大屏幕投影系统

2019-06-11 22:40:41 3905

光电显示工程技术中心

 

文章来源:网络

 

引言  


    大屏幕投影显示系统作为当今最现代的视讯工具之一,已经被广泛地应用于我国国民经济生产的各个领域。随着高度智能化的电力调度自动化系统的飞速发展,大屏幕投影显示系统已成为该
系统中不可缺少的重要组成部分。它主要包括投影机系统、屏幕墙系统和多屏拼接显示控制系统等。


1.投影机系统  


    目前,国内实现大屏幕投影显示屏的投影机主要有以下几种: 


    第1种是采用阴极射线管(CRT)技术的大屏幕投影显示屏。这种投影技术也是最早采用的大屏幕投影技术,目前使用面较广。优点是寿命长(阴极射线管寿命达20000h,但缺点是显示亮度较

低。

  
    第2种是采用透过式液晶显示器(LCD)技术的大屏幕投影显示屏。这种投影技术已经应用多年,其技术和性能已趋成熟,目前已被广泛采用。具有高亮度、高分辨率和好的画质。 

 
    第3种是采用全固态液晶光阀(ILA)技术的大屏幕投影显示屏。这种技影技术结合了CRT超高分辨率技术和LCD高亮度技术,视觉效果很好,随着投资费用和日常维护费用日趋降低,其应用范
围逐渐在扩大。 

 
    第4种是采用反射式液晶显示器(DLV)技术的大屏幕投影显示屏。采用反射光成像原理,像素驱动电路集中在背面。据介绍,开孔率达90%以上,并且具有高亮度、高分辨率和好的画质。  

 

    第5种称为DLP(digital light processing〉的投影显示技术正在应用于大屏幕投影显示屏上,它采用反射光成像原理。目前正在逐步提高分辨率和延长光源寿命。由于DLP光效率高,是一种十分被看好的显示方式。此投影技术投放市场时间不是很长,性能也在不断地改进和完善。

  
    鉴于电力调度系统对于高可靠性的特殊要求,投影机的专业制造厂商趋向于将具有高分辨率和高可靠性的技术应用于能进行每天连续工作的投影机制造当中。

  
    为了使投影机更加适合于背投多屏拼接应用,厂家往往为该类投影机赋予特殊的功能:  


    a.色温调整功能。即投影机能对图像的色温进行连续调整,甚至可对红、绿、蓝三色的单一色光进行调整。该特点在单屏显示时,可用来保证投影图像和监视器完全一致;在多台投影机拼接
显示时,可保证屏与屏之间色彩的精确一致。

  
    b.灯泡功率变换功能。即投影机的灯泡功率是可以调整的。一般有3种模式:自动亮度调整模式,最大亮度模式和经济亮度模式。用户可根据需要自行选定。自动亮度调整模式最为重要,处于
此种模式时,投影机内的传感器将自动检测投影机的输出亮度,并通过闭环控制系统调整灯泡的功率,从而保证在灯泡的整个使用寿命期间,投影机都能保持恒定的亮度输出。这不仅延长了灯泡的使用寿命,降低了运行费用,而且在多屏拼接应用中能够保证屏与屏间的亮度始终均匀一致。

  
    c.光源特性不断在改进,其光谱的稳定性使图像色彩不随使用时间的延长而变化。

  
    d.长寿命灯源设计,降低运行成本。除了提高投影机灯的亮度,灯源寿命最长已超过8000 h。  


    e.为了保证投影机整机具有很高的可靠性,厂家在投影机的设计上就保证各个部件的高可靠性。目前,先进的投影机的平均无故障率时间(MTBF)已超过40000 h。  
在设计制造专用于多屏拼接显示的投影机上,大多数的生产厂家都比较推崇背投一体化设计,这样既可节省空间,又安装方便。127cm(50英寸)左右的背投一体化DLP投影机的深度仅约80cm
,非常适用于空间十分紧张的使用场所。

  
    以上几种大屏幕投影显示技术各有其优点,目前,CRT,LCD,DLV和DLP都被用做电力调度大屏幕投影显示屏。综合来看,具体选用哪一种投影技术和设备,除了考虑投人资金和得到的显示效
果外,还与投影系统使用环境以及运行维护等因素有关。

  
2.屏幕墙系统 

 
    为了尽可能提高整个投影屏幕墙上画面的一致性,减小割裂感,目前最先进的是采用无缝拼接技术,即投影墙上的每一块屏幕都没有边框,从正面看,相邻屏幕紧靠在一起,间隙小于1mm。但
是,采用无缝拼接技术往往对环境温度和相对湿度有比较严格的要求,以保证屏幕不会有较大的变形。

  

    对于屏幕的选择,目前主要还是选择高增益广角屏幕,这种屏幕的中心增益一般可达3倍~5倍,水平视角可达到180°,清晰度和色彩还原性好,适合显示高分辨率的计算机图形和视频信号。  

 

    由于高增益广角屏幕的增益随着视角的改变而变化,这将导致从屏幕墙的侧面看时,图像的亮度会随着每块屏幕而起伏,导致亮度不均匀,影响了整体效果。但在投影机不够明亮时,采用这类屏幕已是最佳选择。 

 

    随着投影机亮度的不断提高,屏幕的亮度增益对整体效果的影响将越来越微不足道,而从任何角度观看整个屏幕墙都是一幅亮度均匀的画面的期望越来越强烈,因此,在将来采用极高亮度的投影机,并采用无亮度增益,从任何角度看亮度都一致的高清晰度漫射幕成为一种趋势。  


3.多屏拼接显示控制系统 

 
    多屏拼接显示控制系统是整个大屏幕投影显示系统的大脑,由其直接控制投影显示墙上的显示内容和显示方式。

  

    多屏拼接显示控制系统主要分为2类:一类是直接将几台计算机监视器上的

画面接到大屏幕上放大显示;另一类是通过网络连接将各种应用窗口显示在大屏幕上。前一种并不增加信息量,只是让大家可以同时看到几台计算机上显示的信息;后一种则是将大屏幕显示墙作为虚拟逻辑屏,在屏幕墙上可以开启任意多个应用窗口,充分利用屏幕墙的显示面积,同时提供大量的信息。后一种方式是真正具有实用价值的。

  

    当前最适于在电力调度自动化系统中应用的多屏拼接显示控制系统主要有以下特点:  


    a.基于UNIX操作系统,符合X-Windows标准。由于UNIX操作系统具有其他操作系统无法相比的可靠性,所以,当前国内大部分调度自动化系统的平台都是基于UNIX操作系统。同时,只要用户的
应用程序是按照X-Windows标准进行开发的,都可不经过任何修改而通过拼接控制系统在大屏幕墙上显示。

  
    b.通过网络与电力调度网络系统连接,支持TCP/IP协议,可显示网络上任意一台和多台计算机上应用程序的图形、文字(包括中文、西文)、表格。 

 
    c.支持多网络连接。拼接控制系统可跨接在多个网络之中,同时访问各个网络的资源,但不会影响原来各独立网络的安全性,各独立的网络不能通过拼接控制系统进行互访。  


    d.支持高分辨率的图形输出,输出分辨率从640×480到1280×1024,用户可自己设定。

  
    e.具有很强的扩展能力,当需要拼接的图像数超过主机的能力时,拼接控制系统可通过自身的扩展,实现几十个甚至上百个图像的拼接显示控制。

  
    f.网络接口自动失效重置功能。在供电系统这种对可靠性要求非常高的应用场合,拼接显示控制系统具有网络接口自动失效重置功能,支持用户采用双网冗余的网络连接方式,如果某一接口

的网络连接失效,拼接显示控制系统可自动切换到另一路网络之中。

  
    g.支持多路实时活动视频在屏幕墙上以窗口方式显示,且视频窗口不影响计算机图形的处理速度。  


    h.具有远程鼠标和键盘功能。每个操作人员都可以用自己桌面上的键盘和鼠标对大屏幕墙上的应用系统做各种交互式的操作。 

 
    i.某些拼接显示控制系统的显示卡、冷却风扇等部件有热拔插功能,能在不停机情况下更换故障部件。同时还有双备份电源,提高系统的可靠性。

  
    所有应用窗口都由网络传输到拼接显示控制系统,经由拼接显示系统处理后,以多屏拼接的方式显示在屏幕墙上。 

 
    整个拼接显示墙提供了一个巨大的信息显示面,如果每块屏幕的分辨率为1280×1024,则一个2×6的拼接显示墙提供了7680×2048的分辨率,是一个1280×1024的计算机显示器所显示的信息

量的12倍。


    所有的应用窗口都可以在屏幕墙上任意移动和缩放,因此,可以在显示整个电网结构图形的同时,将某一局部电网图进行放大,还可以将某个变电站的实时视频监控图像、某个地区的电子地

图、甚至天气情况都同时显示在屏幕墙上,对于整个电网的任何局部地方的修改,都可以及时地反映在屏幕墙上。而且,随着电力调度系统智能化的不断提高,大屏幕投影拼接显示系统与计算机网络系统紧密联系的优势将更加突出地显示出来,随着整套系统的技术更趋完善,成本逐步降低,大屏幕投影拼接显示系统最终将取代传统模拟屏。

  
4、结语  


    目前市场上的各类投影机产品很多,各种各样的屏幕同样很多,它们都分别适应不同的应用和需求。例如:在场地、空间都较宽敞的应用场合,在考虑满足显示亮度的条件下,可以选择178cm
(70英寸)以上到254cm (100英寸)的屏幕,投影机可选择1280×1024的高分辨率、高亮度投影机,这样就可以较少的投影机台数获得高分辨率的投影屏幕墙,且由于投影机的台数较少,屏幕墙画面的割裂感也小。在选择高分辨率而亮度较低的投影机,如CRT投影机时,应配置亮度增益较高、均匀性较好,尤其在水平方向视角较好的带菲涅尔透镜的光学背投屏,但这种屏幕的亮度增益随视角的变化而变化,影响观看效果。随着高分辨率技影机亮度的不断提高,在屏幕的选择上,开始逐步倾向于采用亮度增益较低、均匀性更好、视角影响较小的漫射背投屏幕,这样在保证图像有较高的亮度的同时,又能保证在以一定的角度观看屏幕墙的图像时,有较好的观看效果。在拼接系统方面,良好的拼接技术应在大屏幕显示时,保证屏幕墙各屏幕拼接过渡部分的图像和线条的连续、均匀、无畸变,并保证各屏幕之间的亮度、对比度等趋于一致。总而言之,只有选择了合适的投影机系统、屏幕墙系统以及多屏拼接控制系统,才能够得到一个良好的调度自动化大屏幕技影系统的投影显示效果。


    成都菲斯特科技有限公司长期致力于微细结构光学显示器件及显示系统。典型产品有:光学型背投影屏幕(Optical Rear Projection Screen)、菲涅尔透镜(Fresnel Lens),游戏、娱乐用大尺寸显示应用(CRT & PDP Display)。


    公司于2000年开发生产出光学型背投影屏幕(Optical Rear Projection Screen) ,这种微细光学结构屏幕融合菲涅尔透镜和柱面镜微细结构为一体,使屏幕视觉更宽、颜色更为亮丽,该产品

填补了国内空白,使我国成为继丹麦、美国、日本之后第四个拥有自主知识产权、掌握了该项技术的国家。


    2004年公司还成功实施了国家发改委批复的 “高技术产业化项目”——“微结构背投影屏幕”产业化项目,以及“国家信产部电子发展基金” 专项支持的“投影屏幕和空管视景系统”项目

,建立起了完整的产品与技术开发体系和工业制造体系。菲斯特科技是背投影屏幕国家标准的编审单位之一,同时是“成都市光电显示工程技术中心”的依托单位。


    在微结构光学屏幕的基础上,菲斯特不断技术创新,相继开发了多种屏幕供应市场。特别是战斗机飞行模似器视景显示系统、大型空管视景模似系统专用的超大型特殊屏幕,以及为客户定制
开发的高4.6米、长1.5米、直径φ10米的特种圆弧屏幕,用于空军某机场,这些均为国内首创。

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