目前DLP背投影显示系统是应用于工程最多的产品,占据了拼墙领域大半的市场份额。而主流的背投模块均采用0.7英寸12°DDR DMD芯片,或0.9英寸12°DDR DMD芯片、多晶硅(PLCD)技术,单台背投模块分辨率最高达1600×1200。为了保证监控中心7×24小时不间断工作,背投模块基本采用双灯结构和电路工业化设计,保证背投模块工作稳定,理想状态可令背投模块的光源灯平均故障修复时间(MTTR)低至0秒。在保证单台背投模块色彩性能方面,,采用各自方案实现一致的最终目标。
另外,以监控为核心应用的背投模块,目前已经把超高对比度屏幕作为标准配置,从而保证了很高的显示效果。目前超短焦距镜头和特殊光学设计成了各大厂商减少箱体厚度和几何失真的最常用、最有效的法宝,有些厂商采用其中一种方式,有些厂商则两种方案同时采用,加强效果。
另一方面,由于背投模块多组合成拼接墙体,对模块的整体配合和性能指标折一致性也有很高的要求,拼接墙体不仅要求亮度、对比度、色彩一致,对拼缝、安装精度的要求也很严格。作为拼接显示墙的组成部分,背投模块对拼缝的追求永远是越小越好的,影响显示墙拼缝大小折主要因素有箱体尺寸误差、屏幕工艺和安装工艺。目前先进屏幕和精密加工、安装工艺已经实现最小0.3mm的物理拼缝。在实现组合墙体亮度、对比度、色彩一致性效果方面,种厂商也是各显身手,但殊途同归。
虽然不是所有背投模块都内置图像拼接处理器,但图像拼接处理软件平台却有一些共同的特点,就是管理平台中文化、操作简单、具有网络控制等强大功能。在改善图形显示质量方面,背投模块是从系统角度进行的--为改善背投模块的图形显示质量,从光学系统、电路设计、光源、高清晰度显示到输入/输出接口,主流厂商也是八仙过海,各显神通。下面我们就具体来看一下主流厂商在这方面做出的努力。
科视是专业投影系统显示解决方案的创新者和世界领先企业,提供行业中全天候的高性能控制室显示解决方案。25 年来,科视一直是为满足客户的实际需求而制造特制显示解决方案的领先提供商。
目前,已有数千个科视显示解决方案已经在全球各个控制和工作中心使用,其产品均采用基于德州仪器的单芯片 DLP 数字光处理技术,来保证长期的高性能和可靠性。为了确保系统长时间的稳定工作,科视数字系统公司开发的自动亮度跟踪特性(LiteLOC)可独立、自动地管理投影机亮度。亮度反馈控制系统连续地监视灯亮度,如果灯亮度不断下降,则灯的电压则自动增加,维持一个稳定的亮度。这种方法简单、有效,特别适合系统在运行后需要更换局部投影单元灯泡的情形。
另外,考虑到由亮度均匀性差的投影单元组成的拼接系统会出现所谓的“棋盘”效应,一般有两种类型的非均匀性:“随机非均匀性”和“太阳效应”。Christie通过选择合适的显示技术及对照明和光学系统的特殊设计很好地解决了这个问题。它利用一块高性能的组合透镜系统管理和调节灯的光,使光可以均匀地达到显示芯片。透镜系统的光学特性保持并保证光分布在屏幕上的均匀性。通过实施亮度均匀性控制特性提供给用户调整每个投影单元从中心到边缘亮度的功能,从而充分利用了科视的CoRE电子器件和软件设计的能力,可以达到100%的亮度均匀性。
在保证拼接墙色彩一致方面,美国科视数字系统公司开发的原色调整技术(PCA)完全解决显示墙相邻显示单元间的色彩差异方面折问题。原色调整技术完全不同于普通投影系统采用色彩驱动和色彩伽玛参数调整来调整拼接的相邻图像的色彩一致,而是单独对红、绿、蓝三色的色域进行控制。
科视在已注册 ISO 9001 的工厂中制作其箱体和显示结构的屏幕产品,其屏幕采用Christie专利的TruView超高对比度屏幕,具有增益3.7、宽视角(水平全域160度,垂直全域60度;水平视角38度,垂直视角10度)和高清晰度,抗环境光线干扰的特点,使用户不论是在明亮或黑暗的环境中都能提供高对比度画面。另考虑到屏幕材质的热胀冷缩效应、外观平整性,科视屏幕间拼接缝隙约为1mm。
Christie的背投模块均含有内置图像拼接处理器,可在没有拼图处理器时完成2×2或3×3的拼接。
Christie对屏幕墙上显示应用和投影设备的管理和控制全部通过ConterMaster(tm)来实现。对屏幕墙上显示应用的操作可通过FRC-5000本身配置的键盘和鼠标实现,也可在与FRC-5000联网的一台PC机上通过FRC-5000的遥控鼠标和键盘的功能实现。ControlMASTER(tm)控制软件可以对大屏幕进行分散式的管理控制。ControlMASTER(tm)由安装在FRC上的WallServer和安装于网络上任一Windows工作站上的WallManager组成。通过分布于网络的WallManager工作站对显示墙进远程控制。
Visionpro 系列XGA显示单元是专门为大规模组合拼接显示墙体设计的标准产品。该系列产品型号丰富、配置灵活、具有高性价比。它采用TI最新的单片DMD 数字技术,配以VTRON最新的信号处理、图像处理、DCC等一系列数字信号处理技术、配以VTRON最新的信号处理、图像处理、DCC数字色彩控制等一系列信号处理技术、先进的光学和机械系统设计、专利的屏幕技术、无缝拼接技术,以及模块化的结构设计和先进的安装工艺,使得显示系统具有无与伦比的图像质量和显示特性,领先于国际市场。
Vtron Visionpro显示单元 通过特有的数字三基色控制电路(DCC)有效地抑制了各个投影单元的三原色离散,使得红绿蓝三基色都实现了一致,因此可以确保各个拼接单元显示色彩的一致性,墙体无明显色差。在定位方面,Visionpro显示单元采用了最新的磁控溅射技术反射镜,并且设计了独有的挤压矫正装置,通过控制反射镜的变形程度很好地抑制了图像的几何失真。由Vtron开发的六轴调整架通过精密齿轮传动机构和五个多功能旋钮,独立控制投影机任意方向的移动和任意角度的转动,从而确保了图像得到全方位的调整,真正实现了最精确的定位。
Vtron的Visionpro显示单元内置的Visionlink超级信号处理板具有多个不同信号种类的输入端口,可直接、实时地显示不同分辨率的计算机和多种制式的视频信号。配置了该处理板后,可以利用直通方式实现视频信号或RGB信号的显示,提供了另外一种途径显示各种信息;而且由于其各种信号通过纯硬件处理,能够保证各种信号的实时显示的需求。
Vtron综合光学背投树脂幕和玻璃幕的技术特点,自行研发了GUCS超高对比度屏幕。 GUCS幕结合菲涅耳透镜的聚焦能力以及立体透镜的发散特性可以获得细腻的画面效果和超高的对比度;GUCS幕3.7的超高增益能展现更明亮、更清晰的图像效果;GUCS幕可触摸、可擦洗、易维护,同时采用专利的防反光处理,大大减低用户环境光源因反射产生的亮斑现象。此外,Vtron还开发了GUCS-Ⅱ代新型超高对比度屏幕,在原GUCS-Ⅰ代屏幕高增益、防反光等多种优点的基础之上,采用新型的粘合工艺,使得该屏幕的光学拼缝降低到Ⅰ代的1/3。
Visionpro C/T系列显示单元采用国际标准的一次反射背投显示方式,配以最新设计的超短焦距光学系统,使显示单元厚度缩减至最小,从而大大减少了安装空间,紧凑而坚固;由于采用了最新的磁控溅射技术反射镜,得到极高的反射率,从而确保画面亮度不减弱。特殊定做的菲涅耳透镜保证了系统的 最佳光学匹配;精密的六轴调整光学平台使得整屏拼接的几何光学调整达到高精度,并且操作非常简单。几乎无缝的拼接技术大大增强了全屏图像的整体性。另模块的设计,大大简化了安装和维护, 让Vtron显示单元既可用于拼接显示墙,又可用于独立显示。
Vtron的显示墙管理平台具有一体化、网络化、多元化的特点。VWAS软件是Vtron针对控制室开发的应用管理系统,它能尽量满足客户在Vtron的平台上进行二次开发,开发出适合各类用户应用环境的系统和解决方案。
另外,在原有多用户操作和管理、窗口管理、模式管理、设备管理、预案管理、摄像头控制以及矩阵控制等功能上,最新版本还增加了多处理器控制、显示引擎控制、多显示拼墙管理、信号源切换和视频预览等功能。新增加的功能更能满足用户大系统、多系统智能化的集成需求,更贴切用户常规的使用习惯。
Lumens全系列背投产品均采用 TI 德州仪器DLP SXGA+, DP3000 高对比芯片,除提供50、60、67、84寸几个尺寸外还可单独提供多种机芯。均采用了12比特Gamma电路,可进行亮暗图像区域的高分辩率梯度渲染,实现极富真实感与空间感的图像效果;集成视频倍线扫描电路,它可以把视频画面扫描线数成倍提高,倍线扫描技术使播放视频图像时更精细、清晰;内置三维空间梳型过滤器,它消除了在播放动态视频图像时的边缘锯齿现象,令播放的画面更加清晰,图像边缘更顺滑。
Lumens采用投射比(Throw ratio)仅为0.514(接近理论极限值)的超短焦镜头克服短焦镜头图像失真大的缺点,采用超短焦镜头后,67寸的图像几何失真小于一个象素点。Lumens不仅采用极低失真光学镜头,还配合独立六轴调整架及一体化组合反射镜上的微调旋钮,使背投模块整体光路设计最大限度降低几何失真率,还原图像真实的形状。非球面超短焦距镜头和光学系统并用是Christie提供了小于0.05%的几何失真,使投出的图像失真变形小于1个像素的合成办法。
控制光亮度保证拼接墙亮度的长期均匀性是使用最多的一种方案。Lumens的光学引擎内置亮度传感器,自动测量光学引擎输出的光亮度,确保投影拼墙中的各背投单元光高度输出一致,保证整个拼墙亮度的长期均匀性。
另外,为了保证拼接墙色彩一致方面,Lumens的背投模块采用6色域调整电路(R、G、B、C、M、Y),较传统3色域调整电路,图像画面拥有更丰富的色彩表现,整屏的色彩均匀度达到完美境界。
Lumens的箱体采用铝合金材料制造,各箱体对角线误差在0.4mm内;屏幕采用复合玻璃屏幕,屏幕在不同温度、湿度下,结构不变形;显示墙安装都有经过严格培训的工程师进行施工,Lumens能保证显示墙的拼缝在0.5mm内。通常背投光学引擎都是垂直向上投射,而Lumens的光学引擎是L型光路设计,为非垂直投射,能最大的效率地利用投影空间,配合独立六轴几何调整架,箱体厚度较传统设计减少约13-20%。
Lumens背投单元全部采用复合玻璃屏幕,这种屏幕在不同温度、湿度下始终保持平整性及其结构的长期耐用性。屏幕表面具有特殊保护层,可以用清水擦拭。即便在室内照明情况下,投影画面也能呈现层次分明的效果。
Lumens把内置图像拼接处理器作为选件。传统内置图像处理器只能对图像分割放大显示,投影单元只可以显示一路图像信号(不借助外部图像处理器),Lumens的内置图像处理器采用了三画面漫游(Tripics Drift)技术,在投影单元中能实现4路图像的实时显示,任意一路图像为底图,其它三路图像可以在屏幕内任意放大、漫游、叠加显示。投影单元的三画面漫游(Tripics Drift)技术使大屏幕投影墙在没有外部图像处理器(或处理器损坏)的情况下,保证RGB和视频信号在大屏幕上的任意漫游、叠加显示。Lumens内置图像处理器配合外部图像处理器能达到图像真正冗余备份的显示效果。
值得一提的是同,Lumens专门针对其背投显示系统推出CubeView应用管理系统软件,它是一款独立设计开发的全中文智能化控制软件,其每一项功能的设计理念,都是为了使您尽可能简单的方式来控制和管理整套系统,软件为C/S架构,它整合了多种最常使用的管理功能,如用户管理,权限管理,通道管理,远程鼠标管理等先进的管理策略,极其方便的实现了网络控制、多用户控制、远程异地操作等功能。
BARCO公司的背投模块同时采用多晶硅(PLCD)技术和DLP技术。其中多晶硅技术的物理分辨率为1024×768、1280×1024、1600×1200,DLP技术的产品物理分辨率有1024×768和1280×1024两种。另外,BARCO公司分辨率为1024×768的产品采用的是0.7英寸DDR的黑色芯片,而分辨率为1280×1024的产品采用的是0.9英寸DDR的黑色芯片。
BARCO公司的DLP主机在色轮的颜色、速度、更换等方面都有独特的设计,巴可单片DLP产品在传统的红绿蓝三色色轮中加入白色段,增加对颜色的还原性和亮度。并通过缩短镜头的焦距来减少箱体的厚度。通过高保真、低色散镜头和特殊设计的反射镜来降低几何失真率。另外,放置投影机的底座也能进行多维调整,保证投影机与屏幕垂直,距离精确调整。投影机的镜头座可以二维移动,保证图像在垂直、水平方向精确位移,对准。巴可公司大屏幕投影单元采用独有之八轴调整系统,确保系统能跟据现场环境做细微之系统调校。
巴可公司专利设计的光学亮度控制系统能提供平均的亮度输出,使得每台投影单元的亮度输出可独立调校而不会影响颜色和对比度并且保持整个投影墙能有一致的亮度输出。为了保持整个投影墙的亮度及色彩一致,巴可公司特别研制了灯泡自动调较功能,当用户换上新的灯泡,光学亮度控制系统将灯泡自动调较到最佳效果,从而达至一致的亮度及色彩输出。
BARCO公司的背投模块采用密闭式结构,并且通过专利的“缝合”技术保证显示墙的物理拼接缝小于0.3毫米,图像缝隙小于0.5毫米,在拼缝处不会造成任何图像信息的丢失,屏幕在十年内不会发生变形。另外,高对比度的黑色双层高分子聚酯屏幕,具有色彩还原好、视角宽、易清洁维护、没有反光的特点。这样的屏幕不会对长时间观看的人员造成眼睛的疲劳和伤害。
BARCO的背投模块均未内置图像拼接处理器。因为内置图像拼接处理器是通过串联的方式相联接的,会影响图像显示的稳定性;BARCO的解决方案是采用特殊的外接拼接处理器ARGUS,采用并联的方式连接。
东芝数据背投墙显示单元为用户提供一种稳定而持久的显示技术,它采用DDR DMD芯片技术,结合先进的光学系统,使整体图像显示达到高亮度和高对比度,尤其是在图像对比度方面,运用高灰度等级三维高频脉冲电路,使图像对比度大幅度提升,色彩层次过渡更加平滑细腻。其精致的画面、逼真的色彩和高亮度的显示,在各种应用环境下都有杰出的表现,满足用户不同的显示需求。
TOSHIBA在背投墙显示单元设计中采用了数字色域补偿电路技术,从而有效抑制各画面间三原色的离散,保证颜色的高度一致。投射比仅为0.514(接近理论极限值)的超短焦镜头有效的减小箱体的厚度。
东芝显示墙屏幕采用特有的RHPS抗变形树脂屏幕,结合精密的加工设备和良好的工艺,实现屏幕拼接物理拼缝达到0.4mm以下。RHPS(Rigid-High-Pixel-Screen)新材质的高光学性能树脂屏幕在保证屏幕良好光学特性的同时,增加了使屏幕刚性增强的材料成分,通过专门的高温、高湿处理,使屏幕完全有效的抑制变形。东芝在屏幕压模结构技术上进一步改进,采用了东芝独有的变焦透镜屏幕技术,有效的消除了投影机常见的‘太阳效应’及‘热岛效应’,使光亮度过度更均匀。
东芝全系列背投模块都内置图像拼接处理器,全面支持VGA、SVGA、XGA、SXGA信号直接输入,无需外挂扩展选件板。
东芝显示墙应用管理平台CubeCommander,可实现对大屏幕投影墙的多用户远程操作、显示模式管理、信号源管理、窗口管理、信号源管理、投影单元控制、预案管理等功能等强大功能,且所有操作都能在同一控制平台上完成。全中文用户界面,操作简捷。
作为世界500企业之一的日本著名厂商三菱公司在投影显示领域的成就大家都是有目共睹,在DLP显示墙领域,三菱电机更是凭借特有的专业技术为显示墙设定新的全球标准。采用该标准的显示墙体可以长久持续的提供明亮、清晰、色彩完美和谐的图像,在性能上有了很大的提升。
三菱背投墙显示单元采用原装优质新型光学系统、超高对比度屏幕以及配备DMD元件的12度DDR芯片(带黑色金属涂层)三者之间的完美结合,造就了三菱显示墙1500:1的非凡对比度和清晰、悦目、色彩丰富的图像显示效果。另采用了三菱原装光学系统的亮优化装置,可实现高亮度显示创造了条件。并使得多箱体配置的亮度平衡调节更加灵活方便。
另外,三菱显示墙箱体采用了久经行业考验的三菱原装数字空间控制(CSC)电路或数字彩色平衡和混合电路,可有效地补偿不同箱体之间的色彩差异和亮度差异的问题。特别需要说明的是,三菱色空间控制电路还能够分别调节(红/绿/蓝)各种原色及其他各种混色中的增益值、红色(R)、绿色(G)和蓝色(B)值,从而可确保多箱体配置的显示墙始终具有均衡的色彩和亮度,此外,三菱显示墙箱体还采用了智能灯泡、智能分色轮、动态亮度平衡、数字色度电路、12位抖动和伽马电路等技术,使得箱体拼接后的效果与单屏的显示效果近乎一致。
在维修保养方面,三菱显示墙箱体的全部维修保养均可在正面进行,不需要占用太多的空间,屏幕结构也专门采用滑动和上提式设计,可在正面完成所有安装工作。且可以从设备的正面操作所有输入连接器,能方便在显示墙箱体及显示墙内部完成连线工作。
另大多数的三菱显示墙箱体都具有快速灯泡更换功能、亮度优化功能以及智能灯泡更换功能,且到目前为止,三菱是全球唯一拥有自动调整亮度及色彩技术的制造商。
一个完整的拼接墙体由多个背投模块组合而成,因此模块中的每一部分的好坏都对整体的性能起到关键的作用,拼接墙体要求整体亮度、对比度、色彩一致,因而对拼缝、对安装的精度都有严格的要求。
作为拼接显示墙的组成部分,背投模块对拼缝的追求永远是越小越好的,影响显示墙拼缝大小折主要因素有箱体尺寸误差、屏幕工艺和安装工艺。为此,各厂商各显能,如上面的东芝、科视和Vtron均在屏幕处理工艺上下功夫,而Lumens和BARCO则在屏幕和箱体结构上双管齐下,使得目前能够实现最小0.3mm的物理拼缝。
在缩小拼缝的同时,还得保证要背投模块产生几何失真,这与模块采用的投影镜头和反射镜面有关系外,还与安装工艺和投影机定位有关,为此,东芝、Lumens、Christie采用超短光学镜头减小失真,Vtron则采用低失真反射镜面方法,BARCO采用低失真反射镜面和低失真光学镜头的组合来减小失真。并安装工艺和投影机定位方面下足功夫,双管齐下,保证几何失真最小。而三菱则在实现组合墙体亮度、对比度、色彩一致以及易用易维护性方面重点把关,总体来说,各厂商在拼接单元以及拼接墙的各个方面性能的提高做了不懈的努力,同时也取得了良好的效果。