DLP數(shù)字背投拼接屏系統(tǒng)在電視演播室的應(yīng)用

趙海城

【摘 要】闡述了DLP數(shù)字背投拼接屏的技術(shù)特點(diǎn)和功能特點(diǎn)， DLP與LCD及LED顯示屏相比的優(yōu)缺點(diǎn)，及其應(yīng)用前景。

【關(guān)鍵詞】 DLP拼接屏；超高分辨率；電視演播室；新型樹(shù)脂屏；LED投影光源

文章編號(hào)： 10.3969/j.issn.1674-8239.2014.10.015

【Abstract】The technological and functional characteristics of DLP digital rear-projection splicing screen were elaborated， along with its advantages disadvantages， and application prospect compared with LCD and LED display.

【Key Words】DLP splicing screen； ultra high resolution； studio； new resin screen； LED projection light source

目前，大屏拼接有液晶（LCD）拼接、DLP（Digital Light Procession，數(shù)字光處理技術(shù)）背投拼接、等離子（PDP）拼接等三大主流拼接技術(shù)產(chǎn)品。此外，后起之秀小間距LED顯示屏近年來(lái)表現(xiàn)也很出色。本文主要介紹DLP數(shù)字背投拼接屏系統(tǒng)（以下簡(jiǎn)稱DLP拼接屏）在電視演播室的應(yīng)用。

DLP技術(shù)就是先把影像信號(hào)經(jīng)過(guò)數(shù)字化處理，然后用光信號(hào)把圖像投射（背投）到特殊的屏幕上還原圖像。近年來(lái)，DLP拼接屏已經(jīng)作為背景屏幕、人機(jī)互動(dòng)屏廣泛應(yīng)用在電視演播室中。近兩年來(lái)，更有超高分辨率DLP拼接屏（墻）在CNN、BBC、鳳凰衛(wèi)視、中央電視臺(tái)等電視臺(tái)的新聞直播室廣泛應(yīng)用。

DLP拼接屏運(yùn)用新型樹(shù)脂屏幕，具有極佳的防反光效果，與LED大屏幕相比，攝像機(jī)拍攝時(shí)畫(huà)面不會(huì)出現(xiàn)閃爍甚至“摩爾紋”等嚴(yán)重干擾現(xiàn)象，具有豐富的色彩、逼真的圖像、持久的一致性及良好的人機(jī)交互功能。

1 DLP拼接屏的系統(tǒng)組成

1.1 系統(tǒng)組成

系統(tǒng)組成主要包括：DLP數(shù)字屏單元、多屏處理器、大屏幕管理軟硬件等。多屏處理器用于在組合屏上實(shí)現(xiàn)任一路或多路圖像以任意大小、任意位置高速實(shí)時(shí)顯示。大屏幕管理軟件實(shí)現(xiàn)對(duì)輸入輸出信號(hào)的控制以及大屏幕畫(huà)面的靈活切換。見(jiàn)圖1。

1.2 應(yīng)用模式

DLP拼接屏可以完成各種顯示模式，用以顯示各種輸入信號(hào)。具體模式可根據(jù)需要進(jìn)行制定。

1.2.1 全屏顯示，超高分辨率應(yīng)用

在多屏處理器系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)下，全部屏幕顯示單元形成一個(gè)超高分辨率的統(tǒng)一顯示平臺(tái)，可以在某些重要節(jié)目中顯示高分辨率的全景式動(dòng)態(tài)背景圖片。DLP拼接屏可以采用電視臺(tái)各欄目獨(dú)特的視覺(jué)識(shí)別系統(tǒng)，作為主持人和嘉賓的背景板，以不斷流動(dòng)的視頻畫(huà)面打破演播室靜止的背景。

屏幕之間的縫隙小于0.5 mm，幾乎可以忽略不計(jì)。

3×2 DLP拼接屏組合全墻分辨率為：

（1 400×3）×（1 050×2）= 4 200×2 100（Hz）

1.2.2 相關(guān)視頻信號(hào)、計(jì)算機(jī)信號(hào)和網(wǎng)絡(luò)信號(hào)顯示

根據(jù)節(jié)目欄目的需要，DLP拼接屏可以接入各種信號(hào)顯示：如網(wǎng)絡(luò)論壇互動(dòng)內(nèi)容、背景小片、FLASH聲畫(huà)效果、現(xiàn)場(chǎng)采訪等一系列鮮活元素，體現(xiàn)了良好的人機(jī)互動(dòng)性。

各類信號(hào)混合顯示：視頻信號(hào)、RGB信號(hào)、網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)信號(hào)均可同時(shí)在大屏幕上以各自方式顯示，互不干擾。所有信號(hào)都可以在屏幕上任意放大、縮小、移動(dòng)、全屏漫游等。

此外，可以根據(jù)需要把各種信號(hào)的顯示和位置作為模式存儲(chǔ)，需要的時(shí)候直接切換，既可按照模式定義顯示窗口，也可定義預(yù)案，按照需要自動(dòng)調(diào)用或者切換各種顯示模式，實(shí)現(xiàn)對(duì)大屏幕顯示系統(tǒng)的自動(dòng)化管理。

1.3 集中控制和管理

系統(tǒng)通過(guò)配套的專業(yè)大屏幕控制管理軟件，可使用戶非常方便地操作顯示各類應(yīng)用：

基于TCP/IP網(wǎng)絡(luò)的多用戶實(shí)時(shí)操作；

實(shí)現(xiàn)多用戶分級(jí)分區(qū)分權(quán)限管理；

實(shí)現(xiàn)對(duì)多種信號(hào)源定義、調(diào)度和管理；

實(shí)現(xiàn)任意信號(hào)源窗口模式組合的定義、編輯；

實(shí)現(xiàn)自定義多種顯示模式靈活調(diào)用；

實(shí)現(xiàn)自定義多種顯示模式編程定時(shí)自動(dòng)調(diào)用；

多點(diǎn)遠(yuǎn)程控制；

硬件設(shè)備控制模塊插件，可不斷擴(kuò)充系統(tǒng)功能。

操作人員只需在自己的工作站上安裝軟件，就可以操作管理大屏幕?？梢愿鶕?jù)應(yīng)用要求在整個(gè)桌面上靈活地劃定不同數(shù)目、位置、大小和形狀的顯示區(qū)域，每個(gè)顯示區(qū)域的內(nèi)容不會(huì)相互影響。通過(guò)大屏幕控制軟件具備控制器的分區(qū)通道管理，用戶權(quán)限的分區(qū)顯示等功能，從而針對(duì)不同的欄目設(shè)定不同的控制區(qū)域。

2 DLP拼接屏的技術(shù)特性

2.1 關(guān)鍵投影光源為L(zhǎng)ED

以往，DLP拼接屏關(guān)鍵投影部件光源為UHP（Ultra High Performance，超高能）燈泡，屬于超高壓汞燈泡；而現(xiàn)在流行的高分辨率DLP拼接屏使用LED光源。

LED光源有以下特點(diǎn)：

（1）超長(zhǎng)壽命。LED光源的壽命高達(dá)10 000 h～

100 000 h，即使在全年完全開(kāi)機(jī)365天×8 h使用條件下使用，每年工作2 920 h，LED光源的壽命取中間值50 000 h計(jì)算，50 000÷2 920≈17年，LED光源可連續(xù)工作17年以上，生命周期內(nèi)不用考慮光源更換的問(wèn)題。而UHP燈泡壽命只有幾千小時(shí)，與LED光源的DLP拼接屏不可同日而語(yǔ)。endprint

（2）超寬的色域范圍。LED光源具有超寬的色域范圍，LED光源色域達(dá)到UHP燈泡的1.7倍，畫(huà)面色彩飽和度高且一致性好，顯示色彩更鮮艷亮麗。

（3）卓越的亮度及色彩保持能力。LED光源可長(zhǎng)時(shí)間保持畫(huà)面的色彩和亮度處于穩(wěn)定狀態(tài)，亮度變化曲線接近水平。

可進(jìn)行超寬范圍的色溫調(diào)整（3 200 K～10 000 K），滿足不同光線要求，特別適合于在對(duì)色溫有特殊要求的情況下應(yīng)用：如高色溫環(huán)境、低色溫環(huán)境、高低色溫的混合等。

（4）LED光源投影機(jī)芯穩(wěn)定性更好。

從圖2可見(jiàn)，LED光源投影機(jī)芯采用全固態(tài)器件，光學(xué)系統(tǒng)中沒(méi)有動(dòng)態(tài)光圈、色輪等運(yùn)動(dòng)部件，降低了因運(yùn)動(dòng)磨損導(dǎo)致機(jī)芯故障的機(jī)率，大幅提升了機(jī)芯的穩(wěn)定性。

2.2 顯示單元投影機(jī)芯特點(diǎn)

DLP投影機(jī)芯具有色彩、亮度自動(dòng)調(diào)整功能及相應(yīng)的色彩管理系統(tǒng)。色彩管理系統(tǒng)根據(jù)各投影單元內(nèi)置的光學(xué)傳感器實(shí)時(shí)反饋的信息統(tǒng)計(jì)計(jì)算后可自動(dòng)對(duì)各單元亮度及色彩參數(shù)做出調(diào)整，保證畫(huà)面色彩和亮度一致性。投影單元每隔一定時(shí)間自動(dòng)進(jìn)行檢測(cè)整個(gè)DLP拼接屏所有投影單元的顏色和亮度，發(fā)現(xiàn)不一致后，自動(dòng)調(diào)整，無(wú)需人工維護(hù)。

采用智能化亮度補(bǔ)償技術(shù)和畫(huà)面亮度逐點(diǎn)補(bǔ)償技術(shù)。提供動(dòng)態(tài)亮度補(bǔ)償接口，系統(tǒng)控制器定時(shí)收集各投影機(jī)芯的亮度參數(shù)，并自動(dòng)進(jìn)行亮度調(diào)節(jié)，補(bǔ)償校正暗邊暗角。見(jiàn)圖3。

采用數(shù)字色彩調(diào)整技術(shù)。投影單元數(shù)字七色域色彩、亮度調(diào)整電路，支持對(duì)單屏、多屏或整屏的亮度和色彩進(jìn)行平衡調(diào)整，而且可以分別對(duì)RGBCMY七色域進(jìn)行控制，以確保大屏幕拼接后各單元色彩的一致性，從而保證總體無(wú)明顯色差，亮度色彩均勻性大于95%，同時(shí)配合動(dòng)態(tài)純黑技術(shù)可以保證系統(tǒng)的對(duì)比度達(dá)到最佳。見(jiàn)圖4。

2.3 新型樹(shù)脂屏屏幕

國(guó)內(nèi)外拼接屏廠家研發(fā)出了新型屏幕。新型屏幕為樹(shù)脂材料幕，在樹(shù)脂幕的表面均勻涂覆（粘貼）一層微小特殊透光物質(zhì)，從而實(shí)現(xiàn)散射光線，光通過(guò)特殊透光物質(zhì)向前面均勻漫射，從而達(dá)到具有極佳的防反光效果，這樣可保證DLP拼接屏使用時(shí)，顯示效果優(yōu)異，攝像機(jī)拍攝時(shí)畫(huà)面不會(huì)出現(xiàn)閃爍甚至嚴(yán)重“摩爾紋”等干擾現(xiàn)象，也不會(huì)出現(xiàn)LED大屏幕造成的像素痕或“篩孔”效應(yīng)。

新型樹(shù)脂屏屏幕具有1.9的增益，能夠滿足DLP拼接屏的觀看亮度需求，水平視角160°，垂直視角150°。同時(shí)，屏幕采用一次成型的水平加垂直條形狀屏幕，在UCS屏幕的基礎(chǔ)上解決了垂直視角偏小的問(wèn)題，使得此種屏幕的水平視角跟垂直視角基本達(dá)到了一致。另外，屏幕還針對(duì)UCS屏幕（材料含有PVC膠片、防反光玻璃等）因溫濕度變化而導(dǎo)致屏幕變形的缺點(diǎn)做了改進(jìn)，對(duì)屏幕表面進(jìn)行特殊的固化處理，使得屏幕抵抗熱脹冷縮的能力及表面抗劃傷能力有了明顯的提升。而且，樹(shù)脂材料本身具有極佳的防反光效果。

3 DLP數(shù)字多屏處理器系統(tǒng)

多屏處理器是整個(gè)DLP拼接屏的信息處理中心，是一種基于專屬操作平臺(tái)并且具有多屏驅(qū)動(dòng)功能、以不同方式對(duì)各種類型信號(hào)進(jìn)行遠(yuǎn)程顯示及控制的專用圖形處理設(shè)備。

它支持?jǐn)?shù)字DVI的XGA或SXGA+桌面信號(hào)輸出，并使圖像拼接成一個(gè)超高分辨率的整體桌面。同時(shí)具有網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)信號(hào)、RGB、Video信號(hào)采集、IP流媒體視頻信號(hào)的處理顯示等功能。

通過(guò)多屏處理系統(tǒng)中的信號(hào)輸入采集卡，可以靈活配置顯示墻的輸入信號(hào)數(shù)量，視頻信號(hào)和RGB信號(hào)的純硬件處理，獨(dú)享各自的專用通道進(jìn)行傳輸，從根本上保證包括RGB信號(hào)的所有信號(hào)圖像的完全實(shí)時(shí)顯示，RGB信號(hào)顯示速度達(dá)到60 f/s，且顯示速度完全不受圖像的數(shù)量和大小影響。通過(guò)IP視頻流解碼模塊，還可實(shí)現(xiàn)IP視頻信號(hào)的輸入顯示。

多屏處理系統(tǒng)全屏單一邏輯屏顯示能力，可生成一塊高分辨率邏輯屏，用于顯示各類高分辨率圖片或者高分辨率的GIS地圖，并且能夠直接運(yùn)行一些行業(yè)應(yīng)用軟件或者高分辨率的應(yīng)用程序等。

桌面信號(hào)部分和信號(hào)處理部分采用模塊分離架構(gòu)分層設(shè)計(jì)，互不影響資源，而且即使桌面部分出了問(wèn)題，也不會(huì)影響到視頻信號(hào)和計(jì)算機(jī)信號(hào)的處理和正常顯示，保證了系統(tǒng)的可靠性。

4 DLP顯示屏控制系統(tǒng)的軟件應(yīng)用

DLP顯示屏控制系統(tǒng)的軟件系統(tǒng)基于Windows操作系統(tǒng)及網(wǎng)絡(luò)Server/Client架構(gòu)，支持TCP/IP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、串口控制協(xié)議。

通過(guò)軟件可以實(shí)現(xiàn)DLP高分辨率拼接大屏管理控制的各種功能：

用戶管理、設(shè)備管理、信號(hào)源管理、信號(hào)源預(yù)覽和本地回顯、窗口管理、投影機(jī)管理、模式和預(yù)案管理等。

5 DLP的缺點(diǎn)

與LED等其他拼接方式相比，DLP拼接屏用于演播室也存在一些缺點(diǎn)。

（1）DLP的拼接縫技術(shù)不如LED和PDP。LED拼接屏可視性好、高亮度、可視角大、P2.5的LED拼接屏在稍大一點(diǎn)的演播室基本也看不到摩爾紋現(xiàn)象；就拼接縫技術(shù)而言DLP不如LED和PDP。

（2）DLP拼接屏單元厚度較大，對(duì)于小型演播室來(lái)說(shuō)占用空間大；

（3）單元尺寸大（一般70 in～80 in左右）在拼接屏面積不大的情況下，不易做出弧線形。

（4）DLP大大地增加了演播室的噪聲?，F(xiàn)在演播室噪音要求在NR30以下，在演播室DLP建設(shè)中，要加噪聲抑制罩屏蔽DLP產(chǎn)生的噪聲。

就現(xiàn)在的拼接顯示屏而言，無(wú)論是DLP、LED、PDP、LCD作為演播室背景屏，都有不盡人意之處。理想的拼接屏應(yīng)同時(shí)具有以下特性：高分辨率、彩色還原逼真、亮度適中（可控）、顯示效果基本不受燈光影響、拼接縫在畫(huà)面不可體現(xiàn)、可做任意形狀的拼接安裝、占地空間小、高可靠性等。

結(jié) 語(yǔ)

技術(shù)的發(fā)展，特別是全媒體演播室時(shí)代的來(lái)臨，改變了傳統(tǒng)的演播室背景的應(yīng)用模式。演播室背景顯示系統(tǒng)是電視節(jié)目播出的有力保證，是節(jié)目創(chuàng)新的必要手段。預(yù)計(jì)未來(lái)的高分辨率DLP拼接屏技術(shù)，憑借其清晰的畫(huà)質(zhì)、良好的攝像機(jī)拍攝特性以及人機(jī)互動(dòng)功能，必將得到廣泛的應(yīng)用。

（編輯 張冠華）endprint