目前DLP背投影顯示系統是應用于工程最多的產品,占據了拼墻領域大半的市場份額。而主流的背投模塊均采用0.7英寸12°DDR DMD芯片,或0.9英寸12°DDR DMD芯片、多晶硅(PLCD)技術,單臺背投模塊分辨率最高達1600×1200。為了保證監控中心7×24小時不間斷工作,背投模塊基本采用雙燈結構和電路工業化設計,保證背投模塊工作穩定,理想狀態可令背投模塊的光源燈平均故障修復時間(MTTR)低至0秒。在保證單臺背投模塊色彩性能方面,,采用各自方案實現一致的最終目標。
另外,以監控為核心應用的背投模塊,目前已經把超高對比度屏幕作為標準配置,從而保證了很高的顯示效果。目前超短焦距鏡頭和特殊光學設計成了各大廠商減少箱體厚度和幾何失真的最常用、最有效的法寶,有些廠商采用其中一種方式,有些廠商則兩種方案同時采用,加強效果。
另一方面,由于背投模塊多組合成拼接墻體,對模塊的整體配合和性能指標折一致性也有很高的要求,拼接墻體不僅要求亮度、對比度、色彩一致,對拼縫、安裝精度的要求也很嚴格。作為拼接顯示墻的組成部分,背投模塊對拼縫的追求永遠是越小越好的,影響顯示墻拼縫大小折主要因素有箱體尺寸誤差、屏幕工藝和安裝工藝。目前先進屏幕和精密加工、安裝工藝已經實現最小0.3mm的物理拼縫。在實現組合墻體亮度、對比度、色彩一致性效果方面,種廠商也是各顯身手,但殊途同歸。
雖然不是所有背投模塊都內置圖像拼接處理器,但圖像拼接處理軟件平臺卻有一些共同的特點,就是管理平臺中文化、操作簡單、具有網絡控制等強大功能。在改善圖形顯示質量方面,背投模塊是從系統角度進行的--為改善背投模塊的圖形顯示質量,從光學系統、電路設計、光源、高清晰度顯示到輸入/輸出接口,主流廠商也是八仙過海,各顯神通。下面我們就具體來看一下主流廠商在這方面做出的努力。
科視是專業投影系統顯示解決方案的創新者和世界領先企業,提供行業中全天候的高性能控制室顯示解決方案。25 年來,科視一直是為滿足客戶的實際需求而制造特制顯示解決方案的領先提供商。
目前,已有數千個科視顯示解決方案已經在全球各個控制和工作中心使用,其產品均采用基于德州儀器的單芯片 DLP 數字光處理技術,來保證長期的高性能和可靠性。為了確保系統長時間的穩定工作,科視數字系統公司開發的自動亮度跟蹤特性(LiteLOC)可獨立、自動地管理投影機亮度。亮度反饋控制系統連續地監視燈亮度,如果燈亮度不斷下降,則燈的電壓則自動增加,維持一個穩定的亮度。這種方法簡單、有效,特別適合系統在運行后需要更換局部投影單元燈泡的情形。
另外,考慮到由亮度均勻性差的投影單元組成的拼接系統會出現所謂的“棋盤”效應,一般有兩種類型的非均勻性:“隨機非均勻性”和“太陽效應”。Christie通過選擇合適的顯示技術及對照明和光學系統的特殊設計很好地解決了這個問題。它利用一塊高性能的組合透鏡系統管理和調節燈的光,使光可以均勻地達到顯示芯片。透鏡系統的光學特性保持并保證光分布在屏幕上的均勻性。通過實施亮度均勻性控制特性提供給用戶調整每個投影單元從中心到邊緣亮度的功能,從而充分利用了科視的CoRE電子器件和軟件設計的能力,可以達到100%的亮度均勻性。
在保證拼接墻色彩一致方面,美國科視數字系統公司開發的原色調整技術(PCA)完全解決顯示墻相鄰顯示單元間的色彩差異方面折問題。原色調整技術完全不同于普通投影系統采用色彩驅動和色彩伽瑪參數調整來調整拼接的相鄰圖像的色彩一致,而是單獨對紅、綠、藍三色的色域進行控制。
科視在已注冊 ISO 9001 的工廠中制作其箱體和顯示結構的屏幕產品,其屏幕采用Christie專利的TruView超高對比度屏幕,具有增益3.7、寬視角(水平全域160度,垂直全域60度;水平視角38度,垂直視角10度)和高清晰度,抗環境光線干擾的特點,使用戶不論是在明亮或黑暗的環境中都能提供高對比度畫面。另考慮到屏幕材質的熱脹冷縮效應、外觀平整性,科視屏幕間拼接縫隙約為1mm。
Christie的背投模塊均含有內置圖像拼接處理器,可在沒有拼圖處理器時完成2×2或3×3的拼接。
Christie對屏幕墻上顯示應用和投影設備的管理和控制全部通過ConterMaster(tm)來實現。對屏幕墻上顯示應用的操作可通過FRC-5000本身配置的鍵盤和鼠標實現,也可在與FRC-5000聯網的一臺PC機上通過FRC-5000的遙控鼠標和鍵盤的功能實現。ControlMASTER(tm)控制軟件可以對大屏幕進行分散式的管理控制。ControlMASTER(tm)由安裝在FRC上的WallServer和安裝于網絡上任一Windows工作站上的WallManager組成。通過分布于網絡的WallManager工作站對顯示墻進遠程控制。
Visionpro 系列XGA顯示單元是專門為大規模組合拼接顯示墻體設計的標準產品。該系列產品型號豐富、配置靈活、具有高性價比。它采用TI最新的單片DMD 數字技術,配以VTRON最新的信號處理、圖像處理、DCC等一系列數字信號處理技術、配以VTRON最新的信號處理、圖像處理、DCC數字色彩控制等一系列信號處理技術、先進的光學和機械系統設計、專利的屏幕技術、無縫拼接技術,以及模塊化的結構設計和先進的安裝工藝,使得顯示系統具有無與倫比的圖像質量和顯示特性,領先于國際市場。
Vtron Visionpro顯示單元 通過特有的數字三基色控制電路(DCC)有效地抑制了各個投影單元的三原色離散,使得紅綠藍三基色都實現了一致,因此可以確保各個拼接單元顯示色彩的一致性,墻體無明顯色差。在定位方面,Visionpro顯示單元采用了最新的磁控濺射技術反射鏡,并且設計了獨有的擠壓矯正裝置,通過控制反射鏡的變形程度很好地抑制了圖像的幾何失真。由Vtron開發的六軸調整架通過精密齒輪傳動機構和五個多功能旋鈕,獨立控制投影機任意方向的移動和任意角度的轉動,從而確保了圖像得到全方位的調整,真正實現了最精確的定位。
Vtron的Visionpro顯示單元內置的Visionlink超級信號處理板具有多個不同信號種類的輸入端口,可直接、實時地顯示不同分辨率的計算機和多種制式的視頻信號。配置了該處理板后,可以利用直通方式實現視頻信號或RGB信號的顯示,提供了另外一種途徑顯示各種信息;而且由于其各種信號通過純硬件處理,能夠保證各種信號的實時顯示的需求。
Vtron綜合光學背投樹脂幕和玻璃幕的技術特點,自行研發了GUCS超高對比度屏幕。 GUCS幕結合菲涅耳透鏡的聚焦能力以及立體透鏡的發散特性可以獲得細膩的畫面效果和超高的對比度;GUCS幕3.7的超高增益能展現更明亮、更清晰的圖像效果;GUCS幕可觸摸、可擦洗、易維護,同時采用專利的防反光處理,大大減低用戶環境光源因反射產生的亮斑現象。此外,Vtron還開發了GUCS-Ⅱ代新型超高對比度屏幕,在原GUCS-Ⅰ代屏幕高增益、防反光等多種優點的基礎之上,采用新型的粘合工藝,使得該屏幕的光學拼縫降低到Ⅰ代的1/3。
Visionpro C/T系列顯示單元采用國際標準的一次反射背投顯示方式,配以最新設計的超短焦距光學系統,使顯示單元厚度縮減至最小,從而大大減少了安裝空間,緊湊而堅固;由于采用了最新的磁控濺射技術反射鏡,得到極高的反射率,從而確保畫面亮度不減弱。特殊定做的菲涅耳透鏡保證了系統的 最佳光學匹配;精密的六軸調整光學平臺使得整屏拼接的幾何光學調整達到高精度,并且操作非常簡單。幾乎無縫的拼接技術大大增強了全屏圖像的整體性。另模塊的設計,大大簡化了安裝和維護, 讓Vtron顯示單元既可用于拼接顯示墻,又可用于獨立顯示。
Vtron的顯示墻管理平臺具有一體化、網絡化、多元化的特點。VWAS軟件是Vtron針對控制室開發的應用管理系統,它能盡量滿足客戶在Vtron的平臺上進行二次開發,開發出適合各類用戶應用環境的系統和解決方案。
另外,在原有多用戶操作和管理、窗口管理、模式管理、設備管理、預案管理、攝像頭控制以及矩陣控制等功能上,最新版本還增加了多處理器控制、顯示引擎控制、多顯示拼墻管理、信號源切換和視頻預覽等功能。新增加的功能更能滿足用戶大系統、多系統智能化的集成需求,更貼切用戶常規的使用習慣。
Lumens全系列背投產品均采用 TI 德州儀器DLP SXGA+, DP3000 高對比芯片,除提供50、60、67、84寸幾個尺寸外還可單獨提供多種機芯。均采用了12比特Gamma電路,可進行亮暗圖像區域的高分辯率梯度渲染,實現極富真實感與空間感的圖像效果;集成視頻倍線掃描電路,它可以把視頻畫面掃描線數成倍提高,倍線掃描技術使播放視頻圖像時更精細、清晰;內置三維空間梳型過濾器,它消除了在播放動態視頻圖像時的邊緣鋸齒現象,令播放的畫面更加清晰,圖像邊緣更順滑。
Lumens采用投射比(Throw ratio)僅為0.514(接近理論極限值)的超短焦鏡頭克服短焦鏡頭圖像失真大的缺點,采用超短焦鏡頭后,67寸的圖像幾何失真小于一個象素點。Lumens不僅采用極低失真光學鏡頭,還配合獨立六軸調整架及一體化組合反射鏡上的微調旋鈕,使背投模塊整體光路設計最大限度降低幾何失真率,還原圖像真實的形狀。非球面超短焦距鏡頭和光學系統并用是Christie提供了小于0.05%的幾何失真,使投出的圖像失真變形小于1個像素的合成辦法。
控制光亮度保證拼接墻亮度的長期均勻性是使用最多的一種方案。Lumens的光學引擎內置亮度傳感器,自動測量光學引擎輸出的光亮度,確保投影拼墻中的各背投單元光高度輸出一致,保證整個拼墻亮度的長期均勻性。
另外,為了保證拼接墻色彩一致方面,Lumens的背投模塊采用6色域調整電路(R、G、B、C、M、Y),較傳統3色域調整電路,圖像畫面擁有更豐富的色彩表現,整屏的色彩均勻度達到完美境界。
Lumens的箱體采用鋁合金材料制造,各箱體對角線誤差在0.4mm內;屏幕采用復合玻璃屏幕,屏幕在不同溫度、濕度下,結構不變形;顯示墻安裝都有經過嚴格培訓的工程師進行施工,Lumens能保證顯示墻的拼縫在0.5mm內。通常背投光學引擎都是垂直向上投射,而Lumens的光學引擎是L型光路設計,為非垂直投射,能最大的效率地利用投影空間,配合獨立六軸幾何調整架,箱體厚度較傳統設計減少約13-20%。
Lumens背投單元全部采用復合玻璃屏幕,這種屏幕在不同溫度、濕度下始終保持平整性及其結構的長期耐用性。屏幕表面具有特殊保護層,可以用清水擦拭。即便在室內照明情況下,投影畫面也能呈現層次分明的效果。
Lumens把內置圖像拼接處理器作為選件。傳統內置圖像處理器只能對圖像分割放大顯示,投影單元只可以顯示一路圖像信號(不借助外部圖像處理器),Lumens的內置圖像處理器采用了三畫面漫游(Tripics Drift)技術,在投影單元中能實現4路圖像的實時顯示,任意一路圖像為底圖,其它三路圖像可以在屏幕內任意放大、漫游、疊加顯示。投影單元的三畫面漫游(Tripics Drift)技術使大屏幕投影墻在沒有外部圖像處理器(或處理器損壞)的情況下,保證RGB和視頻信號在大屏幕上的任意漫游、疊加顯示。Lumens內置圖像處理器配合外部圖像處理器能達到圖像真正冗余備份的顯示效果。
值得一提的是同,Lumens專門針對其背投顯示系統推出CubeView應用管理系統軟件,它是一款獨立設計開發的全中文智能化控制軟件,其每一項功能的設計理念,都是為了使您盡可能簡單的方式來控制和管理整套系統,軟件為C/S架構,它整合了多種最常使用的管理功能,如用戶管理,權限管理,通道管理,遠程鼠標管理等先進的管理策略,極其方便的實現了網絡控制、多用戶控制、遠程異地操作等功能。
BARCO公司的背投模塊同時采用多晶硅(PLCD)技術和DLP技術。其中多晶硅技術的物理分辨率為1024×768、1280×1024、1600×1200,DLP技術的產品物理分辨率有1024×768和1280×1024兩種。另外,BARCO公司分辨率為1024×768的產品采用的是0.7英寸DDR的黑色芯片,而分辨率為1280×1024的產品采用的是0.9英寸DDR的黑色芯片。
BARCO公司的DLP主機在色輪的顏色、速度、更換等方面都有獨特的設計,巴可單片DLP產品在傳統的紅綠藍三色色輪中加入白色段,增加對顏色的還原性和亮度。并通過縮短鏡頭的焦距來減少箱體的厚度。通過高保真、低色散鏡頭和特殊設計的反射鏡來降低幾何失真率。另外,放置投影機的底座也能進行多維調整,保證投影機與屏幕垂直,距離精確調整。投影機的鏡頭座可以二維移動,保證圖像在垂直、水平方向精確位移,對準。巴可公司大屏幕投影單元采用獨有之八軸調整系統,確保系統能跟據現場環境做細微之系統調校。
巴可公司專利設計的光學亮度控制系統能提供平均的亮度輸出,使得每臺投影單元的亮度輸出可獨立調校而不會影響顏色和對比度并且保持整個投影墻能有一致的亮度輸出。為了保持整個投影墻的亮度及色彩一致,巴可公司特別研制了燈泡自動調較功能,當用戶換上新的燈泡,光學亮度控制系統將燈泡自動調較到最佳效果,從而達至一致的亮度及色彩輸出。
BARCO公司的背投模塊采用密閉式結構,并且通過專利的“縫合”技術保證顯示墻的物理拼接縫小于0.3毫米,圖像縫隙小于0.5毫米,在拼縫處不會造成任何圖像信息的丟失,屏幕在十年內不會發生變形。另外,高對比度的黑色雙層高分子聚酯屏幕,具有色彩還原好、視角寬、易清潔維護、沒有反光的特點。這樣的屏幕不會對長時間觀看的人員造成眼睛的疲勞和傷害。
BARCO的背投模塊均未內置圖像拼接處理器。因為內置圖像拼接處理器是通過串聯的方式相聯接的,會影響圖像顯示的穩定性;BARCO的解決方案是采用特殊的外接拼接處理器ARGUS,采用并聯的方式連接。
東芝數據背投墻顯示單元為用戶提供一種穩定而持久的顯示技術,它采用DDR DMD芯片技術,結合先進的光學系統,使整體圖像顯示達到高亮度和高對比度,尤其是在圖像對比度方面,運用高灰度等級三維高頻脈沖電路,使圖像對比度大幅度提升,色彩層次過渡更加平滑細膩。其精致的畫面、逼真的色彩和高亮度的顯示,在各種應用環境下都有杰出的表現,滿足用戶不同的顯示需求。
TOSHIBA在背投墻顯示單元設計中采用了數字色域補償電路技術,從而有效抑制各畫面間三原色的離散,保證顏色的高度一致。投射比僅為0.514(接近理論極限值)的超短焦鏡頭有效的減小箱體的厚度。
東芝顯示墻屏幕采用特有的RHPS抗變形樹脂屏幕,結合精密的加工設備和良好的工藝,實現屏幕拼接物理拼縫達到0.4mm以下。RHPS(Rigid-High-Pixel-Screen)新材質的高光學性能樹脂屏幕在保證屏幕良好光學特性的同時,增加了使屏幕剛性增強的材料成分,通過專門的高溫、高濕處理,使屏幕完全有效的抑制變形。東芝在屏幕壓模結構技術上進一步改進,采用了東芝獨有的變焦透鏡屏幕技術,有效的消除了投影機常見的‘太陽效應’及‘熱島效應’,使光亮度過度更均勻。
東芝全系列背投模塊都內置圖像拼接處理器,全面支持VGA、SVGA、XGA、SXGA信號直接輸入,無需外掛擴展選件板。
東芝顯示墻應用管理平臺CubeCommander,可實現對大屏幕投影墻的多用戶遠程操作、顯示模式管理、信號源管理、窗口管理、信號源管理、投影單元控制、預案管理等功能等強大功能,且所有操作都能在同一控制平臺上完成。全中文用戶界面,操作簡捷。
作為世界500企業之一的日本著名廠商三菱公司在投影顯示領域的成就大家都是有目共睹,在DLP顯示墻領域,三菱電機更是憑借特有的專業技術為顯示墻設定新的全球標準。采用該標準的顯示墻體可以長久持續的提供明亮、清晰、色彩完美和諧的圖像,在性能上有了很大的提升。
三菱背投墻顯示單元采用原裝優質新型光學系統、超高對比度屏幕以及配備DMD元件的12度DDR芯片(帶黑色金屬涂層)三者之間的完美結合,造就了三菱顯示墻1500:1的非凡對比度和清晰、悅目、色彩豐富的圖像顯示效果。另采用了三菱原裝光學系統的亮優化裝置,可實現高亮度顯示創造了條件。并使得多箱體配置的亮度平衡調節更加靈活方便。
另外,三菱顯示墻箱體采用了久經行業考驗的三菱原裝數字空間控制(CSC)電路或數字彩色平衡和混合電路,可有效地補償不同箱體之間的色彩差異和亮度差異的問題。特別需要說明的是,三菱色空間控制電路還能夠分別調節(紅/綠/藍)各種原色及其他各種混色中的增益值、紅色(R)、綠色(G)和藍色(B)值,從而可確保多箱體配置的顯示墻始終具有均衡的色彩和亮度,此外,三菱顯示墻箱體還采用了智能燈泡、智能分色輪、動態亮度平衡、數字色度電路、12位抖動和伽馬電路等技術,使得箱體拼接后的效果與單屏的顯示效果近乎一致。
在維修保養方面,三菱顯示墻箱體的全部維修保養均可在正面進行,不需要占用太多的空間,屏幕結構也專門采用滑動和上提式設計,可在正面完成所有安裝工作。且可以從設備的正面操作所有輸入連接器,能方便在顯示墻箱體及顯示墻內部完成連線工作。
另大多數的三菱顯示墻箱體都具有快速燈泡更換功能、亮度優化功能以及智能燈泡更換功能,且到目前為止,三菱是全球唯一擁有自動調整亮度及色彩技術的制造商。
一個完整的拼接墻體由多個背投模塊組合而成,因此模塊中的每一部分的好壞都對整體的性能起到關鍵的作用,拼接墻體要求整體亮度、對比度、色彩一致,因而對拼縫、對安裝的精度都有嚴格的要求。
作為拼接顯示墻的組成部分,背投模塊對拼縫的追求永遠是越小越好的,影響顯示墻拼縫大小折主要因素有箱體尺寸誤差、屏幕工藝和安裝工藝。為此,各廠商各顯能,如上面的東芝、科視和Vtron均在屏幕處理工藝上下功夫,而Lumens和BARCO則在屏幕和箱體結構上雙管齊下,使得目前能夠實現最小0.3mm的物理拼縫。
在縮小拼縫的同時,還得保證要背投模塊產生幾何失真,這與模塊采用的投影鏡頭和反射鏡面有關系外,還與安裝工藝和投影機定位有關,為此,東芝、Lumens、Christie采用超短光學鏡頭減小失真,Vtron則采用低失真反射鏡面方法,BARCO采用低失真反射鏡面和低失真光學鏡頭的組合來減小失真。并安裝工藝和投影機定位方面下足功夫,雙管齊下,保證幾何失真最小。而三菱則在實現組合墻體亮度、對比度、色彩一致以及易用易維護性方面重點把關,總體來說,各廠商在拼接單元以及拼接墻的各個方面性能的提高做了不懈的努力,同時也取得了良好的效果。