解婭赟

（淮南礦業(yè)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司潘北礦監(jiān)控隊(duì)，安徽 淮南 232000）

DLP大屏幕投影系統(tǒng)在潘北礦調(diào)度中心的應(yīng)用

解婭赟

（淮南礦業(yè)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司潘北礦監(jiān)控隊(duì)，安徽 淮南 232000）

分析各種顯示系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)后，介紹了DLP大屏幕投影系統(tǒng)的技術(shù)特點(diǎn)，使其DLP投影系統(tǒng)在潘北礦調(diào)度中心得到很好應(yīng)用。

DLP 大屏幕投影單元；拼接控制系統(tǒng)；應(yīng)用實(shí)踐

大屏幕拼接顯示系統(tǒng)屬現(xiàn)代化視頻顯示工具，已被廣泛用于生產(chǎn)和生活的領(lǐng)域，大屏幕拼接顯示墻能夠集中顯示來(lái)自RGB、Video、網(wǎng)絡(luò)等多種不同信號(hào)源的視頻信號(hào)，可以滿足用戶的不同需求。

淮南礦業(yè)集團(tuán)潘北礦，地處安徽省淮南市潘集鎮(zhèn)，設(shè)計(jì)年產(chǎn)能力2.4 Mt/a，是建設(shè)中的新型高標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)代化礦井。潘北礦調(diào)度中心的大屏幕顯示墻，根據(jù)優(yōu)中選優(yōu)原則，結(jié)合礦井使用實(shí)際，最終選擇了DLP大屏幕投影系統(tǒng)。

1 幾種大屏幕顯示系統(tǒng)的簡(jiǎn)介

目前，使用較多的大屏幕顯示技術(shù)一般分為以下幾種：

1）陰極射線管（顯像管）CRT。該系統(tǒng)是最早采用的大屏幕投影技術(shù)，價(jià)位低，使用時(shí)間長(zhǎng)，在較早時(shí)期有著廣泛的應(yīng)用，多用于視頻播放。但該系統(tǒng)清晰度和分辨率較低，在數(shù)字型號(hào)顯示方面已經(jīng)不能滿足要求。CRT屬于淘汰技術(shù)，已不再使用。

2）液晶顯示屏LCD。該系統(tǒng)分辨率高，價(jià)格適中，在民用系統(tǒng)中應(yīng)用較廣。但LCD不適合長(zhǎng)時(shí)間顯示的場(chǎng)合使用，美國(guó)蒙塞爾色彩科學(xué)試驗(yàn)室測(cè)試證明，LCD投影機(jī)在連續(xù)使用3 000 h左右，圖像質(zhì)量會(huì)有明顯變差。因此，該技術(shù)主要用于不頻繁和不連續(xù)工作場(chǎng)合，例如會(huì)議室、電教室等。

3）等離子顯示屏PDP。該技術(shù)是一種利用氣體放電的顯示裝置。采用等離子管作為發(fā)光元件，大量的等離子管排列在一起構(gòu)成屏幕。PDP顯示屏的每一顆像素都是獨(dú)立地自行發(fā)光，所以其耗電量與發(fā)熱量都較大，設(shè)備壽命相對(duì)較短，存在灼傷。此技術(shù)主要用大屏幕的電視。

4）數(shù)字光學(xué)處理器DLP。DLP技術(shù)采用全數(shù)字化方式，投影畫(huà)面均勻，可靠性高，對(duì)比度和亮度高，色彩還原性好，畫(huà)面清晰；可實(shí)現(xiàn)對(duì)多種計(jì)算機(jī)圖像信息的綜合顯示，廣泛用于大屏幕投影顯示屏上，已經(jīng)成為目前市場(chǎng)占有率最高的最成熟的投影顯示方式。

2 DLP技術(shù)的原理

潘北礦調(diào)度中心選擇了DLP成像技術(shù)。DLP技術(shù)的核心是數(shù)字微鏡芯片，簡(jiǎn)稱DMD。DMD芯片由美國(guó)德州儀器公司1987年發(fā)明，它是極為精確的一個(gè)光開(kāi)關(guān)，可對(duì)光進(jìn)行數(shù)字調(diào)制，DMD芯片中包含了由130萬(wàn)個(gè)精微鏡面組成的長(zhǎng)方形陣列，每一個(gè)鏡面對(duì)應(yīng)于一個(gè)投影圖像中的一個(gè)光學(xué)像素，這些鏡面和數(shù)字信號(hào)、光源和投影鏡頭協(xié)同工作，能把影像和圖形真實(shí)地再現(xiàn)出來(lái)。

當(dāng)影像和圖形的數(shù)字信號(hào)進(jìn)入DLP系統(tǒng)后，會(huì)激活各個(gè)DMD下方的微型電機(jī)推動(dòng)鏡面迎向光源或避開(kāi)光源。當(dāng)鏡面迎向光源時(shí)，會(huì)將一個(gè)白色像素通過(guò)投影鏡頭反射到屏幕上；當(dāng)鏡面避開(kāi)光源時(shí)處于關(guān)閉狀態(tài)，像素在屏幕上的位置就顯示為深色。每一個(gè)DMD鏡面每秒鐘可以開(kāi)關(guān)幾千次，改變鏡面的開(kāi)關(guān)時(shí)間長(zhǎng)度，就能產(chǎn)生不同等級(jí)的灰度。如果鏡面的開(kāi)啟時(shí)間長(zhǎng)于關(guān)閉時(shí)間，反射出的灰色像素就比較淺；如果關(guān)閉時(shí)間長(zhǎng)于開(kāi)啟時(shí)間，反射出的灰色像素就比較深。通過(guò)這種方法，DMD鏡面可以反射1024個(gè)灰度等級(jí)，可產(chǎn)生高度逼真的灰度圖像。在光源和DMD鏡面座板之間放入一個(gè)稱為色輪的光過(guò)濾器。隨著色輪的旋轉(zhuǎn)，紅、綠、藍(lán)三種光源依次落在DMD精微鏡面上，各個(gè)鏡面的開(kāi)關(guān)狀態(tài)會(huì)隨著彩色光線的轉(zhuǎn)動(dòng)而調(diào)整，這樣一個(gè)典型的DLP投影系統(tǒng)就能產(chǎn)生1 600萬(wàn)種以上的不同色彩。單一的DLP投影單元，由一個(gè)DMD芯片、一個(gè)投影燈、一個(gè)色輪、一組投影鏡頭組成。這些系統(tǒng)的組合應(yīng)能產(chǎn)生清晰和艷麗的圖像。DLP投影機(jī)的結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1。

圖1 單片式DLP投影機(jī)結(jié)構(gòu)

3 實(shí)際工程中的應(yīng)用

3.1 顯示單元

目前國(guó)內(nèi)生產(chǎn)DLP投影單元的有廣東威創(chuàng)、中達(dá)電通等廠家；國(guó)外有東芝、三星、索尼等。潘北礦調(diào)度中心本次選用了東芝P670DL Plus投影單元拼接系統(tǒng)，每個(gè)投影單元的尺寸為67英吋，拼接方式為3×10，投影單元總數(shù)為30個(gè)屏。DMD芯片為DDR12度0.7英吋，物理分辨率為1 024×768（即一塊DMD芯片上有1 024×768=786 432塊小鏡片），屏幕尺寸370mm×1212.5mm×745mm。

每個(gè)投影單元輸入/輸出接口各有1路D-sub15p接口，1路DVI接口，1路RS232串口；還有2路視頻輸入接口，1路視頻輸出接口。數(shù)字接口通過(guò)數(shù)據(jù)線纜循環(huán)連接，RS232串口也互相串接一起，控制電腦通過(guò)RS232設(shè)備控制調(diào)整投影機(jī)。控制電腦與DLP的連接見(jiàn)圖2。

圖2 投影機(jī)通過(guò)串口與控制電腦相連

3.2 控制系統(tǒng)

大屏幕投影顯示系統(tǒng)中，除了顯示單元，其控制系統(tǒng)也很重要，幾乎所有的視頻信號(hào)和數(shù)據(jù)信息，所有的顯示處理工作都要經(jīng)過(guò)控制系統(tǒng)來(lái)處理和完成?？刂葡到y(tǒng)的好壞對(duì)整個(gè)顯示系統(tǒng)的顯示效果、操作靈活性、可靠性都有著決定性作用?？刂葡到y(tǒng)主要包括視頻矩陣和RGB矩陣，并配合多路視頻和RGB信號(hào)選擇系統(tǒng)。系統(tǒng)的控制部分，由系統(tǒng)專用計(jì)算機(jī)（控制PC）及相應(yīng)控制軟件完成。系統(tǒng)專用計(jì)算機(jī)通過(guò)相應(yīng)的控制線纜可以實(shí)現(xiàn)：對(duì)投影機(jī)單元的控制，對(duì)圖形控制器的控制，對(duì)視頻矩陣切換器的控制，對(duì)RGB矩陣切換器的控制。

潘北礦調(diào)度中心的控制系統(tǒng)主要包括以下部分：

1）由PDT圖形控制器控制16臺(tái)大屏幕系統(tǒng)的顯示。通過(guò)圖形控制器可以實(shí)現(xiàn)16路視頻信號(hào)和4路RGB信號(hào)的輸入。

2）系統(tǒng)RGB信號(hào)處理：RGB信號(hào)輸出通過(guò)32進(jìn)32出RGB切換矩陣，32路RGB信號(hào)進(jìn)入矩陣，32路RGB信號(hào)從矩陣輸出，其中4路連接至圖形控制器，從而在大屏幕上實(shí)現(xiàn)4路RGB信號(hào)窗口任意放大縮小、層疊。RGB矩陣輸出的另28路信號(hào)可直接連接到兩邊的18個(gè)投影機(jī)的RGB2輸入接口，通過(guò)投影機(jī)的內(nèi)置拼接控制器完成，RGB信號(hào)在大屏幕的拼接放大顯示。

3）系統(tǒng)視頻信號(hào)處理：視頻信號(hào)輸出通過(guò)32X32視頻切換矩陣，32路視頻信號(hào)進(jìn)入矩陣，32視頻信號(hào)從矩陣輸出，其中16路視頻輸出連接到控制器視頻輸入接口，使16路視頻信號(hào)可以同時(shí)在大屏幕上顯示，視頻窗口可在大屏幕上任意開(kāi)窗口、縮放顯示。另16視頻信號(hào)，可連接到兩邊的18個(gè)投影機(jī)單元的視頻輸入接口，通過(guò)投影機(jī)的內(nèi)置圖形控制器和視頻矩陣，完成視頻信號(hào)在大屏幕上的單屏顯示和拼接放大顯示和切換。

4）網(wǎng)絡(luò)信號(hào)的顯示：由于大屏幕控制電腦處在網(wǎng)絡(luò)中，網(wǎng)絡(luò)信號(hào)可以通過(guò)RGB傳輸?shù)姆绞?，通過(guò)圖像控制器或者直通大屏的方式在大屏幕上顯示。

4 DLP投影系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)

4.1 顯示單元

高品質(zhì)的DLP顯示單元，保證了投影系統(tǒng)的顯示質(zhì)量，大屏幕投影系統(tǒng)可每天24 h、一年365 d連續(xù)工作。主要部件的正常使用壽命都大于1×105 h；采用特有的DNP RUCS高強(qiáng)度樹(shù)脂屏幕，保證平整度；精密屏幕拼接，物理拼縫＜0.4 mm，光學(xué)拼縫＜1 mm。屏前亮度 550cd/m2，對(duì)比度 1 700∶1，屏幕的亮度均勻性大于9O，即使在光亮環(huán)境中，也能正常觀看；屏幕視角水平160°，垂直80°。觀看者在不同空間范圍都能清晰觀看。

4.2 控制系統(tǒng)

大屏幕系統(tǒng)的顯示控制，可由圖形控制器和投影機(jī)內(nèi)置控制器控制。投影機(jī)內(nèi)置控制系統(tǒng)保證了系統(tǒng)的可靠性和顯示靈活性。兩個(gè)控制系統(tǒng)在物理連接上是獨(dú)立的，可分別或同時(shí)運(yùn)用，為系統(tǒng)顯示提供了不同的顯示方式，增加了系統(tǒng)顯示的靈活性。當(dāng)在圖形控制器故障的情況下，內(nèi)置控制器同樣可以顯示應(yīng)用圖形，提高了系統(tǒng)的可靠性和容錯(cuò)性能。

4.3 RGB信號(hào)和視頻信號(hào)的多種連接和顯示方式

RGB信號(hào)和視頻信號(hào)可與圖形控制器連接，圖形在大屏上可有開(kāi)窗、縮放、移動(dòng)等多種顯示功能。RGB信號(hào)和視頻信號(hào)可與投影機(jī)直接連接，通過(guò)投影機(jī)內(nèi)置控制器拼接顯示，圖形可按屏幕幾何拼接放大。不同的顯示方式可同時(shí)運(yùn)用，增強(qiáng)了信號(hào)的顯示靈活性。

通過(guò)控制計(jì)算機(jī)集中控制，各通道任何一路信號(hào)均可切換自如；并可根據(jù)用戶需要制定常用顯示模式，實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單靈活的使用界面。同時(shí)，支持多用戶的操作，對(duì)用戶的權(quán)限進(jìn)行設(shè)定，通過(guò)控制計(jì)算機(jī)許可，網(wǎng)絡(luò)上的任一臺(tái)計(jì)算機(jī)都可操作大屏幕，通過(guò)軟件遠(yuǎn)程控制大屏幕的畫(huà)面；并且可以遠(yuǎn)程開(kāi)窗，運(yùn)行應(yīng)用程序。實(shí)現(xiàn)圖像的相互調(diào)用和控制。

5 結(jié)論

通過(guò)對(duì)潘北礦調(diào)度中心DLP大屏幕投影系統(tǒng)的介紹，可以看出：該系統(tǒng)性能優(yōu)越、可靠，使用靈活、方便，非常適合于礦井調(diào)度中心不間斷工作的要求；而且隨著技術(shù)的進(jìn)步，DLP的價(jià)格也在趨于下降，適合推廣使用。

Abstract:The paper,firstly,analyzes the strengths and weaknesses of various display systems,and then introduces the technology characteristics of DLP large screen display system and its application in the Dispatch Center of Panbei mine.

Key words:DLP large screen display unit;splicing control system;application

編輯：徐樹(shù)文

Application of DLP Large Screen Display System in the Dispatch Center of Panbei Mine

XIE Ya-yun

(Panbei Mine Monitoring and Control Team,Huainan Mine Industry Group,Huainan Anhui,232000,China)

TD679

A

1672-5050（2010）09-0072-03

2010-07-23

解婭 （1982—），女，安徽淮南人，本科，助理工程師，從事技術(shù)管理工作。