传统拼接大屏幕系统技术概论
最初的大屏幕拼接只是屏幕的并排安装放置,投影机各自显示自己的信号源画面,并没有实现画面的真正拼接。随着电子技术的不断发展以及应用需求的变化,大屏幕拼接系统也在 不断的完善,图像画面开始物理分割显示,投影机的信号源数据解码板的 发展也是非常迅速,从而,大屏幕拼接系统在 90 年代中期,开始进行了 质的飞跃,逐步实现多画面的拼接处理技术和跨屏显示技术。发展到今天, 传统的大屏幕拼接技术已经日臻完善。并且成功应用到全世界的各行各 业。

传统的大屏幕拼接系统按照组成不同分为箱体拼接和开放式拼接。
箱体拼接系统主要指大屏幕系统主要由多套投影箱体单元拼接组成,每一套投影机和屏幕都组成一个独立的密封式投影拼接单元,投射独立的画面,然后组成整套大屏幕显示墙。本文章中不做过多介绍。
开放式的大屏幕拼接系统主要指大屏幕显示墙的组成是由多台的投 影机和屏幕组成,同样,每台投影机也投射单独的画面,只是,投影机和 屏幕为开放式安装,没有组成密封箱体,系统中可以有反射系统,也可以 没有反射系统。屏幕为多片同材料屏幕组成或者由一整幅屏幕组成,投影 画面存在光学拼缝,有或没有物理拼缝取决于屏幕。下面传统拼接主要针 对开放式拼接系统介绍。传统大屏幕拼接系统的设计、建造、应用,是一项专业的高科技系统 工程,下面分别从系统优势、系统设备组成与选型、系统应用与维护等三 个方面分别进行论述。
1.1、大屏幕拼接系统的优越性:
大屏幕拼接系统有着无可比拟的优越性,所以被广大客户广泛应用,
主要优越性表现在以下方面:
a)、显示面积大、画面平均亮度高。多屏幕拼接,只要空间够,屏幕 拼接面积可以不断扩大,投影机数量多,单独画面亮度较高。目前国内最 大显示面积高达 26 米 x5.5 米。单块屏幕面积也是高大 19 米 x13 米。b)、提高画面分辨率。屏幕画面分辨率要求较高,超越单台投影机的固有分辨率 1024x768 或者 1400x1050。
c)、缩短投影距离。单独投影画面变小,相应投影距离缩短。
d)、多窗口显示。每一套单独的投影机可单独显示信号,也可以显示拼接新信号,同时,也可以开窗显示,显示窗口和内容增加。
e)、信号源广泛。不同的信号源可以经过拼接处理器进行信号处理, 所以,显示在大屏幕上面的信号源种类增加。不同信号源可以同时放置在 一幅大屏幕画面上面,便于管理协调。
f)、信号显示画面大小任意缩放。因为开窗显示,窗口大小可以任意缩放。很容易突出显示的重点内容。放大所需重要画面。
g)、信号显示操作方便快捷。如同 windows 窗口操作,画面的缩放速度远远高于画面的切换和投影机对信号的检索时间。便于提高工作效率。
1.1.2 传统大屏幕拼接系统的设备组成与选型
大屏幕拼接系统是一项高复杂性、高科技的系统集成工程。必须完 全掌握每一个设备的优缺点,我们才可以设计、建造出性价比更高的大屏 幕拼接系统。大屏幕拼接系统的一般组成有如下部分:I. 屏幕:屏幕的给观众最直观的视觉冲击,屏幕选择至关重要。
II. 投影机:投影机的画面质量直接影响到大屏幕的显示效果,同样非常重要,来不得半点马虎。
III. 拼接处理器:拼接处理器主要决定大屏幕画面显示的内容和速 度,处理器的好坏,对于信号源的处理速度、画面的清晰度、拼 接的质量,都有着不可低估的作用。IV. 信号处理设备:信号处理设备包括信号源类型的转换,信号的切换,信号的放大与传输等,对于大屏幕画面的显示非常重要。
V. 集中控制设备:大屏幕拼接系统中设备种类繁多,投影机的数量、 矩阵的数量、信号源的数量都比较多,中央集中控制设备可以更 好的帮助你快速处理信号选择与切换,方便快捷的控制设备操作过程,快速提高工作效率和准确度。
VI. 周边设备:周边设备包括信号源桌面接入系统,线缆、接插件、机柜、电源部分等等。
在我们了解了系统组成之后,下面将从设备选型方面,进行详细论述。
1.1.2.1 屏幕:
大屏幕拼接系统中,屏幕给观众最为直观的视觉冲击,屏幕的选择 非常重要。屏幕的选择,我们主要依据屏幕自身材质和屏幕的六大参数: 增益、半增益角、均匀性、对比度、屏幕视角、平整性。
I. 屏幕材质:在大屏幕拼接系统中,屏幕的材质直接影响到屏幕的 安装、维护和使用寿命。但是,根据不同的需求,屏幕的材质也 将不同,没有同一个标准。背投屏幕中,菲涅尔光学屏幕增益较高,漫反射屏幕上下视 角比较好,背投软幕自身可以做成一整张屏幕,安装维护都很 方便。所以,用户可以根据自己需求,进行选择。
菲涅尔光学屏幕:突出优越性:增益较高(最高 4.0)、水 平视角较大(可以高达 180 度)、对比度比较好;缺点:受温度、 湿度影响,变形比较大,运输不方便。屏幕拼接安装难度相当 大,需要专业人士进行现场安装,并且随着拼接数量的不容,安装难易程度也是不一样。
菲涅尔光学屏幕市场上面主要厂家品牌有:STEWART、DNP、SVS。每个厂家产品具体均不相同,请咨询后选择。
背投漫反射屏幕:漫反射屏幕的应用也是比较广泛,主要 优越性:增益较低(可以定制到 0.3)、上下左右的视角一致(每 个方向高达 180 度),对比度也比较好,没有透镜,维护和清洁 都很方便。屏幕缺点:同样受温度湿度影响比较大,容易变形, 屏幕刚性比较大,运输不是很方便。安装难度很大,需要专业 安装。
背投漫反射屏幕市场上的主要品牌有: STEWART 、 DREAPER、DA-LITE。并且有一些国产背投漫反射屏幕质量也 不错,如成都菲斯特屏幕、秦皇岛屏幕、烟台屏幕等。
背投软幕的应用也是越来越加广泛。背投软幕因为物美价 廉,便于运输和安装,越来越受到更多客户的采用和选择。背 投软幕的尺寸可以任意定制,安装方便快捷,运输携带都很方 便。屏幕不用多块拼接,整张屏幕均匀性、平整性也是非常好, 屏幕视角宽广,增益可以定制。缺点:材质较软,大气流情况 下容易晃动,不适合室外应用。
北投软幕在市场上面的品牌也是比较多,但是质量差一 比较大,视角和效果差异也是很大,请慎重选择。主要厂家有: STEWART,DREAPER、DA-LITE。
正投屏幕作为拼接的屏幕选择,也是非常不错。但是正投屏幕一般受到投影机安装条件限制,只适合作为一层拼接。正 投屏幕安装比较方便,工艺也是比较简单,应用很广泛。优越 性显而易见,视角大、增益高、没有太阳效应等优点,不再冗 述。缺点就是画面质量受环境光影响比较大。
正投屏幕市场上面品牌非常多,价格和质量差异很大, 高达 80 倍的几个差异,请慎重选择。拼接正投屏幕著名厂家有: STEWART、DA-LITE。II. 根据屏幕的参数选择屏幕
屏幕的参数具体反映了屏幕的各项技术指标,我们可以根据屏幕的具体参数,选择适合大屏幕拼接的屏幕。
z 增益:屏幕的增益主要是反应屏幕相同光量投射到屏幕上后,屏幕 画面的明亮程度。增益越高,相同亮度的投影机投射后,屏幕画面 就越明亮。但是,为了保证整幅画面的亮度一致性,同样,屏幕增 益越高,视角相对来说就越小,为了顾及屏幕视角的观看,屏幕亮 度适可而止。整张软幕的增益一般为 0.7-1.5,菲涅尔光学屏幕的 增益一般为 1.5-4.0。z 半增益角:半增益角度反映了屏幕的亮度过渡性。从中心到屏幕边沿亮度的过渡曲线。半增益角越大,屏幕亮度过渡越好。
z 均匀性、对比度:直接影响了画面的色彩还原和对比度,自然而然, 我们应该选择均匀性和对比度好的屏幕,但是,目前在屏幕方面没 有具体的指标可以查阅,只能自己请专业人士选型。
z 屏幕视角:菲涅尔光学屏幕的水平视角一般可达 180 度,受屏幕表 面光学透镜影响垂直视角为 8-12 度,所以,多层拼接,上下视角 变化明显。漫反射屏幕和软幕的上下左右视角一致,最高可达 180 度。
z 平整性:屏幕的平整性主要受到环境温度和湿度的影响比较大。拼 接的时候,容易产生屏幕相对变形。整幅软幕因为安装方法的特殊 原因,品牌比较好的屏幕受温度和湿度影响不大,会非常平整。
1.1.2.2 投影机的选型
为了保证多台投影机透射出的画面具有同一亮度、统一色彩,大屏幕拼接中投影机的选型非常重要,我们主要依据如下几点:
I. 投影机的亮度、对比度:投影机的亮度直接决定了屏幕的画面亮度,所以,根据通俗的算法,我们建议画面亮度每平方米 在 700ANSI 流明,如果房间亮度比较高,而又选择正投,建议增加15%左右。该算法比较容易,用投影机的平均两度除以投射面积,既可得出,一般可以满足安装现场的环境要求。
II. 投影机的分辨率:投影机的分辨率可以根据信号源的分辨率进行 选择,市场主流分辨率为 XGA 和 SXGA+。都可以满足投影需求。
III. 投影机的菜单调试项:作为大屏幕拼接使用的投影机,我们一般 建议采用专业的工程投影机,投影机中的调试菜单具有色彩、色 温、亮度、投影机光输出、高低电平的灰度等级等多项参数可以 单独调试。只有这样,投影机随即销售,我们既可调试出整幅色彩、亮度一致的投影机了。
IV. 镜头投射率:镜头投射率一般和屏幕以及使用空间有关系。如果 采用背投,我们一般建议采用 1.2:1 以上的镜头作为拼接镜头使 用。正投镜头可以根据安装位置确认,但是,不建议正投投影机 的镜头小于 1.2:1。V. 镜头位移:现在,工程投影机一般都会具有镜头位移可调项,可 调范围每个型号的投影机都不相同。在拼接中,镜头位移可调大 大方便了投影机物理位置的调试。
大屏幕拼接系统中,投影机的调试比较复杂,首先确保调试好物理位 置再调试光学项目。调试物理位置时,不建议使用投影机的电子梯形校正 调试画面的大小和方正。总之,投影机的选择请根据客户预算和功能进行 选择。一般推荐 3-DMD(即:3 片 DLP 投影机)的投影机,色彩还原性 比较好,但是价格一般比较昂贵。3-DMD 的投影机厂商一般有:比利时 BARCO 公司、美国 CHRISTIE 公司,英国 DPI 公司(中国销量较少)。 其他 3-LCD 投影技术的厂家具有工程投影机的品牌还有:SONY 公司的 FX52,NEC、松下公司的部分机型等,都是大型工程投影机。
1.1.2.3 拼接器
拼接器又叫多屏显示控制器,主要是用来解决大屏幕拼接画面的 产生、分割、合并等功能。图像拼接处理器将整幅画面经过处理分割,按 照算法排列,分别输出给不同的投影机投射到拼接的屏幕上面,从而显示 整幅画面的震撼效果。选择多屏显示控制器一般依据如下参数:
I. 基本功能:如同选择一台高性能的计算机主机一样,要求比较高的处理器、带宽、内存、硬盘、操作系统等等,配置越高价 格越贵,性能也比较好。目前国内推出嵌入式多屏显示控制器,相对比电脑主机组成稳定性更好。II. 视频输出功能:视频输出功能比较重要(类似计算机的显卡), 每一路视频输出都对应一台投影机,视频输出端口的分辨率、 刷新频率等参数至关重要。有的机型可以选择数字 DVI 输出, 但是,目前大多数投影机 DVI 信号不可以调试色彩,慎重选择 DVI 输出。
III. RGB 信号输入板:RGB 信号的输入数量决定了屏幕上面直接显 示信号源的开窗数量。数量越多,价格也是比较贵,运行速度 同样会受到一定程度的影响。
IV. 视频信号输入:视频信号输入包括复合视频、S 视频的输入数量和格式。
V. RS232控制:提供RS232取决于多屏处理器的厂家。
VI. 冗余电源;目前市场上的拼接器都具有冗余电源功能。
VII. 软件功能:软件功能至关重要,决定了全部控制的速度、特技、 功能,信号质量输出好坏等。 目前,国内的拼接器生产厂家比较多,著名品牌有:BARCO、CHRISTIE、JUPITER、JQY、宏控 等等,技术都比较成熟。
1.1.2.4 大屏幕拼接系统的信号处理设备
大屏幕拼接系统中的信号处理设备,功能比较多,设备范围比较广, 格式转换也比较多。下面就介绍矩阵切换器和信号格式转换设备、传输设 备等。目前国内国外技术成熟,常用品牌有:EXTRON、宏控、克莱默、利国、兆科等。
I. 矩阵:主要完成大屏幕计算机和视音频信号的选择切换功能。 大屏幕投影机的数量比较多,信号源也比较多,每路信号可以 任意调用,切换,输送。矩阵的选择一般根据带宽、格式、输 入输出数量、切换通道记忆、是否易控等指标进行选择。
II. 倍频器和降频器:主要完成复合视频信号和 VGA 信号之间的相互转化,利于传输和切换。
III. 信号传输设备:计算机信号可以通过双绞线、光纤等远距离传输给投影机,当然,需要相关设备。
IV. 线路分配器:一路信号可以分为多路信号进行传输和应用。
信号处理设备请用户根据自身需求进行选择,同时,国内外各个厂家基本上可以根据用户的不同需求进行定制,但是价格不菲。主要厂家品 牌有:美国 EXTRON 公司的系列产品、国产宏控系列、兆科、利国等品牌都不错。1.1.2.5 集中控制系统:
集中控制系统主要控制投影机的开关、简单调试,控制现场灯光调 节,控制信号的切换和输送,控制部分设备的操作如 DVD 等。集中控制 设备目前技术比较成熟和完善,用户可以根据自身需求进行选择。 选择主要依据需要被控的产品数量和型号选配合适的控制主机,控制界面 可以选择无线或者有线的触摸屏,同时也可以选择使用使用计算机进行控 制,方式方法都比较灵活。
目前市场的主要品牌有 Crestron、宏控、AMX 等众多厂家,用户可以根据服务和应用范围进行选择。
1.1.2.6 周边设备
周边设备主要是指完成整套系统需要的其他外围设备,如:线缆、 接口件(BNC、VGA、RJ45 等接口件),机柜、UPS 电源,电源插座等 等设备。此处,过多强调的是电源插座一定要满足并且超越投影机最大功 耗的 20%。大型工程机的功耗比较大,对电源要求比较严格,具体请咨 询厂家。
著名视频信号线缆厂家有:EXTRON、CANARE、PLUS IN 等。
1.1.3 大屏幕拼接系统的应用和维护
大屏幕拼接系统建造完毕后,经过试运行,一般就会交付用户使用。
对于用户方应用和维护作如下建议:
1) 培训:用户一定要接受厂家的专业培训,掌握每台设备的优缺点,运行规律和保养事项,认真做好笔录。
2) 自我实践:在厂家技术人员的指导下,进行部分日常操作的演 练,及时获得厂家的技术人员的指导和改进工作方法。努力做 到牢记操作规程和流程。3) 参数备忘:厂家工程师对大屏幕系统调试完毕后,用户方维护 人员需要认真记录所有投影机、融边处理器的各项参数,以便 在调乱后,进行恢复。
4) 故障排除:学习通常状况下故障的排除和检测,借口松了、插头掉了等简单故障自我排除,提高工作效率。
5)故障识别:学习普通故障识别办法,确保出现故障后,及时准确地报告给厂家专业技术人员,维修时,厂家带好维修备件。
6)日常清洁:保持使用现场良好的通风环境,保持干净的工作环境,确保投影机等设备在干净的环境中运营。
7) 参数调整:投影机的色彩都有一个渐变的过程,掌握基本的投 影机和拼接器的调试方法,调整多屏画面的色彩一致性,确保 画面亮丽均匀。8) 系统升级:多和厂家联系,及时升级系统,确保系统的长期稳定性和先进性。
9) 系统保养:定期检测和保养系统,确保系统安全可靠。 目前,国内已经出现专业的维护、维修公司,专业从事大屏 幕系统的日常维护工作,有些人员紧张的客户单位,可以将该系 统交给专业公司进行维护和保养,同时,专业公司可以派驻专业 工程师常驻用户现场,进行设备日常操作和保养,用户使用无后顾之忧。
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