DLP大屏幕投影系統在潘北礦調度中心的應用

解婭赟

（淮南礦業（集團）有限責任公司潘北礦監控隊，安徽 淮南 232000）

DLP大屏幕投影系統在潘北礦調度中心的應用

解婭赟

（淮南礦業（集團）有限責任公司潘北礦監控隊，安徽 淮南 232000）

分析各種顯示系統的優缺點后，介紹了DLP大屏幕投影系統的技術特點，使其DLP投影系統在潘北礦調度中心得到很好應用。

DLP 大屏幕投影單元；拼接控制系統；應用實踐

大屏幕拼接顯示系統屬現代化視頻顯示工具，已被廣泛用于生產和生活的領域，大屏幕拼接顯示墻能夠集中顯示來自RGB、Video、網絡等多種不同信號源的視頻信號，可以滿足用戶的不同需求。

淮南礦業集團潘北礦，地處安徽省淮南市潘集鎮，設計年產能力2.4 Mt/a，是建設中的新型高標準現代化礦井。潘北礦調度中心的大屏幕顯示墻，根據優中選優原則，結合礦井使用實際，最終選擇了DLP大屏幕投影系統。

1 幾種大屏幕顯示系統的簡介

目前，使用較多的大屏幕顯示技術一般分為以下幾種：

1）陰極射線管（顯像管）CRT。該系統是最早采用的大屏幕投影技術，價位低，使用時間長，在較早時期有著廣泛的應用，多用于視頻播放。但該系統清晰度和分辨率較低，在數字型號顯示方面已經不能滿足要求。CRT屬于淘汰技術，已不再使用。

2）液晶顯示屏LCD。該系統分辨率高，價格適中，在民用系統中應用較廣。但LCD不適合長時間顯示的場合使用，美國蒙塞爾色彩科學試驗室測試證明，LCD投影機在連續使用3 000 h左右，圖像質量會有明顯變差。因此，該技術主要用于不頻繁和不連續工作場合，例如會議室、電教室等。

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

4）數字光學處理器DLP。DLP技術采用全數字化方式，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技術的原理

潘北礦調度中心選擇了DLP成像技術。DLP技術的核心是數字微鏡芯片，簡稱DMD。DMD芯片由美國德州儀器公司1987年發明，它是極為精確的一個光開關，可對光進行數字調制，DMD芯片中包含了由130萬個精微鏡面組成的長方形陣列，每一個鏡面對應于一個投影圖像中的一個光學像素，這些鏡面和數字信號、光源和投影鏡頭協同工作，能把影像和圖形真實地再現出來。

當影像和圖形的數字信號進入DLP系統后，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；當鏡面避開光源時處于關閉狀態，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幾千次，改變鏡面的開關時間長度，就能產生不同等級的灰度。如果鏡面的開啟時間長于關閉時間，反射出的灰色像素就比較淺；如果關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，紅、綠、藍三種光源依次落在DMD精微鏡面上，各個鏡面的開關狀態會隨著彩色光線的轉動而調整，這樣一個典型的DLP投影系統就能產生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。這些系統的組合應能產生清晰和艷麗的圖像。DLP投影機的結構見圖1。

圖1 單片式DLP投影機結構

3 實際工程中的應用

3.1 顯示單元

目前國內生產DLP投影單元的有廣東威創、中達電通等廠家；國外有東芝、三星、索尼等。潘北礦調度中心本次選用了東芝P670DL Plus投影單元拼接系統，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。數字接口通過數據線纜循環連接，RS232串口也互相串接一起，控制電腦通過RS232設備控制調整投影機。控制電腦與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

大屏幕投影顯示系統中，除了顯示單元，其控制系統也很重要，幾乎所有的視頻信號和數據信息，所有的顯示處理工作都要經過控制系統來處理和完成。控制系統的好壞對整個顯示系統的顯示效果、操作靈活性、可靠性都有著決定性作用。控制系統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。系統的控制部分，由系統專用計算機（控制PC）及相應控制軟件完成。系統專用計算機通過相應的控制線纜可以實現：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。

潘北礦調度中心的控制系統主要包括以下部分：

1）由PDT圖形控制器控制16臺大屏幕系統的顯示。通過圖形控制器可以實現16路視頻信號和4路RGB信號的輸入。

2）系統RGB信號處理：RGB信號輸出通過32進32出RGB切換矩陣，32路RGB信號進入矩陣，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）網絡信號的顯示：由于大屏幕控制電腦處在網絡中，網絡信號可以通過RGB傳輸的方式，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投影系統的優點

4.1 顯示單元

高品質的DLP顯示單元，保證了投影系統的顯示質量，大屏幕投影系統可每天24 h、一年365 d連續工作。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

大屏幕系統的顯示控制，可由圖形控制器和投影機內置控制器控制。投影機內置控制系統保證了系統的可靠性和顯示靈活性。兩個控制系統在物理連接上是獨立的，可分別或同時運用，為系統顯示提供了不同的顯示方式，增加了系統顯示的靈活性。當在圖形控制器故障的情況下，內置控制器同樣可以顯示應用圖形，提高了系統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；并可根據用戶需要制定常用顯示模式，實現簡單靈活的使用界面。同時，支持多用戶的操作，對用戶的權限進行設定，通過控制計算機許可，網絡上的任一臺計算機都可操作大屏幕，通過軟件遠程控制大屏幕的畫面；并且可以遠程開窗，運行應用程序。實現圖像的相互調用和控制。

5 結論

通過對潘北礦調度中心DLP大屏幕投影系統的介紹，可以看出：該系統性能優越、可靠，使用靈活、方便，非常適合于礦井調度中心不間斷工作的要求；而且隨著技術的進步，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，從事技術管理工作。