學校用大面積顯示設備選擇研究

張元立

摘 要：目前，學校中的大面積顯示設備越來越常見，而大面積顯示設備也是學校一筆不少的投入。如何選擇適合學校使用的大面積顯示設備，這是值得探討的問題。該文主要是對學校使用的大面積液晶顯示設備、LED顯示設備和120英寸投影儀進行研究，研究在什么環境應該如何選擇大面積顯示設備，從而為以后的選擇大面積顯示設備提供一些建議。

關鍵詞：液晶顯示設備 LED顯示設備 眼睛分辨本領 點間距

隨著硬件技術、集成電路及顯示技術的飛躍發展，各種大面積顯示設備在市場中也不斷出現，而大面積顯示設備在學校中更是越來越常見。該文結合學校大面積顯示設備的實際情況，分析大面積顯示設備的顯示效果和使用環境，尋求投入一定的資金后，能達到一個較好的效果。為以后學校在選擇大面積顯示設備提供一些建設性建議。

1 大面積顯示設備各種參數原理分析及介紹

點距，是顯示設備的一個重要的硬件指標。點距指屏幕上相鄰兩個同色像素單元之間的距離，即兩個紅色（或綠、藍）像素單元之間的距離，這種距離不能用軟件來更改。點距分為實際點距、垂直和水平點距。由勾股定理知，水平節距=點距標稱值×0.866（cos300）。顯示設備的水平和垂直有效顯示尺寸除以水平和垂直點距，得到兩個方向上顯示像素點數，就是顯示屏物理上最大分辨率。

水平最大分辨率=顯示設備水平有效顯示尺寸/水平點距

2 基于光學系統分辨本領之眼睛分辨本領

2.1 學系統的分辨本領

幾何光學中的像，實質上就是自物體發出的光波通過光學系統的傳輸左右而在一定平面上得到的衍射圖樣。為簡單計，只限于討論無像差系統或者像差校正到某一定的允限范圍之內的優良光學系統的分辨本領，并假定被成像的物只是兩個發光強度相等的獨立發光（不相干）點。

2.2 眼睛的分辨本領

當用眼睛觀察遠處的物體時，視網膜上的像即為自物體發出的光通過眼睛瞳孔而產生的夫瑯禾費圓孔衍射圖樣。

由于人眼的焦距很小，只要20 mm左右，所以即使對明視距離（眼睛前250 mm）處的物體進行觀察，亦可估計其最小分辨角。在正常照度（約50 Lx），人眼瞳孔的直徑為2～3 mm，而可見光中，人眼最靈敏的波長λ0=550 mm，于是得此時人眼的最小分辨角為

=2.4×10-4rad

若物體放在明視距離處，則相距為

&Y=250θ=250×2.5×10-4=6.3×10-2mm

3 眼睛分辨本領在選擇大面積液晶顯示設備中

眼睛分辨本領有限，瞳孔直徑確定的情況下，可以確定出眼睛的分辨本領，即相應的分辨角。為了簡化眼睛，我們將瞳孔直徑取值為2 mm。

顯示設備在正常照度下（50 Lx）和明視距離（250 mm）下，對應的分辨角為2.5×10-4rad，則能分辨最小為點間距為6.3×10-2 mm，而我們使用的顯示器點間距為0.28 mm，所以在分辨率改變的情況下，我們也能感覺到顯示設備清晰度在改變。

初步結論，在確定液晶設備顯示面積的情況下，確定液晶設備的視距，根據眼睛的分辨本領，就能選擇合適的液晶顯示設備的點間距，從而確定顯示設備的物理分辨率，以使達到一個較好的清晰度。

4 眼睛分辨本領在選擇大面積LED顯示屏中運用

基于眼睛分辨本領下，點間距與顯示圖像清晰研究。LED顯示設備的點間距是一個十分重要的參數，點間距越小其成本越高。

將點間距作為人眼分辨本領的最小距離，若當在人眼分辨本領之內，繼續提高點間距，人眼也無法發現其清晰度有所改變。所以根據人眼分辨本領和視距的聯系，確定人眼能分辨的最小點間距。

以某LED顯示屏為例，它分辨率為256×48；點間距為16 mm，可以根據眼睛的最小分辨角推導，d（點間距）=最小分辨角（2.5×10-4rad）×視距，帶入公式可得，視距=64 m，在選擇時，點間距大了一些，若點間距為8 mm，效果會大幅提升。

5 眼睛分辨本領在選擇視頻投影儀中運用

（1）投影儀又稱投影機，是一種被動式投影方式，主要有三種分辨率模式，如表1。以某校一教樓的視頻投影儀為例，型號主要是日立HCP-3020X，選用幕布大小為120英寸（對角線），長寬之比4：3，而視頻投影儀所能支持的標準分辨率（支持的最大分辨率）為XGA（1024×768）。

（2）基于眼睛分辨本領，點間距和觀看距離分析。

水平點距=水平有效長度/水平分辨率；點距=水平點距/0.866（cos300）；點距=最佳視距×最小分辨角。帶入可得：

水平有效距離=120英寸×（4/5）×2.54 cm=243.84 cm；

水平點距=243.84 cm/1024=0.238125 cm=2.38125 mm；點距=2.38125 mm/0.866（cos300）=2.750 mm；最佳視距=點距/最小分辨角=2.750 mm/（2.5×10-4rad）=11 m

可知，使用視頻投影儀觀看幕布，距離幕布11 m時，恰好能分辨投影儀在幕布顯示的點距，能較好地利用分辨率。

6 學校選擇大面積顯示設備初步建議

（1）選擇大面積液晶顯示設備時，可通過物理測量其長度和寬度是否準確，根據給出的點間距，估算物理分辨率是否和商家所提供的數據相同，檢驗其真實性。

（2）選擇大面積LED顯示設備時，根據其視距和人眼分辨本領推出能辨別的最小點間距，若選擇的LED顯示設備就無需再要求將點間距提高，從而使節省投入也能達到一定效果清晰度。

（3）在顯示設備面積已經確定的情況，根據人眼分辨本領，推算出其大面積顯示設備的分辨率，從而做到選擇有根據，選擇合適學校使用的顯示設備。

參考文獻

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