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，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，安徽 淮南 232000）

分析各種顯示系統(tǒng)的優(yōu)缺點后，介紹了DLP大屏幕投影系統(tǒng)的技術(shù)特點，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自RGB、Video、網(wǎng)絡(luò)等多種不同信號源的視頻信號，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)，價位低，使用時間長，在較早時期有著廣泛的應(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，價格適中，在民用系統(tǒng)中應(yīng)用較廣。但LCD不適合長時間顯示的場合使用，美國蒙塞爾色彩科學(xué)試驗室測試證明，LCD投影機在連續(xù)使用3 000 h左右，圖像質(zhì)量會有明顯變差。因此，該技術(shù)主要用于不頻繁和不連續(xù)工作場合，例如會議室、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，投影畫面均勻，可靠性高，對比度和亮度高，色彩還原性好，畫面清晰；可實現(xiàn)對多種計算機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，簡稱DMD。DMD芯片由美國德州儀器公司1987年發(fā)明，它是極為精確的一個光開關(guān)，可對光進(jìn)行數(shù)字調(diào)制，DMD芯片中包含了由130萬個精微鏡面組成的長方形陣列，每一個鏡面對應(yīng)于一個投影圖像中的一個光學(xué)像素，這些鏡面和數(shù)字信號、光源和投影鏡頭協(xié)同工作，能把影像和圖形真實地再現(xiàn)出來。

當(dāng)影像和圖形的數(shù)字信號進(jìn)入DLP系統(tǒng)后，會激活各個DMD下方的微型電機推動鏡面迎向光源或避開光源。當(dāng)鏡面迎向光源時，會將一個白色像素通過投影鏡頭反射到屏幕上；當(dāng)鏡面避開光源時處于關(guān)閉狀態(tài)，像素在屏幕上的位置就顯示為深色。每一個DMD鏡面每秒鐘可以開關(guān)幾千次，改變鏡面的開關(guān)時間長度，就能產(chǎn)生不同等級的灰度。如果鏡面的開啟時間長于關(guān)閉時間，反射出的灰色像素就比較淺；如果關(guān)閉時間長于開啟時間，反射出的灰色像素就比較深。通過這種方法，DMD鏡面可以反射1024個灰度等級，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稱為色輪的光過濾器。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，各個鏡面的開關(guān)狀態(tài)會隨著彩色光線的轉(zhuǎn)動而調(diào)整，這樣一個典型的DLP投影系統(tǒng)就能產(chǎn)生1 600萬種以上的不同色彩。單一的DLP投影單元，由一個DMD芯片、一個投影燈、一個色輪、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投影機的結(jié)構(gòu)見圖1。

圖1 單片式DLP投影機結(jié)構(gòu)

3 實際工程中的應(yīng)用

3.1 顯示單元

目前國內(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RS232設(shè)備控制調(diào)整投影機?？刂齐娔X與DLP的連接見圖2。

圖2 投影機通過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和數(shù)據(jù)信息，所有的顯示處理工作都要經(jīng)過控制系統(tǒng)來處理和完成?？刂葡到y(tǒng)的好壞對整個顯示系統(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信號選擇系統(tǒng)。系統(tǒng)的控制部分，由系統(tǒng)專用計算機（控制PC）及相應(yīng)控制軟件完成。系統(tǒng)專用計算機通過相應(yīng)的控制線纜可以實現(xiàn)：對投影機單元的控制，對圖形控制器的控制，對視頻矩陣切換器的控制，對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臺大屏幕系統(tǒng)的顯示。通過圖形控制器可以實現(xiàn)16路視頻信號和4路RGB信號的輸入。

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

3）系統(tǒng)視頻信號處理：視頻信號輸出通過32X32視頻切換矩陣，32路視頻信號進(jìn)入矩陣，32視頻信號從矩陣輸出，其中16路視頻輸出連接到控制器視頻輸入接口，使16路視頻信號可以同時在大屏幕上顯示，視頻窗口可在大屏幕上任意開窗口、縮放顯示。另16視頻信號，可連接到兩邊的18個投影機單元的視頻輸入接口，通過投影機的內(nèi)置圖形控制器和視頻矩陣，完成視頻信號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)信號可以通過RGB傳輸?shù)姆绞?，通過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

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高強度樹脂屏幕，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內(nèi)置控制器控制。投影機內(nèi)置控制系統(tǒng)保證了系統(tǒng)的可靠性和顯示靈活性。兩個控制系統(tǒng)在物理連接上是獨立的，可分別或同時運用，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)的可靠性和容錯性能。

4.3 RGB信號和視頻信號的多種連接和顯示方式

RGB信號和視頻信號可與圖形控制器連接，圖形在大屏上可有開窗、縮放、移動等多種顯示功能。RGB信號和視頻信號可與投影機直接連接，通過投影機內(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運用，增強了信號的顯示靈活性。

通過控制計算機集中控制，各通道任何一路信號均可切換自如；并可根據(jù)用戶需要制定常用顯示模式，實現(xiàn)簡單靈活的使用界面。同時，支持多用戶的操作，對用戶的權(quán)限進(jìn)行設(shè)定，通過控制計算機許可，網(wǎng)絡(luò)上的任一臺計算機都可操作大屏幕，通過軟件遠(yuǎn)程控制大屏幕的畫面；并且可以遠(yuǎn)程開窗，運行應(yīng)用程序。實現(xiàn)圖像的相互調(diào)用和控制。

5 結(jié)論

通過對潘北礦調(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。