1、第8章 大屏幕顯示技術1第8章 大屏幕顯示技術18.1 大屏幕顯示技術 8.1.1 大屏幕顯示技術概述 8.1.2 被動發光型大屏幕顯示系統 8.1.3 主動發光型大屏幕顯示 8.1.4 投影型大屏幕顯示系統8.2 HDTV多媒體大屏幕顯示墻 8.2.1 HDTV多媒體大屏幕顯示墻組成 8.2.2 HDTV多媒體大屏幕顯示墻的關鍵技術 8.2.3 HDTV多媒體大屏幕顯示墻功能習題八第8章 大屏幕顯示技術 28.1 大屏幕顯示技術第8章 大屏幕顯示技術 28.1 大屏幕顯示技術 8.1.1 大屏幕顯示技術概述 所謂大屏幕，一般相對使用環境（居室、大廳、廣場等）而言，從對角線30英寸（76 cm

2、）到目前已實現的2000 英寸（50 m）不等，并無絕對標準。而且，隨著時代的進步，其最大尺寸也無上限。本章所說的大屏幕泛指屏幕尺寸在14 m2的顯示器，4 m2以上的稱為超大屏幕。 大屏幕顯示兼有大型、彩色、動畫的優勢，具有引人注目的效果，信息量也比普通廣告牌大得多，作為多媒體終端系統，其作用不可替代，其市場前景不可估量。大屏幕數字拼接板系統可以將各類計算機信號、視頻信號在大屏幕數字拼接板上顯示，形成一套功能完善、技術先進的信息顯示管理控制系統，完全可以滿足指揮控制中心、調度中心、監控中心、會議中心、競技場館、多媒體教室、道路交通信息顯示等場合實時、多畫面顯示的需要。 38.1 大屏幕顯示技

3、術所謂大屏幕，一般相對使用環境（居室、實現大屏幕顯示有兩種途徑：一種途徑是采用單元顯示器件按矩陣排布，構成大屏幕顯示；另一種途徑是將直視型或背投式顯示器按縱、橫矩陣排列，構成多影像（multi-vision）系統，或稱“電視拼接墻”，簡稱“電視墻”。4實現大屏幕顯示有兩種途徑：4 大屏幕圖像顯示方式很多，總體分為電子式和機械式，電子式又分為直觀型、投影型及空間成像型，機械式又分為回轉型、磁場型及開閉型，如圖8.1所示。能夠實現大屏幕圖像顯示的技術手段也很多，如前面幾章提到的CRT、PDP、LCD、LED、LDT技術等等。 5 大屏幕圖像顯示方式很多，總體分為電子式現 代 顯 示 技 術第8章

4、大屏幕顯示技術 圖8.1 大屏幕圖像顯示技術 6現 代 顯 示 技 術第8章 大屏幕顯示技術 圖8.1 對大屏幕顯示系統的主要要求 ：（1）圖像亮度 在大屏幕顯示中，要求圖像要有足夠高的亮度。由于所要顯示的圖像是供許多人觀看，如果亮度不高，致使坐在較遠距離處的觀眾就看不清楚；反之，圖像清晰、層次分明，優美逼真。（2）保證足夠的圖像對比度和灰度等級。 一般大屏幕顯示器應有301的對比度。7對大屏幕顯示系統的主要要求 ：7 在顯示技術中，通常把數字、字母、漢字及特殊的符號統稱為字符；而把機械零件、黑白線條、圖形則稱為圖形。顯示字符、圖形、表格曲線時對灰度沒有具體要求，只要求有較高的對比度即可，而對

5、圖像則要求有一定的灰度等級。灰度級別越多，圖像層次越分明，圖像越柔和，看起來越舒服。（3）清晰度 清晰度一般常用分辨力來表示。分辨力越高，大屏幕圖像就越清晰。8 在顯示技術中，通常把數字、字母、漢字8.1.2 被動發光型大屏幕顯示系統 由于是被動發光，無外光源則不能看到顯示內容。對于室外應用，白天靠太陽光，夜間需要人工照明。被動發光型顯示系統的特征是顯示發光不需要能量，而且幾乎所有的被動發光型大屏幕顯示均具有存儲性，僅在顯示內容更新時才消耗電力，維持顯示內容無功耗。 98.1.2 被動發光型大屏幕顯示系統9因此，對于廣告、消息發布等顯示內容更新頻率低的場合，總功耗非常低。這是被動發光型大屏幕顯

6、示的突出優點。從多色性角度看，磁反轉型占優勢；從高分辨率角度看，磁泳成像占優勢。1.磁反轉型：早期采用的基本元件是借助電場力，使被磁化的平板發生反轉來實現平板正面和反面內容的二值顯示元件。將大量的這種基本元件按矩陣排列，即可構成大型顯示屏。在交通信息顯示、商業廣告、消息發布等顯示內容更換頻率不太高的場合廣泛使用。開始只能2色顯示，目前已有多色顯示的制品。2.磁泳成像顯示（Magneto Photo Display，MPD）是將磁鐵礦石等黑色磁性微粒子混入乳白色液體中構成分散系，將其封入透明基板之間構成的顯示板，目前已有大型顯示裝置面世。例如，在133.5 cm75 cm的顯示板表面，設置由電磁

7、鐵并排構成的磁頭，對顯示面進行掃描，對各個顯示點施加磁力進行顯示。由于保持顯示內容不需要能量，元件單價僅為LED的1/40，與大型LED顯示器相比，價格約為其1/10。可顯示精細的（點距為1.3 mm）文字、圖像等，也可以進行重寫顯示。采用有源矩陣驅動，還能進行動態顯示。由于是反射型，可作為室內外電子廣告牌。10因此，對于廣告、消息發布等顯示內容更新頻率低的場合，總功耗非3. 靜電吸引型 靜電吸引方式顯示器是依靠靜電力對箔的吸引，使其變換位置或變形等，從而改變其對光的反射性，由此進行顯示的方式。靜電吸引方式又分為箔吸引型、箔變形等幾種類型。113. 靜電吸引型11 箔吸引型顯示（Dye Foi

8、l Display，DFD）的原理如圖8.2所示。在顯示盒中注滿著色的絕緣液體，將右側隔離環固定的金屬箔浸漬在絕緣液體中，金屬箔與背面電極相連。由于金屬箔與表面電極間形成電容，會受到吸引力和恢復力的作用，其結果使金屬箔靠近表面電極而顯示明色。DFD的優點是具有明顯的閾值特性，這是因為電壓斷開時金屬箔被固定在背面電極上，只有當所加電壓值達到一定的大小，表面電極對金屬箔的吸引力超過其應變恢復力時，箔才發生靠近表面電極的移動。顯示用的金屬箔多采用光刻法一次制成。12 箔吸引型顯示（Dye Foil Dis圖8.2 箔吸引型顯示原理13圖8.2 箔吸引型顯示原理138.1.3 主動發光型大屏幕顯示 主

9、動發光型大屏幕顯示的方式很多，以下講述LED、小型CRT、放電管以及電視拼接墻系統等。1. LED方式 LED電子顯示屏以低功耗、長壽命、高可靠、高亮度、控制靈活等獨特優勢而深受用戶歡迎，被廣泛用于銀行、證券、體育場館、商場、機場、港口及城市交通等各行業。LED顯示屏已成為當今信息時代的最佳信息顯示媒體之一。148.1.3 主動發光型大屏幕顯示1. LED方式14LED電子顯示屏一般具有以下特點 ：系統設計模塊化。將電路設計按功能劃分為不同的模塊，模塊與模塊之間只需要極少的連接，極大地提高了系統的穩定性和可靠性。具有良好的通用性、互換性，便于大規模生產、制造、安裝、調試、維修、維護。使顯示屏的

10、制作更加系統化、標準化。 控制系統技術先進。顯示系統的核心部件全部采用超大規模集成電路，系統集成度極高，使控制功能大大增強，可靠性、安全性、靈活性大大提高。 15LED電子顯示屏一般具有以下特點 ：15顯示屏信息可長距離傳輸。采用RS-232/422/485標準接口設計，極大地提高了信息遠距離傳送的抗干擾能力，使顯示屏更易于遠距離控制。在無中繼條件下，單色屏、彩色屏最大通信距離可達500 m，彩色屏最大通信距離可達300 m。可抗擊15 kV的靜電壓沖擊。開放式軟件。顯示屏使用Windows系列操作系統作為應用平臺。用戶既可自行編制顯示屏播放程序或專用程序，更可隨心所欲使用市場上流行的各類優秀

11、的圖形、圖像、動畫、視頻制作軟件來任意編排制作播出節目，真正實現了開放式軟件結構。16顯示屏信息可長距離傳輸。采用RS-232/422/485標準可視性好、壽命長。LED發光管管芯，發光亮度高、色彩鮮艷、視角寬、無拉絲閃爍現象，使用壽命長，大于10萬小時。安裝使用簡便。采用標準化模塊顯示單元，可根據應用要求任意組裝成所需的尺寸，便于使用、安裝和維護。顯示方式多樣化。可根據應用要求，先是各類圖案，具有上下移動、左右移動、橫開縱開、瀑布現實、快速切換，圖文、動畫、視頻播放多種控制方式。17可視性好、壽命長。LED發光管管芯，發光亮度高、色彩鮮艷、視選用LED電子顯示屏的主要依據如下：（1）顯示信息

12、類型：圖形文字、動畫視頻等。（2）顯示信息方式：瞬間、展開、滾動、項次等近20種方式。（3）發光點陣類型：5mm、3.7mm。（4）發光點陣顏色：單紅或紅綠雙基色或全彩色。（5）信息發送方式：微機RS-232/422/485接口發送、VGA同步。18選用LED電子顯示屏的主要依據如下：182. 小型CRT方式 將許多平面電子束小型CRT按馬賽克形式布置成顯示屏，用于室外動態畫面以及情報信息的大屏幕顯示。 小型CRT的直徑有20 mm、28 mm、34 mm等不同規格，目前采用新型電極結構，像素節距減小到7.5 mm。顯示屏因場合、距離要求而異。 192. 小型CRT方式 將許多平面電子束小型C

13、RT3. 放電管方式 廣場、大街、大型建筑物壁面等設置的宣傳廣告牌，在晴天太陽的直射下要求在50 m以內也能鮮明可見。一般表面對太陽光的反射輝度與太陽的高度有關，最大可達1000 cd/m2。這時為了獲得即使是51的對比度，要求白色畫面輝度也必須在5000 cd/m2以上，對于此類應用只能采用放電管方式。 203. 放電管方式204. 直觀型大畫面顯示 直觀型大畫面顯示與前面講述的將大量發光元件按矩陣排布而構成的大屏幕顯示器不同，采用大屏幕拼接墻技術。該技術可以將各類計算機信號、視頻信號在大屏幕拼接墻上顯示，形成一套功能完善、技術先進的信息顯示管理控制系統，為用戶提供一個交互式的人機界面，滿足

14、工礦企業指揮控制中心、調度中心、監控中心等實時、多畫面顯示需要。214. 直觀型大畫面顯示21 大屏幕顯示墻（早期稱電視墻）是由多個電視機以矩陣排列（如22、33）組成一個大顯示屏，每個子屏幕顯示大圖像的一部分，共同顯示一個大的圖像，因大如墻壁，故稱顯示墻。 22 大屏幕顯示墻（早期稱電視墻）是由多個電 10多年前，顯示墻剛出現時，只顯示電視信號，稱為電視墻（video wall）；后來發展到能顯示計算機數據及圖形，稱為數據墻（data wall）；近幾年發展到顯示多種媒體的信號，稱多媒體顯示墻（Multimedia Display Wall，MDW）；把HDTV、PAL和NTSC制普通電視以

15、及計算機的VGA、SVGA、XGA等全在一個大屏幕上顯示，稱為“HDTV多媒體大屏幕顯示墻”。 23 10多年前，顯示墻剛出現時，只顯示電視 大屏幕顯示墻技術近年來發展很快，社會需求量越來越大，它的圖像面積大、亮度大、對比度好、彩色鮮艷、臨場感特別強，廣泛應用于展覽大廳、科學報告廳、車站、機場候機廳、商場、大廈、歌廳、政府機構及各部門的監控單位。24 大屏幕顯示墻技術近年來發展很快，社會需（1）CRT電視墻 CRT電視墻是應用最早的一種顯示技術。CRT顯示器顯示的圖像色彩較好，還原性不錯，具有較強的幾何失真調整能力，缺點是亮度較低、操作復雜、體積龐大、拼縫大、對安裝環境要求較高，并且難以做到4

16、 m2以上的顯示面積。 CRT技術屬于早期的模擬技術，幾年前就已經退出了主流的拼接板市場。25（1）CRT電視墻25（2）PDP數據墻 PDP器件是一種全新的顯示器件，它裝有成千上萬個密封低壓玻璃管，管內充有以氖為主體的混合氣體。每個玻璃管的背后都有紅、綠、藍三色磷光體，當玻璃管中的氣體被激活后會發出紫外光，被紫外光投射到的磷光體產生可見光。可見，等離子平面顯示器是由許多獨立光源自行顯示，整體構成圖像的。因此，它較其它顯示技術有著不可替代的優點：適合于大畫面顯示，且屏幕越大圖像越清晰；屬主動發光型器件，亮度高，對比度強，觀看距離遠。26（2）PDP數據墻26（3）LCD數據墻 LCD作為成熟的

17、第二代顯示技術，擁有清晰圖像、艷麗畫面、低耗能、高壽命的特點；但LCD數據墻也因為光效率低、拼接縫隙過大，長期使用衰減嚴重的原因而與DLP背投、PDP數據墻三分天下。 27（3）LCD數據墻27圖8.5 三星電子的LCD數據墻28圖8.5 三星電子的LCD數據墻28 CRT拼接顯示技術由于亮度低、體積龐大、安裝調試復雜，早已退出了市場競爭；PDP拼接顯示技術由于本身技術的特點而無法克服的寬拼縫、灼傷和短壽命問題也不能在大屏幕拼接顯示應用市場上廣泛應用；LCD拼接顯示技術拼縫大、不能長期使用；目前DLP拼接顯示技術已占據了市場的主導地位，在國際大屏幕拼接顯示領域，主流廠商已經全部采用了該技術。

18、29 CRT拼接顯示技術由于亮度低、體積龐大、 目前的DLP技術非常符合指揮控制中心、調度中心、監控中心用戶的使用需求，適合247365不間斷工作的要求。首先，DLP技術是純數字技術，符合數字技術在當今時代發展的潮流；其次，使用DLP技術的拼接墻具有亮度和色彩的高度一致性，保證用戶在顯示一些信息的圖表時不會出現偏差而導致操作人員的判斷錯誤；最后，采用DLP技術的拼接墻具有高性價比、低維護成本的特點，保障用戶投資的長遠利益。 30 目前的DLP技術非常符合指揮控制中心、8.1.4 投影型大屏幕顯示系統 大屏幕投影是指一臺或多臺以上的投影機進行畫面相互拼接，組成一面投影墻來顯示單個或多個圖像。 基

19、于投影機的大屏幕投影系統簡稱投影系統，它是信息電子、計算機、物理光學等技術的有機結合體。其基本組成包括投影機、背投屏、圖像處理器等。 318.1.4 投影型大屏幕顯示系統 基于投影機的大 目前，國內實現大屏幕投影顯示屏的投影機主要有以下4種：CRT投影技術、LCD投影技術、DLP投影技術和激光投影技術，而數字光路真空管（Digital Light Valve，DLV）和柵狀式光閥（Grating Light Valve，GLV）是兩種未來投影技術，有著廣泛的應用前景。32 目前，國內實現大屏幕投影顯示屏的投影機主1. CRT投影顯示技術 CRT投影機是投影機市場上技術比較成熟、價格較低的一個產

20、品。 CRT投影機也分前投式和背投式，但以背投式居多。331. CRT投影顯示技術33 CRT投影機的基本原理： 投影管的電子束受圖像信號的調制，帶有圖像信息的電子束在投影管陽極高壓作用下高速度轟擊投影管屏幕上的熒光粉，使熒光粉發光。投影管是單色管，3個投影管分別涂上紅、綠、藍熒光粉，紅、綠、藍3個投影管發出的攜帶有圖像信息的紅光、綠光、藍光通過聚焦透鏡匯聚成彩色光圖像信號，再通過投影光學系統投射到投影屏幕上形成彩色圖像。CRT背投影機由3大部分組成：光學系統、電路系統、機械結構和機箱。 34 CRT投影機的基本原理：34 這種技術的投影機在工作時，把輸入信號源分解成紅、綠、藍3個CRT的熒光

21、屏上，熒光粉在高壓作用下發光，經系統放大、會聚，在大屏幕上顯示出彩色圖像。光學系統與CRT組成投影管，通常所說的三槍投影機就是由3個投影管組成的投影機，由于使用內光源，也叫主動發光型投影方式。35 這種技術的投影機在工作時，把輸入信號源分 CRT投影型可分為折射透鏡方式和凹面鏡方式，前者投影的光效率高，后者投影尺寸可以較自由地變化。總的看來，折射透鏡方式更具有發展前景。36 CRT投影型可分為折射透鏡方式和凹面鏡2. 液晶投影顯示技術 液晶大屏幕顯示器既包括直觀型，又包括投影型。作為大屏幕顯示器，從響應速度、顏色重現性、對比度、視角等方面考慮，采用單純矩陣驅動仍有困難，只能采用有源矩陣驅動。由

22、于受到制造設備、工藝等方面的制約，實現直觀型液晶大畫面顯示需要解決的問題還很多，故投影型仍是液晶大屏幕顯示的主流。 LCD投影機分為液晶板和液晶光閥兩種 。下面分別說明幾種LCD投影儀的原理。 372. 液晶投影顯示技術37（1）液晶光閥投影機 采用CRT和液晶光閥作為成像器件，是CRT投影機與液晶光閥相結合的產物。為了解決圖像分辨率與亮度間的矛盾，液晶光閥投影機采用外光源，也叫被動式投影方式。一般的光閥主要由3部分組成：光電轉換器、鏡子、光調制器，它是一種可控開關。通過CRT輸出的光信號照射到光電轉換器上，將光信號轉換為持續變化的電信號；外光源產生一束強光，投射到光閥上，由內部的鏡子反射，通

23、過光調制器，改變其光學特性，緊隨光閥的偏振光片濾去其它方向的光，而只允許與其光學縫隙方向一致的光通過。這個光與CRT信號相復合，投射到屏幕上。 38（1）液晶光閥投影機38 目前，液晶光閥投影機是亮度、分辨率最高的投影機，亮度可達6000 lm，分辨率為25002000，適用于環境光較強、觀眾較多的場合，如超大規模的指揮中心、會議中心及大型娛樂場所，但其價格高，體積大，光閥不易維修。 39 目前，液晶光閥投影機是亮度、分辨率最高（2）PLCD液晶板投影機 PLCD （polycrystalline silicon TFT LCD多晶硅薄膜晶體管液晶板大屏幕投影機）主要采用p-Si（多晶硅）TF

24、T-LCD作為光閥，其研制始于1986年，1989年曾用a-Si TFT液晶顯示板開發出40英寸一體型高清晰度投影電視系統。20世紀90年代以來，許多公司先后將高清晰度液晶投影型大屏幕顯示器投入市場，形成與傳統CRT投影顯示競爭的局面。 40（2）PLCD液晶板投影機40液晶板投影技術是一種被動式的投影方式（參見圖8.6）。按照液晶板的片數，LCD投影機分為3片機和單片機。利用外光源金屬鹵素燈或UHP（冷光源），若是3塊LCD板，則把強光通過分光鏡形成紅、綠、藍3束光分別透射過紅、綠、藍3色液晶板；信號源經過模數轉換，調制加到液晶板上，控制液晶單元的閉合，從而控制光路的通過，再經鏡子合光，由光

25、學鏡頭放大，顯示在大屏幕上，其工作原理如圖8.7所示。 UHP（Ultra High Performance）：由飛利浦照明開發的一種超高壓水銀冷光源燈泡，一般應用于前投影機，背投電視或電視墻設備領域。 41液晶板投影技術是一種被動式的投影方式（參見圖8.6）。按照液圖8.6 PLCD投影機總體框圖42圖8.6 PLCD投影機總體框圖42圖8.7 3片PLCD投影機工作原理 43圖8.7 3片PLCD投影機工作原理 43 3片PLCD投影機利用3片LCD板，每個LCD板對應紅、綠、藍3色中的一種。燈泡產生的白光被分解為紅、綠、藍3色，每種顏色的光路并不相同，這種導致了每種光的亮度分配不同，而產

26、生色彩的不均勻性。色彩均勻性的高低是衡量拼接板技術高低的一項重要指標，使用PLCD技術構建的拼接板系統中不可避免地會出現“大花臉”現象，這嚴重影響了拼接板的視覺效果。 44 3片PLCD投影機利用3片LCD板，每個現 代 顯 示 技 術第8章 大屏幕顯示技術 圖8.8 三片式PLCD結構 45現 代 顯 示 技 術第8章 大屏幕顯示技術 圖8.8 （3）反射式液晶投影技術 反射式液晶投影技術的典型器件是LCOS投影機，其結構是在硅晶圓上長電晶體，利用半導體技術制作驅動面板（又稱為CMOS-LCD），然后在電晶體上透過研磨技術磨平，并鍍上鋁當作反射鏡，形成CMOS基板，然后將CMOS基板與含有透

27、明電極的玻璃基板貼合，再注入液晶，進行封裝，其結構如圖8.9所示。 46（3）反射式液晶投影技術46第8章 大屏幕顯示技術 圖8.9 反射式液晶投影機LCOS的結構 47第8章 大屏幕顯示技術 圖8.9 反射式液晶投影機LCOLCOS投影機的特點如下：1）開口率大，光能利用好。2）利于大量生產，成本相對較低。3）高分辨率，12801024。LCOS投影機的關鍵技術有：1）LCOS芯片設計制作技術。2）投影光學系統設計技術。3）PBS列陣透鏡等光學元件制作技術。4）長壽命光源。48LCOS投影機的特點如下：48（4）直接驅動圖像光源放大器技術 直接驅動圖像光源放大器（Direct-Drive I

28、mage Light Amplifier，D-ILA）技術的核心部件是反射式活性矩陣硅液晶板，也就是通常所說的反射式液晶板，所以也有人將D-ILA技術稱為反射式液晶技術。49（4）直接驅動圖像光源放大器技術49 3. 數字光處理投影技術 數字光處理（Digital Light Procession，DLP）技術是采用全數字技術處理圖像，依靠與分辨率一樣數量的數字微鏡元件（Digital Micromirror Device，DMD）反射光產生完整的圖像，如圖8.10所示。美國德州儀器公司研發的DMD單元為DLP技術的實現提供技術保障，開辟了投影機產品的技術發展數字時代。50 3. 數字光處理投

29、影技術50 （a） DMD光學像素工作原理 （b） DMD的構造 圖8.10 DMD的原理與構造51 （a） DMD光學像素工作原理 DLP投影機是以DMD芯片作為成像器件，通過調節反射光實現投射圖像的一種投影技術，其電路框圖參見圖8.11。圖8.11 DLP投影機電路框圖52 DLP投影機是以DMD芯片作為成像器件，通過調 DLP投影機與液晶投影機有很大的不同，它的成像是通過成千上萬個微小的鏡片反射光線來實現的，每個微鏡代表一個像素，開或關的狀態就可投射一幅畫面中的一個像素。光束通過一個高速旋轉的3色透鏡后，再投射在DMD部件上，然后通過光學透鏡投射在大屏幕上完成圖像投影。因此，DMD裝置的

30、微鏡數目決定了一臺DLP投影機的物理分辨率，平常所說投影機的分辨率為600800的SVGA模式，所指的就是DMD裝置上的微鏡數目就有600800=480000個，是相當復雜和精密的。在DMD裝置中每個微鏡都對應著一個存儲器，該存儲器可以控制微鏡在10兩個位置上切換轉動。53 DLP投影機與液晶投影機有很大的不同目前，DLP投影機按其中的DMD裝置的數目分為單片式DLP投影系統（主要應用在便攜式投影產品）、兩片式DLP投影系統（應用于大型拼接顯示墻）和3片式DLP投影系統（應用于超高亮度投影機）。 54目前，DLP投影機按其中的DMD裝置的數目分為單片式DLP投現以1024768分辨率為例，講述

31、DLP投影機原理： 在一塊DMD上共有1024768個小反射鏡，每個鏡子代表一個像素，每一個小反射鏡都具有獨立控制光線的開關能力。小反射鏡反射光線的角度受視頻信號控制，數字光處理器DLP把視頻信號調制成等幅的脈寬調制信號，用脈沖寬度大小來控制小反射鏡開、關光路的時間，在屏幕上產生不同亮度的灰度等級圖像。55現以1024768分辨率為例，講述DLP投影機原理：55 DMD投影機根據反射鏡片的多少可以分為單片式、雙片式和3片式。以單片式為例，DLP能夠產生色彩是由于放在光源路徑上的色輪（由紅、綠、藍組成），光源發出的光通過快速轉動的紅、綠、藍過濾器投射到一個鑲有微鏡面陣列的微芯片的表面，這些微鏡面

32、以5000次/s的速度轉動，它們通過反射投射過來的光產生圖像，因此DLP投影技術也稱為反射式投影技術。這種投影機所產生的圖像非常明亮，圖像的色彩準確而且精細。56 DMD投影機根據反射鏡片的多少可以分為單片式、DLP投影機的技術是一種全數字反射式投影技術。其特點首先是數字優勢：數字技術的采用，使圖像灰度等級提高，圖像噪聲消失，畫面質量穩定，數字圖像非常精確。其次是反射優勢：反射式DMD器件的應用，使成像器件的總光效率大大提高，對比度、亮度、均勻性都非常出色。DLP投影機清晰度高、畫面均勻、色彩艷麗，3片機可達到很高的亮度，且可隨意變焦，調整十分方便。57DLP投影機的技術是一種全數字反射式投影

33、技術。其特點首先是數4. 其它投影型（1）DLV投影技術 數字光路真空管（簡稱數字光閥）是一種將CRT透射式投影技術與DLP反射式投影技術結合在一起的新技術。該技術的核心是將小管徑CRT作為投影機的成像面，并采用氙燈作為光源，將成像面上的圖像射向投影面。因此，DLV投影機在充分利用CRT投影機的高分辨率和可調性特點的同時，還利用氙燈光源高亮度和色彩還原好的特點，DLV投影機不僅是一款分辨率、對比度、色彩飽和度很高的投影機，還是一款亮度很高的投影機。其分辨率普遍達到12501024，最高可達到25002000，對比度一般都在2501以上，色彩數目普遍為1670萬種，投影亮度普遍在20001200

34、0 lm，可以在大型場所中使用。584. 其它投影型58（2）GLV技術 柵狀式光閥技術原理和數字微鏡元件有些類似，也是以微機電原理為基礎，靠著光線反射來決定影像的顯現與否；而GLV的光線反射元件，則是由一條條帶狀的反射面所組成，依據基板上提供的電壓，進行極小幅度的上下移動，決定光線的反射與偏折，再加上其反射裝置的超高切換速度，以達到影像的再生。 GLV裝置和多數液晶投影面板元件最大的差異點在于：不論是穿透式LCD、DLP或LCOS等現有投影面板元件，均是以“面”為顯示區域；而GLV卻是一線形排列的投影元件，再利用高速的掃瞄，達到面的影像呈現。 59（2）GLV技術59 以XGA（102476

35、8）解析度為例，一般投影面板元件需在面積極小的晶片中，安排1024768個光線閘道控制器；而GLV卻僅要1768個作動單位。從純理論角度來說，生產合格率可以比LCD、DLP或LCOS等技術提升1024倍，大幅增加元件的制造質量。60 以XGA（1024768）解析度為例，隨著投影技術的發展，投影機的應用范圍也在不斷擴大，演示題材的多樣化、商業領域的拓展已經使投影機的應用重點從教育、軍隊等專用市場逐步向移動辦公、家庭影院等新興市場轉移。為了適應這些新興市場的需要，投影機本身也開始在產品的分辨率、明亮度、重量及體積等指標方面發生著潛移默化的改變。61隨著投影技術的發展，投影機的應用范圍也在不斷擴大

36、，演示題材的8.2 HDTV多媒體大屏幕顯示墻 大屏幕顯示墻技術近年來發展很快，社會需求量也越來越大，它的圖像面積大、亮度大、對比度好、彩色鮮艷、臨場感特別強，廣泛應用于展覽大廳、科學報告廳、車站、機場候機廳、商場、大廈、歌廳、政府機構及各部門的監控單位，如圖8.14所示。 628.2 HDTV多媒體大屏幕顯示墻 62圖8.14 HDTV多媒體大屏幕顯示墻63圖8.14 HDTV多媒體大屏幕顯示墻638.2.1 HDTV多媒體大屏幕顯示墻組成它主要由控制與組合顯示屏兩大部分組成，其中控制部分關鍵設備有可編程中央控制系統、大屏幕拼接處理器、音視頻切換器和計算機信號切換器等；組合顯示屏部分由多個普

37、通背投式CRT或PLCD或PDP或LCOS或DLP組成，接收大屏幕拼接處理器輸出的NTSC制全電視信號和S-Video（YC）信號，共同顯示一個大的HDTV圖像。648.2.1 HDTV多媒體大屏幕顯示墻組成它主要由控制與組圖8.15 HDTV多媒體大屏幕顯示墻組成65圖8.15 HDTV多媒體大屏幕顯示墻組成65HDTV多媒體大屏幕顯示墻的電路主要由4部分組成：普通電視輸入變換部分、計算機信號輸入變換部分、低壓差分信號（Low Voltage Differential Signaling，LVDS）電平轉換電路、HDTV信號分割器。 66HDTV多媒體大屏幕顯示墻的電路主要由4部分組成：普通

38、電視輸HDTV信號分割器的輸入信號來自3處：一是NTSC制或PAL制彩色電視信號，此信號經數字解碼器變換為數字電視信號，再經逐行掃描轉換模塊將其轉換為逐行掃描格式，經LVDS電平轉換電路送至HDTV信號分割器；二是計算機輸出的VGA、SVGA等信號，先將其轉換為數字信號，再經專用芯片變換成19201080格式，經LVDS電平轉換電路送至HDTV信號分割器；三是機頂盒接收的HDTV信號，經LVDS電平轉換電路送至HDTV信號分割器，分割器根據需要選擇某一種分割處理后送至組合屏顯示墻。67HDTV信號分割器的輸入信號來自3處：一是NTSC制或PAL圖8.16 HDTV多媒體大屏幕顯示墻的電路框圖6

39、8圖8.16 HDTV多媒體大屏幕顯示墻的電路框圖688.2.2 HDTV多媒體大屏幕顯示墻的關鍵技術1. HDTV信號分割器技術 HDTV信號分割器原理如圖8.17所示，從輸入端到處理終端采用全數字處理，所達到的信噪比和清晰度顯著優于用模擬方法連接的系統。外部送給分割器的是74 MHz的R、G、B數據流，為了將其變為普通電視的數據流，先用FIFO緩沖降速，緩沖降速后的數據流只有27 MHz，為選擇幀存儲器的芯片創造了有利條件，然后將其送至DRAM幀存儲器。698.2.2 HDTV多媒體大屏幕顯示墻的關鍵技術1. HD圖8.17 HDTV信號分割器原理框圖70圖8.17 HDTV信號分割器原理

40、框圖70 讀出時鐘采用13.5 MHz標準數字電視時鐘，因而輸出的輸入信號來自3處：一是NTSC制或PAL制彩色電視信號，此信號經數字解碼器變換為數字電視信號，再經逐行掃描轉換模塊將其轉換為逐行掃描格式，經LVDS電平轉換電路送至HDTV分割器；二是計算機輸出的VGA、SVGA等信號，先將其轉換為數字信號，再經專用芯片變換成19201080格式，經LVDS電平轉換電路送至HDTV分割器；三是機頂盒接收的HDTV信號，經LVDS電平轉換電路送至HDTV分割器，分割器根據需要選擇某一種分割處理后送至組合屏顯示墻。71 讀出時鐘采用13.5 MHz標準數字電 可編程邏輯器件是整個系統的控制核心，VG

41、AHDTV數字變換、普通電視逐行掃描變換、FIFO 和DRAM的讀寫時序和地址時序、同步信號等都是由可編程邏輯器件控制的。2. 可編程邏輯器件72 可編程邏輯器件是整個系統的控制核心，VGA 以Altera公司的Flex10k系列芯片為例，此系列芯片采用嵌入式陣列，集成度高，為設計者提供有效的嵌入式門陣列和靈活的可編程邏輯。Altera公司的MAX+PlasII界面友好，可以輸入VHDL的源文件，用它的編輯功能可以快速檢查出VHDL的語法錯誤，而且文件管理功能強大，但它的邏輯綜合能力并不強。 如果采用Xilinx公司的FPGA 編程工具FPGA express作為VHDL語言的邏輯綜合工具，再

42、把FPGA express輸出的門級網絡表引入到Altera的MAX+PlasII軟件中，與選定的具體器件相結合，進行邏輯試配，輸出配置結果，用在線編程器把配置數據寫入可編程芯片，則可以較好解決邏輯編程問題，流程如圖8.18所示。73 以Altera公司的Flex10k系列圖8.18 可編程邏輯器件開發流程74圖8.18 可編程邏輯器件開發流程743. VGAHDTV數字變換技術采用DSP技術，研制存儲轉換模塊，將計算機信號VGA、SVGA、XGA上變換成HDTV的19201080格式顯示，克服變換成PAL制或NTSC制顯示帶來的清晰度嚴重下降問題，解決普通背投電視機不能顯示計算機信號的問題，

43、現在也有專用芯片可完成這個功能。753. VGAHDTV數字變換技術采用DSP技術，研制存儲轉4. 普通電視逐行掃描變換技術 美國NDSP公司生產的芯片NV320P是一款普通電視逐行掃描變換器件，它性能穩定，價格適中，外圍電路不復雜，能方便控制轉換，再加以FPGA的配合，能將PAL制、NTSC制普通電視信號轉換成HDTV分割器所需要的HDTV數字信號格式。 764. 普通電視逐行掃描變換技術 美國NDSP公司 HDTV、普通電視PAL制和NTSC制信號及計算機VGA、SVGA、XGA 兼容顯示在一個組合屏上，用戶購買一個顯示屏就可顯示幾乎所有日常遇到的圖像信息。也可將組合屏換成多重掃描顯示器，

44、VGA信號數字化后直接分割，這樣組合屏的價格會提高20%30%，但計算機圖形會更清晰。77 HDTV、普通電視PAL制和NTSC制5. 大屏幕拼接處理器技術 大屏幕拼接處理器又稱電視墻控制器，其主要功能是將一個完整的圖像信號劃分成N塊后分配給N個視頻顯示單元（如背投單元），完成用多個普通視頻單元組成一個超大屏幕動態圖像顯示屏。它可以支持多種視頻設備的同時接入，如：DVD攝像機、衛星接收機、機頂盒、標準計算機A信號。 785. 大屏幕拼接處理器技術78 電視墻處理器可以實現多個物理輸出組合成一個分辨率疊加后的超高分辨率顯示輸出，使屏幕墻構成一個超高分辨率，超高亮度，超大顯示尺寸的邏輯顯示屏，完成

45、多個信號源（網絡信號RGB信號和視頻信號）在屏幕墻上的開窗、移動、縮放等各種方式的顯示功能。79 電視墻處理器可以實現多個物理輸出組合成一 大屏幕拼接處理器技術是一種給顯示墻上的投影機組合產生圖像信號的計算機平臺，它用來整合不同來源的數據（信息）而且可以提供直接有效的工具來操縱顯示墻，一個好的處理器技術可以用統一的方法處理大量的數據源 80 大屏幕拼接處理器技術是一種給顯示墻上的投6. 拼接控制技術 大屏幕顯示墻的拼接系統主要由3部分組成：大屏幕投影墻、投影機陣列、控制系統。 其中控制系統是核心，目前世界上流行的拼接控制技術主要有三種類型： 816. 拼接控制技術81（1）硬件拼接技術 硬件拼

46、接技術是較早使用的一種拼接技術，可實現的功能有分割、分屏顯示、開窗口，即在4屏組成的底圖上，用任意一屏顯示一個獨立的畫面。由于采用硬件拼接，圖像處理完全是實時動態顯示，安裝操作簡單；缺點是拼接規模小，只能四屏拼接，擴展很不方便，不適應多屏拼接的需要；所開窗口固定為一個屏幕大小，不可放大、縮小或移動。82（1）硬件拼接技術82（2）軟件拼接技術 軟件拼接技術是用軟件來分割圖像。采用軟件方法拼接圖像，可十分靈活地對圖像進行特技控制，如在任意位置開窗口；任意放大、縮小；利用鼠標即可對所開的窗口任意拖動，在控制臺上控制屏幕墻，如同控制自己的顯示器一樣方便。其主要缺點是它只能在UNIX系統上運行，無法與

47、Windows上開發的軟件兼容；PC機生產的圖形也無法與其接口；在構成一個幾十臺投影機組成的大系統時，其相應的硬件部分顯得繁雜。 83（2）軟件拼接技術83（3）軟件與硬件相結合的拼接技術 軟件與硬件相結合的拼接技術可綜合以上兩種方法的優點，克服其缺點。這種系統可以使用顯示多個R、G、B模擬信號及Windows的動態圖形，是為多通道現場即時顯示專門設計的。通過硬件和軟件以及控制接口，來實現不同窗口的動態顯示。它透明度高，圖像疊加透明顯示，共有256級透明度，令動態圖像和背景活靈活現；并聯擴展性極好，系統采用并聯框結構，最多可控制上千個投影機同時工作。84（3）軟件與硬件相結合的拼接技術848.

48、2.3 HDTV多媒體大屏幕顯示墻功能1. 圖像顯示 顯示標準電視（PAL制、NTSC制）圖像，計算機、圖形工作站生成的圖形/圖像信號及機頂盒接收的HDTV信號。2. 視頻切換控制 將匯集到大屏幕拼接處理器的各種不同類型的視頻信號有選擇地輸出到不同的顯示器。3. 圖像處理 包括圖像塌縮/解壓縮，音像合成，錄像放松和記錄，多畫面合成，字幕、臺標疊加，圖像的修改、疊加、縮放、平移、旋轉、復制、刪除、剪輯等編輯處理功能。858.2.3 HDTV多媒體大屏幕顯示墻功能1. 圖像顯示84. 循環監視 對各個輸入和輸出信號輪流顯示，可定義循環順序、每路信號的監視時間，無效信號自動跳過。5. 顯示墻監控 在工作過程中，顯示墻定時報告自己的工作態，或接受可編程中央控制系統的實時狀態查詢。864. 循環監視866. 附屬功能對聲、光、電等各種設備進行控制，比如：（1）光照度感應 （2）RS-232/422/485串行總線（3）以太網 （4）紅外遙控設備（5）開關設備 （6）I/O設備（7）溫度感應 （8）濕度感應（9）任意定時觸發