DLP數字背投拼接屏系統在電視演播室的應用

趙海城

【摘 要】闡述了DLP數字背投拼接屏的技術特點和功能特點， DLP與LCD及LED顯示屏相比的優缺點，及其應用前景。

【關鍵詞】 DLP拼接屏；超高分辨率；電視演播室；新型樹脂屏；LED投影光源

文章編號： 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，數字光處理技術）背投拼接、等離子（PDP）拼接等三大主流拼接技術產品。此外，后起之秀小間距LED顯示屏近年來表現也很出色。本文主要介紹DLP數字背投拼接屏系統（以下簡稱DLP拼接屏）在電視演播室的應用。

DLP技術就是先把影像信號經過數字化處理，然后用光信號把圖像投射（背投）到特殊的屏幕上還原圖像。近年來，DLP拼接屏已經作為背景屏幕、人機互動屏廣泛應用在電視演播室中。近兩年來，更有超高分辨率DLP拼接屏（墻）在CNN、BBC、鳳凰衛視、中央電視臺等電視臺的新聞直播室廣泛應用。

DLP拼接屏運用新型樹脂屏幕，具有極佳的防反光效果，與LED大屏幕相比，攝像機拍攝時畫面不會出現閃爍甚至“摩爾紋”等嚴重干擾現象，具有豐富的色彩、逼真的圖像、持久的一致性及良好的人機交互功能。

1 DLP拼接屏的系統組成

1.1 系統組成

系統組成主要包括：DLP數字屏單元、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現任一路或多路圖像以任意大小、任意位置高速實時顯示。大屏幕管理軟件實現對輸入輸出信號的控制以及大屏幕畫面的靈活切換。見圖1。

1.2 應用模式

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

1.2.1 全屏顯示，超高分辨率應用

在多屏處理器系統的驅動下，全部屏幕顯示單元形成一個超高分辨率的統一顯示平臺，可以在某些重要節目中顯示高分辨率的全景式動態背景圖片。DLP拼接屏可以采用電視臺各欄目獨特的視覺識別系統，作為主持人和嘉賓的背景板，以不斷流動的視頻畫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。

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 相關視頻信號、計算機信號和網絡信號顯示

根據節目欄目的需要，DLP拼接屏可以接入各種信號顯示：如網絡論壇互動內容、背景小片、FLASH聲畫效果、現場采訪等一系列鮮活元素，體現了良好的人機互動性。

各類信號混合顯示：視頻信號、RGB信號、網絡計算機信號均可同時在大屏幕上以各自方式顯示，互不干擾。所有信號都可以在屏幕上任意放大、縮小、移動、全屏漫游等。

此外，可以根據需要把各種信號的顯示和位置作為模式存儲，需要的時候直接切換，既可按照模式定義顯示窗口，也可定義預案，按照需要自動調用或者切換各種顯示模式，實現對大屏幕顯示系統的自動化管理。

1.3 集中控制和管理

系統通過配套的專業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用：

基于TCP/IP網絡的多用戶實時操作；

實現多用戶分級分區分權限管理；

實現對多種信號源定義、調度和管理；

實現任意信號源窗口模式組合的定義、編輯；

實現自定義多種顯示模式靈活調用；

實現自定義多種顯示模式編程定時自動調用；

多點遠程控制；

硬件設備控制模塊插件，可不斷擴充系統功能。

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。可以根據應用要求在整個桌面上靈活地劃定不同數目、位置、大小和形狀的顯示區域，每個顯示區域的內容不會相互影響。通過大屏幕控制軟件具備控制器的分區通道管理，用戶權限的分區顯示等功能，從而針對不同的欄目設定不同的控制區域。

2 DLP拼接屏的技術特性

2.1 關鍵投影光源為LED

以往，DLP拼接屏關鍵投影部件光源為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：

（1）超長壽命。LED光源的壽命高達10 000 h～

100 000 h，即使在全年完全開機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計算，50 000÷2 920≈17年，LED光源可連續工作17年以上，生命周期內不用考慮光源更換的問題。而UHP燈泡壽命只有幾千小時，與LED光源的DLP拼接屏不可同日而語。endprint

（2）超寬的色域范圍。LED光源具有超寬的色域范圍，LED光源色域達到UHP燈泡的1.7倍，畫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光源可長時間保持畫面的色彩和亮度處于穩定狀態，亮度變化曲線接近水平。

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

（4）LED光源投影機芯穩定性更好。

從圖2可見，LED光源投影機芯采用全固態器件，光學系統中沒有動態光圈、色輪等運動部件，降低了因運動磨損導致機芯故障的機率，大幅提升了機芯的穩定性。

2.2 顯示單元投影機芯特點

DLP投影機芯具有色彩、亮度自動調整功能及相應的色彩管理系統。色彩管理系統根據各投影單元內置的光學傳感器實時反饋的信息統計計算后可自動對各單元亮度及色彩參數做出調整，保證畫面色彩和亮度一致性。投影單元每隔一定時間自動進行檢測整個DLP拼接屏所有投影單元的顏色和亮度，發現不一致后，自動調整，無需人工維護。

采用智能化亮度補償技術和畫面亮度逐點補償技術。提供動態亮度補償接口，系統控制器定時收集各投影機芯的亮度參數，并自動進行亮度調節，補償校正暗邊暗角。見圖3。

采用數字色彩調整技術。投影單元數字七色域色彩、亮度調整電路，支持對單屏、多屏或整屏的亮度和色彩進行平衡調整，而且可以分別對RGBCMY七色域進行控制，以確保大屏幕拼接后各單元色彩的一致性，從而保證總體無明顯色差，亮度色彩均勻性大于95%，同時配合動態純黑技術可以保證系統的對比度達到最佳。見圖4。

2.3 新型樹脂屏屏幕

國內外拼接屏廠家研發出了新型屏幕。新型屏幕為樹脂材料幕，在樹脂幕的表面均勻涂覆（粘貼）一層微小特殊透光物質，從而實現散射光線，光通過特殊透光物質向前面均勻漫射，從而達到具有極佳的防反光效果，這樣可保證DLP拼接屏使用時，顯示效果優異，攝像機拍攝時畫面不會出現閃爍甚至嚴重“摩爾紋”等干擾現象，也不會出現LED大屏幕造成的像素痕或“篩孔”效應。

新型樹脂屏屏幕具有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，屏幕采用一次成型的水平加垂直條形狀屏幕，在UCS屏幕的基礎上解決了垂直視角偏小的問題，使得此種屏幕的水平視角跟垂直視角基本達到了一致。另外，屏幕還針對UCS屏幕（材料含有PVC膠片、防反光玻璃等）因溫濕度變化而導致屏幕變形的缺點做了改進，對屏幕表面進行特殊的固化處理，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，樹脂材料本身具有極佳的防反光效果。

3 DLP數字多屏處理器系統

多屏處理器是整個DLP拼接屏的信息處理中心，是一種基于專屬操作平臺并且具有多屏驅動功能、以不同方式對各種類型信號進行遠程顯示及控制的專用圖形處理設備。

它支持數字DVI的XGA或SXGA+桌面信號輸出，并使圖像拼接成一個超高分辨率的整體桌面。同時具有網絡計算機信號、RGB、Video信號采集、IP流媒體視頻信號的處理顯示等功能。

通過多屏處理系統中的信號輸入采集卡，可以靈活配置顯示墻的輸入信號數量，視頻信號和RGB信號的純硬件處理，獨享各自的專用通道進行傳輸，從根本上保證包括RGB信號的所有信號圖像的完全實時顯示，RGB信號顯示速度達到60 f/s，且顯示速度完全不受圖像的數量和大小影響。通過IP視頻流解碼模塊，還可實現IP視頻信號的輸入顯示。

多屏處理系統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，并且能夠直接運行一些行業應用軟件或者高分辨率的應用程序等。

桌面信號部分和信號處理部分采用模塊分離架構分層設計，互不影響資源，而且即使桌面部分出了問題，也不會影響到視頻信號和計算機信號的處理和正常顯示，保證了系統的可靠性。

4 DLP顯示屏控制系統的軟件應用

DLP顯示屏控制系統的軟件系統基于Windows操作系統及網絡Server/Client架構，支持TCP/IP網絡協議、串口控制協議。

通過軟件可以實現DLP高分辨率拼接大屏管理控制的各種功能：

用戶管理、設備管理、信號源管理、信號源預覽和本地回顯、窗口管理、投影機管理、模式和預案管理等。

5 DLP的缺點

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。

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

（2）DLP拼接屏單元厚度較大，對于小型演播室來說占用空間大；

（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。現在演播室噪音要求在NR30以下，在演播室DLP建設中，要加噪聲抑制罩屏蔽DLP產生的噪聲。

就現在的拼接顯示屏而言，無論是DLP、LED、PDP、LCD作為演播室背景屏，都有不盡人意之處。理想的拼接屏應同時具有以下特性：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、拼接縫在畫面不可體現、可做任意形狀的拼接安裝、占地空間小、高可靠性等。

結 語

技術的發展，特別是全媒體演播室時代的來臨，改變了傳統的演播室背景的應用模式。演播室背景顯示系統是電視節目播出的有力保證，是節目創新的必要手段。預計未來的高分辨率DLP拼接屏技術，憑借其清晰的畫質、良好的攝像機拍攝特性以及人機互動功能，必將得到廣泛的應用。

（編輯 張冠華）endprint