赵海城

【摘 要】阐述了DLP数字背投拼接屏的技术特点和功能特点， DLP与LCD及LED显示屏相比的优缺点，及其应用前景。

【关键词】 DLP拼接屏；超高分辨率；电视演播室；新型树脂屏；LED投影光源

文章编号： 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，数字光处理技术）背投拼接、等离子（PDP）拼接等三大主流拼接技术产品。此外，后起之秀小间距LED显示屏近年来表现也很出色。本文主要介绍DLP数字背投拼接屏系统（以下简称DLP拼接屏）在电视演播室的应用。

DLP技术就是先把影像信号经过数字化处理，然后用光信号把图像投射（背投）到特殊的屏幕上还原图像。近年来，DLP拼接屏已经作为背景屏幕、人机互动屏广泛应用在电视演播室中。近两年来，更有超高分辨率DLP拼接屏（墙）在CNN、BBC、凤凰卫视、中央电视台等电视台的新闻直播室广泛应用。

DLP拼接屏运用新型树脂屏幕，具有极佳的防反光效果，与LED大屏幕相比，摄像机拍摄时画面不会出现闪烁甚至“摩尔纹”等严重干扰现象，具有丰富的色彩、逼真的图像、持久的一致性及良好的人机交互功能。

1 DLP拼接屏的系统组成

1.1 系统组成

系统组成主要包括：DLP数字屏单元、多屏处理器、大屏幕管理软硬件等。多屏处理器用于在组合屏上实现任一路或多路图像以任意大小、任意位置高速实时显示。大屏幕管理软件实现对输入输出信号的控制以及大屏幕画面的灵活切换。见图1。

1.2 应用模式

DLP拼接屏可以完成各种显示模式，用以显示各种输入信号。具体模式可根据需要进行制定。

1.2.1 全屏显示，超高分辨率应用

在多屏处理器系统的驱动下，全部屏幕显示单元形成一个超高分辨率的统一显示平台，可以在某些重要节目中显示高分辨率的全景式动态背景图片。DLP拼接屏可以采用电视台各栏目独特的视觉识别系统，作为主持人和嘉宾的背景板，以不断流动的视频画面打破演播室静止的背景。

屏幕之间的缝隙小于0.5 mm，几乎可以忽略不计。

3×2 DLP拼接屏组合全墙分辨率为：

（1 400×3）×（1 050×2）= 4 200×2 100（Hz）

1.2.2 相关视频信号、计算机信号和网络信号显示

根据节目栏目的需要，DLP拼接屏可以接入各种信号显示：如网络论坛互动内容、背景小片、FLASH声画效果、现场采访等一系列鲜活元素，体现了良好的人机互动性。

各类信号混合显示：视频信号、RGB信号、网络计算机信号均可同时在大屏幕上以各自方式显示，互不干扰。所有信号都可以在屏幕上任意放大、缩小、移动、全屏漫游等。

此外，可以根据需要把各种信号的显示和位置作为模式存储，需要的时候直接切换，既可按照模式定义显示窗口，也可定义预案，按照需要自动调用或者切换各种显示模式，实现对大屏幕显示系统的自动化管理。

1.3 集中控制和管理

系统通过配套的专业大屏幕控制管理软件，可使用户非常方便地操作显示各类应用：

基于TCP/IP网络的多用户实时操作；

实现多用户分级分区分权限管理；

实现对多种信号源定义、调度和管理；

实现任意信号源窗口模式组合的定义、编辑；

实现自定义多种显示模式灵活调用；

实现自定义多种显示模式编程定时自动调用；

多点远程控制；

硬件设备控制模块插件，可不断扩充系统功能。

操作人员只需在自己的工作站上安装软件，就可以操作管理大屏幕。可以根据应用要求在整个桌面上灵活地划定不同数目、位置、大小和形状的显示区域，每个显示区域的内容不会相互影响。通过大屏幕控制软件具备控制器的分区通道管理，用户权限的分区显示等功能，从而针对不同的栏目设定不同的控制区域。

2 DLP拼接屏的技术特性

2.1 关键投影光源为LED

以往，DLP拼接屏关键投影部件光源为UHP（Ultra High Performance，超高能）灯泡，属于超高压汞灯泡；而现在流行的高分辨率DLP拼接屏使用LED光源。

LED光源有以下特点：

（1）超长寿命。LED光源的寿命高达10 000 h～

100 000 h，即使在全年完全开机365天×8 h使用条件下使用，每年工作2 920 h，LED光源的寿命取中间值50 000 h计算，50 000÷2 920≈17年，LED光源可连续工作17年以上，生命周期内不用考虑光源更换的问题。而UHP灯泡寿命只有几千小时，与LED光源的DLP拼接屏不可同日而语。endprint

（2）超宽的色域范围。LED光源具有超宽的色域范围，LED光源色域达到UHP灯泡的1.7倍，画面色彩饱和度高且一致性好，显示色彩更鲜艳亮丽。

（3）卓越的亮度及色彩保持能力。LED光源可长时间保持画面的色彩和亮度处于稳定状态，亮度变化曲线接近水平。

可进行超宽范围的色温调整（3 200 K～10 000 K），满足不同光线要求，特别适合于在对色温有特殊要求的情况下应用：如高色温环境、低色温环境、高低色温的混合等。

（4）LED光源投影机芯稳定性更好。

从图2可见，LED光源投影机芯采用全固态器件，光学系统中没有动态光圈、色轮等运动部件，降低了因运动磨损导致机芯故障的机率，大幅提升了机芯的稳定性。

2.2 显示单元投影机芯特点

DLP投影机芯具有色彩、亮度自动调整功能及相应的色彩管理系统。色彩管理系统根据各投影单元内置的光学传感器实时反馈的信息统计计算后可自动对各单元亮度及色彩参数做出调整，保证画面色彩和亮度一致性。投影单元每隔一定时间自动进行检测整个DLP拼接屏所有投影单元的颜色和亮度，发现不一致后，自动调整，无需人工维护。

采用智能化亮度补偿技术和画面亮度逐点补偿技术。提供动态亮度补偿接口，系统控制器定时收集各投影机芯的亮度参数，并自动进行亮度调节，补偿校正暗边暗角。见图3。

采用数字色彩调整技术。投影单元数字七色域色彩、亮度调整电路，支持对单屏、多屏或整屏的亮度和色彩进行平衡调整，而且可以分别对RGBCMY七色域进行控制，以确保大屏幕拼接后各单元色彩的一致性，从而保证总体无明显色差，亮度色彩均匀性大于95%，同时配合动态纯黑技术可以保证系统的对比度达到最佳。见图4。

2.3 新型树脂屏屏幕

国内外拼接屏厂家研发出了新型屏幕。新型屏幕为树脂材料幕，在树脂幕的表面均匀涂覆（粘贴）一层微小特殊透光物质，从而实现散射光线，光通过特殊透光物质向前面均匀漫射，从而达到具有极佳的防反光效果，这样可保证DLP拼接屏使用时，显示效果优异，摄像机拍摄时画面不会出现闪烁甚至严重“摩尔纹”等干扰现象，也不会出现LED大屏幕造成的像素痕或“筛孔”效应。

新型树脂屏屏幕具有1.9的增益，能够满足DLP拼接屏的观看亮度需求，水平视角160°，垂直视角150°。同时，屏幕采用一次成型的水平加垂直条形状屏幕，在UCS屏幕的基础上解决了垂直视角偏小的问题，使得此种屏幕的水平视角跟垂直视角基本达到了一致。另外，屏幕还针对UCS屏幕（材料含有PVC胶片、防反光玻璃等）因温湿度变化而导致屏幕变形的缺点做了改进，对屏幕表面进行特殊的固化处理，使得屏幕抵抗热胀冷缩的能力及表面抗划伤能力有了明显的提升。而且，树脂材料本身具有极佳的防反光效果。

3 DLP数字多屏处理器系统

多屏处理器是整个DLP拼接屏的信息处理中心，是一种基于专属操作平台并且具有多屏驱动功能、以不同方式对各种类型信号进行远程显示及控制的专用图形处理设备。

它支持数字DVI的XGA或SXGA+桌面信号输出，并使图像拼接成一个超高分辨率的整体桌面。同时具有网络计算机信号、RGB、Video信号采集、IP流媒体视频信号的处理显示等功能。

通过多屏处理系统中的信号输入采集卡，可以灵活配置显示墙的输入信号数量，视频信号和RGB信号的纯硬件处理，独享各自的专用通道进行传输，从根本上保证包括RGB信号的所有信号图像的完全实时显示，RGB信号显示速度达到60 f/s，且显示速度完全不受图像的数量和大小影响。通过IP视频流解码模块，还可实现IP视频信号的输入显示。

多屏处理系统全屏单一逻辑屏显示能力，可生成一块高分辨率逻辑屏，用于显示各类高分辨率图片或者高分辨率的GIS地图，并且能够直接运行一些行业应用软件或者高分辨率的应用程序等。

桌面信号部分和信号处理部分采用模块分离架构分层设计，互不影响资源，而且即使桌面部分出了问题，也不会影响到视频信号和计算机信号的处理和正常显示，保证了系统的可靠性。

4 DLP显示屏控制系统的软件应用

DLP显示屏控制系统的软件系统基于Windows操作系统及网络Server/Client架构，支持TCP/IP网络协议、串口控制协议。

通过软件可以实现DLP高分辨率拼接大屏管理控制的各种功能：

用户管理、设备管理、信号源管理、信号源预览和本地回显、窗口管理、投影机管理、模式和预案管理等。

5 DLP的缺点

与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点。

（1）DLP的拼接缝技术不如LED和PDP。LED拼接屏可视性好、高亮度、可视角大、P2.5的LED拼接屏在稍大一点的演播室基本也看不到摩尔纹现象；就拼接缝技术而言DLP不如LED和PDP。

（2）DLP拼接屏单元厚度较大，对于小型演播室来说占用空间大；

（3）单元尺寸大（一般70 in～80 in左右）在拼接屏面积不大的情况下，不易做出弧线形。

（4）DLP大大地增加了演播室的噪声。现在演播室噪音要求在NR30以下，在演播室DLP建设中，要加噪声抑制罩屏蔽DLP产生的噪声。

就现在的拼接显示屏而言，无论是DLP、LED、PDP、LCD作为演播室背景屏，都有不尽人意之处。理想的拼接屏应同时具有以下特性：高分辨率、彩色还原逼真、亮度适中（可控）、显示效果基本不受灯光影响、拼接缝在画面不可体现、可做任意形状的拼接安装、占地空间小、高可靠性等。

结 语

技术的发展，特别是全媒体演播室时代的来临，改变了传统的演播室背景的应用模式。演播室背景显示系统是电视节目播出的有力保证，是节目创新的必要手段。预计未来的高分辨率DLP拼接屏技术，凭借其清晰的画质、良好的摄像机拍摄特性以及人机互动功能，必将得到广泛的应用。

（编辑 张冠华）endprint