全監(jiān)測、水泵控制、膠帶控制、主扇控制、軌道運輸信集閉等系統(tǒng)的畫面需要在調(diào)度指揮中心實時、多畫面顯示。
大屏幕數(shù)字拼接墻系統(tǒng)可以將各類計算機信號、視頻信號在大屏幕數(shù)字拼接墻上顯示，形成一套功能完善、技術(shù)先進的信息顯示管理控制系統(tǒng)，為用戶提供一個交互式的人機界面，完全可以滿足煤礦調(diào)度指揮中心的實時、多畫面顯示需要。本文對主流的三代大屏幕數(shù)字拼接墻顯示技術(shù)和應(yīng)用情況作一個簡要的介紹。
1、CRT拼接墻系統(tǒng)
CRT(CathodeRayTube）表示陰極射線管，是應(yīng)用最早的一種顯示技術(shù)。
CRT投影機顯示的圖象色彩較好，還原性不錯，具有較強的幾何失真調(diào)整能力，缺點是亮度較低，操作復(fù)雜，體積龐大，對安裝環(huán)境要求較高，并且難以做到40仰以上的顯示面積。cRT技術(shù)屬于早期的模擬技術(shù)，幾年前就已經(jīng)退出了主流的拼接墻市場，目前也只能偶爾在一些低端的市場上看到。
2、PDP拼接墻系統(tǒng)
PDP(PlasmaDisplayPanel）等離子顯示屏是一種利用氣體放電的顯示裝置。
PDP顯示技術(shù)的優(yōu)點：對比度和亮度都較高，箱體較其它顯示技術(shù)要薄，安裝調(diào)試較簡單。其缺點也較明顯：分辨率低，且不能疊加；拼縫大，即使采用了最新邊緣結(jié)構(gòu)技術(shù)的拼縫也有3mm，而且只能是在做2*2拼接時中間部分的拼縫實現(xiàn)這樣的拼接，外邊框5cm寬的拼縫仍舊無法消除；壽命和平均無故障時間都很短，如果以24x7x365工作方式運行則會更加縮短其十分有限的使用壽命；耗電量大，發(fā)熱量也很大，因此背板上裝有多組風(fēng)扇用于散熱，這樣導(dǎo)致風(fēng)扇的噪音也較大。
綜上所述，PDP顯示技術(shù)作為家用大屏幕電視和小面積的平板演示設(shè)備有較大的發(fā)展?jié)摿?，但其產(chǎn)品屬性決定了它不適合運用在需要以24沐7丫365這種工作方式運行的監(jiān)控調(diào)度室。
3LCD
LCD(LiquidCrystalDi、play）液晶投影機一般指的是以液晶板作為成像器件，利用液晶的觀點效應(yīng)，即液晶分子的排列在電場作用下發(fā)生變化，影響液晶單元的透光率或反射率，從而影響光學(xué)性質(zhì)，產(chǎn)生具有不同灰度層次及顏色的圖象。目前市場上常見的液晶板投影機主要是三片式PLCD的投影機。
3.1顯示技術(shù)的核心原理
PLCD技術(shù)利用模擬控制方式，其板通過模擬電壓的變化控制光閥門的開啟與關(guān)閉時間的長短形成不同的灰度。模擬信號抗干擾性差，失真嚴(yán)重，因此在模擬電壓的準(zhǔn)確性控制上始終有不穩(wěn)定和欠準(zhǔn)確因素存在。
3.2光效率
LCD是一種穿透式光處理技術(shù)，有一個先天不足的問題：亮度損失，光效率一般只有30％左右。
3.3清晰度
由于LCD技術(shù)元件之間的縫隙非常大，導(dǎo)致圖象會產(chǎn)生非常明顯的像素化效果，因此造成了“紗門效應(yīng)”(ScreenDoor）。
3.4響應(yīng)時間
PLCD技術(shù)中的液晶分子反應(yīng)時間一般只有15ms，數(shù)字微鏡的反應(yīng)時間比液晶分子快1000倍。因為液晶分子的反應(yīng)時間較長，所以在快速動態(tài)顯示的圖象中，液晶投影機產(chǎn)生的圖象有拖尾、重影現(xiàn)象。
3.5色彩均勻性
三片PLCD投影機利用三片PLCD板，每個PLCD板對應(yīng)紅、綠、藍(lán)三色中的一種。燈泡產(chǎn)生的白光被分解為紅、綠、藍(lán)三色，每種顏色的光路并不相同，這種導(dǎo)致了每種光的亮度分配不同，而產(chǎn)生色彩的不均勻性。色彩均勻性的高低是衡量拼接墻技術(shù)高低的一項重要指標(biāo)，使用LCD技術(shù)構(gòu)建的拼接墻系統(tǒng)中不可避免地會出現(xiàn)“大花臉”現(xiàn)象，這嚴(yán)重影響了拼接墻的視覺效果。
3.6色彩匯聚
PLCD投影機三色光的光學(xué)路徑不同，光先經(jīng)過多個分光鏡和反射鏡，再垂直射人PLCD板。三塊1一CD顯示矩陣是固定或者是通過精密的螺絲去調(diào)整，但是這種排列和調(diào)整存在一定的誤差。經(jīng)過多次反射的光線想完全垂直射人PI一CD板實際是不可能的，這樣就會使本應(yīng)是一個成像點的紅、綠、藍(lán)三色不能完全在同一點上顯示。而且會聚差的效果通過光學(xué)鏡頭后被成倍地放大。
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3.7光學(xué)結(jié)構(gòu)
目前LCD投影機大都采用了三片液晶板成像結(jié)構(gòu)，三板結(jié)構(gòu)顯然需要更多的光學(xué)器件、鏡頭、濾鏡和微鏡以引導(dǎo)光源到液晶板上．并且必須用三組面板和數(shù)據(jù)格式化電子。因此其光學(xué)系統(tǒng)相對復(fù)雜，這給系統(tǒng)減小體積和重量造成了一定障礙。
3.8長期可靠性
隨著時間的推移，LCD投影機在光學(xué)性能和圖象可靠性方面均有著顯著變化：
(1)LCD光調(diào)制器的劣化而導(dǎo)致圖象質(zhì)量的缺陷，而且運行初期就出現(xiàn)了這種現(xiàn)象；
(2)LCD在屏幕上看到的性能變化不是漸進的。在正常的觀察條件下．它的出現(xiàn)是突然的而且不可接受的。即使圖象有微弱的變黃，對于肉眼而言也是非常明顯的，因此微黃的變化也是不可接受的。
（3)LCD的性能劣化，唯一解決辦法就是維修或更換光調(diào)制器，這將要求用戶把投影機送回制造商，而相關(guān)費用將是昂貴的。
3.9價格
對于PLCD系統(tǒng)來說，除更換燈泡外，還必須定期更換三片PLCD矩陣（壽命約3000h左右）和對應(yīng)的濾光片等一系列附件，否則整墻色彩與亮度均勻性無法調(diào)整。這些昂貴PI〔D板成本費用以及復(fù)雜的售后服務(wù)還要加上燈泡更換費用等一系列開支是用戶難以承受的。
LCD較早用于投影機，是一種相當(dāng)成熟的透射式技術(shù)．因此價格下調(diào)空間亦已很小。
4、DLP大屏幕數(shù)字拼接墻系統(tǒng)
DLP(DigitalLightProcessing）數(shù)字光處理技術(shù)是采用全數(shù)字技術(shù)處理圖象，依靠同分辨率一樣數(shù)量的DMD戈DigitalMicromirrorDevice）數(shù)字微鏡反射光產(chǎn)生完整的圖象。因為處理過程是全數(shù)字的，所以DLP投影機能產(chǎn)生高亮度、高對比度、豐富色彩的完美圖象。DLP的出現(xiàn)使投影技術(shù)由模擬時代跨越到了數(shù)字時代，是技術(shù)上的重大突破。通過近幾年的廣泛應(yīng)用，在拼接墻領(lǐng)域(84”以下顯示單元）基本取代了原來CRT和PLCD的市場，成為絕大多數(shù)廠家和用戶都采用的技術(shù)和產(chǎn)品。
4.1數(shù)字優(yōu)勢
DLP技術(shù)是全數(shù)字方式，可以直接捕獲數(shù)字信息，外來信號源無需經(jīng)過數(shù)模（D/A）轉(zhuǎn)換，直接調(diào)制成像，從而使信號的衰減減至最小，使噪音消失。DMD微鏡每秒鐘可翻轉(zhuǎn)50000次以上，通過控制翻轉(zhuǎn)次數(shù)和每次翻轉(zhuǎn)停留的時間來產(chǎn)生不同灰度等級的圖象，呈現(xiàn)出更清晰、銳利、層次豐富的畫面顯示效果。
4.2光效率
DLP充分利用了鏡面反射成像原理，光源有兩種工作方式，或者通過一個透鏡打到屏幕上，或者直接進人一個吸光器，光利用率達(dá)到85％以上。Tl公司已推出第四代的12。偏轉(zhuǎn)角。．7"DDRDMD逐行掃描芯片，反射微鏡結(jié)構(gòu)從10。改為120，能擷取更多來自燈泡的光源，有效提升亮度20％以上；微鏡內(nèi)部采用了Lighteating技術(shù)，減少暗部畫面的散射光線，再搭配CRlo。。高反射鏡面制程，對比度可以提升5。％以上。
4.3清晰度
數(shù)字微鏡設(shè)備（DigitalMicromirrorDeviceTM）是DLPTM技術(shù)的核心。在。．7廳的半導(dǎo)體上集成了786432(1024火768,XGA）個數(shù)字微鏡，DMD芯片每一個像素面積小至14火14仁mZ，其中用于顯示的有效顯示面積為13.68只13.68拼mZ,兩像素間隔為。．32尸m。DLPTM技術(shù)展現(xiàn)的圖象非常的平滑，而且更加類似于電影的效果。這是由于像素之間的縫隙非常地小，因此感覺到的分辨率會高于實際的分辨率。
4.4響應(yīng)時間
DIJPTM的DMD數(shù)字微鏡反應(yīng)時間一般在15一10。卜S之間，而PLCD技術(shù)中的液晶分子反應(yīng)時間一般在15ms，因此數(shù)字微鏡的反應(yīng)時間比液晶分子快1000倍。
4.5色彩均勻性
在單片DLP投影機中，三種光有相同的光路，所以能有更好的色彩均勻性。色彩均勻性的高低是衡量拼接技術(shù)高低的一項重要指標(biāo)，使用DLP技術(shù)構(gòu)建的拼接墻系統(tǒng)中避免了“大花臉”現(xiàn)象的產(chǎn)生，持續(xù)保持色彩的一致性。
4.6色彩匯聚
單片Dl一P投影機的三色光有相同的光學(xué)路徑，不存在匯聚問題，所以單片Dl尹投影沒有匯聚問題，因此在色彩匯聚上總是優(yōu)于PI,CD投影機。
4.7光學(xué)結(jié)構(gòu)
目前DLP拼培墻所使用的投影機大都采用了單片成像結(jié)構(gòu)，比三板結(jié)構(gòu)的PLCD投影機需要更少的光學(xué)器件，因此其光學(xué)系統(tǒng)相對較簡單，在系統(tǒng)的微型化方面有極大的優(yōu)勢。
4.8長期可靠性
DMD芯片已經(jīng)被測試了超過IG次循環(huán)，相當(dāng)于20年連續(xù)使用壽命。而且目前DMD已經(jīng)通過所有標(biāo)準(zhǔn)半導(dǎo)體合格測試和模擬DMD實際操作環(huán)境條件的障礙測試，包括熱沖擊、溫度循環(huán)、耐潮濕、機械沖擊、振動及加速實驗。隨著時間的推移，DMD投影機在光學(xué)性能和圖象可靠性方面均無顯著差異。
(1)DMD光調(diào)制器在整個測試期間，它的圖象質(zhì)量明顯保持不變。
(2)DMD的性能要么隨著時間的推移保持穩(wěn)定，要么隨著燈泡的更換而出現(xiàn)波動，這一點主要表現(xiàn)在均勻度方面。目前主流的DLP拼接墻廠商都擁有更換燈泡后自動調(diào)節(jié)亮度和色彩均勻性的技術(shù)，使得拼接墻在更換燈泡以后能繼續(xù)保持出廠時的優(yōu)良狀態(tài)。
(3）對于DLP數(shù)字光學(xué)處理技術(shù)，只要求用戶定期更換燈泡，這樣就可以恢復(fù)圖象質(zhì)量，燈泡的更換工作在lmin內(nèi)就可以完成，而且對于整個系統(tǒng)的成本來說，燈泡成本只占很小的部分。
4.9價格
對于DLP數(shù)字光學(xué)處理技術(shù)，系統(tǒng)的易耗品部分僅有燈泡。早期影響DLP投影技術(shù)普及最主要的原因是DMD芯片的價格。隨著市場容量的高速成長，DMD芯片生產(chǎn)工藝的成熟，成品率的提高，DLP投影機價格也以每年20％以上的速度下降。DLP性能不斷提高，價格卻很平穩(wěn)，可見其性價比的優(yōu)越所帶來的穩(wěn)固市場地位。
綜合上述對幾種主流顯示技術(shù)的分析不難看出，cRI顯示技術(shù)由于亮度低、體積龐大、安裝調(diào)試復(fù)雜早已退也了市場競爭；PDP技術(shù)由于本身技術(shù)的特點而無法克服的寬拼縫和短壽命問題也不能在大屏幕拼接顯示應(yīng)用市場上廣泛應(yīng)用；LCD作為成熟的第二代顯示技術(shù)，也因為其光效率低，長期使用衰減嚴(yán)重的原因而導(dǎo)致市場份額的迅速下降；目前DLP技術(shù)已占據(jù)了市場的主導(dǎo)地位，在國際大屏蔽拼接顯示領(lǐng)域．主流廠商已經(jīng)全部采用了該技術(shù)。
目前的DLP技術(shù)非常符合煤炭行業(yè)用戶的使用需求，適合煤礦監(jiān)控調(diào)度中心24x7x365不間斷工作的要求。首先，DLP技術(shù)是純數(shù)字技術(shù)，符合數(shù)字技術(shù)在當(dāng)今時代發(fā)展的潮流；其次．使用DLP技術(shù)的拼接墻具有亮度和色彩的高度一致性．保證煤炭行業(yè)用戶在顯示一些采煤信息的圖表時不會出現(xiàn)偏差而導(dǎo)致操作人員的判斷錯誤；最后，采用DLP技術(shù)的拼接墻具有高性價比、低維護成本的特點，保障用戶投資的長遠(yuǎn)利益。相信今后以DLP拼接墻為主流的大屏幕顯示系統(tǒng)勢必成為國內(nèi)煤炭行業(yè)的首選產(chǎn)品。
