显示设备是视听工程中必不可少的视频设备。如何在工程设计中选择较适宜的显示设备,了解各种显示设备的特点是关键之一,当然还要综合考虑使用者需求、工程的各种客观条件以及投入经费等。
1 显示设备的类型
当前,视听工程中的显示设备主要有投影显示、平板显示和LED(Light-Emitting Diode,发光二极管)显示3大类型。它们在使用中,可以单屏使用,也可多屏拼接使用。
1.1投影显示
1.1.1投影方式
投影显示有正投影和背投影两种投影方式。
(1)正投影又称前投影,其投影机的安装位置和观众位于投影屏幕的同一侧,投影机发出的光线投射到屏幕,在屏幕上形成图像,然后通过反射到达观众的眼睛。正投影方式的历史很悠久,电影和幻灯就是正投影方式。正投影也是目前使用较广泛的投影显示方式,主要原因是其设备(投影机和屏幕)体积不大,却可以投影显示很大甚至是任意大的图像,而且,价格是各种大屏幕显示中较低的。
正投影较大的问题是:除了采用特殊屏幕,通常必须有效地控制环境光才能得到良好的图像质量。理想的正投影环境应当是基本全黑暗的环境,因为只要有任何投影以外的光照射到屏幕上,不论投影机的亮度有多高,图像的暗部细节也不可能得到正确的显示;也不论投影机的对比度有多高,实际图像对比度已大大降低。
正投影方式是电影院的较佳投影方式,因为电影院要求屏幕很大,而环境可以做到全黑暗。当然,如今投影的目的不仅仅是投影视频图像,也常常投影电脑信息,这时往往只要能看清显示的内容就可以了。即使投影视频,有时也不需要过分追求显示图像的暗部细节。因此,尽管正投影有对环境光要求高的固有缺陷,仍是目前视听工程中应用较广的投影方式。
(2)背投影又称后投影,其投影机的安装位置和观众分别位于投影屏幕的两侧,投影机发出的光线从一侧投射到屏幕,在屏幕上形成图像,然后透过屏幕透射到达观众的眼睛。由于观众看到的是直射光,因此环境光对图像的影响就很小,也就是说,即使背投的观看环境比较明亮,也能使图像暗部细节得到较好的显示。
然而,由于背投影方式在屏幕后方(也就是安装投影机的一侧)要有足够的空间提供必要的投影距离,而且这个空间还要基本全黑暗的环境,以免杂散光照射到投影屏幕影响图像的正常显示,这就在一定程度上限制了它的广泛应用。因此,背投比较适用于要求在较亮环境下显示优良图像并且空间宽裕的场合。
1.1.2投影技术
目前投影技术主要有液晶显示(LCD)和数字光处理(DLP)两种。
(1) LCD投影是透射式投影技术。目前LCD投影机基本都是3片式。白色光源经棱镜分解成红、绿、蓝3色光分别通过3片液晶再合成,由投影镜头投射成像。由于可以分别调整每个色彩通道的亮度和对比度,并且三色光几乎同时到达屏幕,因此,色彩还原比较真实鲜艳,色彩饱和度较高。
LCD投影机缺点是黑色层次不是很好,对比度也不易做得很高,因此,图像暗部细节表现较差。
LCD投影还有一个先天不足就是亮度损失问题。因为LCD投影机的液晶板每一个像素点上都有一个光开关管,使像素点之间要有一定的间隙,而光开关管不能透光,使光效降低和像素结构比较明显。
此外,LCD投影虽然色彩比较好,但液晶板容易老化出现偏色,3片LCD还存在一定的汇聚问题,可能影响图像的清晰度和色彩重现。
现在LCD开始使用微透镜阵列技术,可以提高传输效率、柔化像素格子而对图像的锐度基本没有影响,使LCD的像素结构感觉明显减少。
还有一种新型的反射式LCD投影技术LCOS,其光利用率大大提高,而且由于采用CMOS技术,很容易达到高分辨率。但由于LCOS生产难度大,导致芯片价格至今较高。
(2) DLP投影是反射式投影技术,是美国德州仪器公司的专利,其核心部件是DMD(数字微镜)芯片。目前,DLP投影机主要有单片式和3片式。
单片DLP投影机通过高速旋转的色轮将投影光源分解为红、绿、蓝3色光投射到DMD芯片,DMD芯片上对应每个像素是一个微小的镜片,信号控制镜片的开启和偏转,入射光经镜片反射后由投影镜头投射成像。
DLP投影机光效率高而且对比度高,因此,图像清晰锐利,暗部层次和细节表现丰富;同时它的响应速度快、信噪比高,像素结构不明显,图像还原真实自然;此外它的芯片寿命长,不易老化偏色;单片式DLP投影机还有体积重量小和不存在汇聚问题等特点。但由于单片DLP成像是通过旋转色轮将不同时段图像叠加而成,因此,在色彩表现上往往不如LCD投影机,并且有时可能产生“彩虹效应”。不过现在采用对色轮增加某些红、绿、蓝以外的颜色、增加色轮的段数和采用颜色的特殊排列等方法,使单片DLP投影机的色彩表现得到很大提高。
3片DLP投影机工作原理和3片LCD投影机差不多,只是用的反射式投影技术。3片DLP投影机不再需要用色轮,因此,就不存在色彩不太理想的问题,只是3片式DLP投影机价格比较昂贵。
目前DLP投影机以单片式为主,3片式DLP投影机一般只用在对亮度和色彩要求特别高的场合。
1.1.3投影屏幕
不论正投影还是背投影都必须通过屏幕才能显示图像。正投影采用反射方式,而背投影采用透射方式,因此两种投影方式所采用的屏幕也不一样。
(1)正投屏幕
正投影屏幕从材质上分,主要有白塑幕、玻珠幕、玻纤幕、软幕、金属幕和光学幕等几种,结构上还有透声幕。
白塑幕采用织物底布加表面涂层,特点是视角大,可达到120°左右,适合教室、会议室等观看人数较多的场所。白塑幕增益大多在1左右,基本没有提升投影图像的亮度,但由于现在投影机亮度越来越高,而白塑幕图像柔和、色彩自然、价格便宜和可清洗等特点,使它得到更多用户的选择。
玻珠幕采用织物底布,表面粘有细而均匀的玻璃珠,特点是增益高,可达3左右,但视角小,只有60° - 70°。正因为如此,要求观众眼睛的水平高度和投影机处于同等高
度为佳,所以适合台置投影机而不太适合吊装投影机。过去由于投影机亮度不是很高,常常需要利用玻珠幕的高增益来提高图像亮度和对比度。现在投影机亮度高了,且玻珠幕图像不够柔和、视角小、不适合吊装和久用玻珠易脱落等问题,其用户群有减少的趋势。
玻纤幕采用玻璃纤维底布加表面涂层,特点是视角大而又有一定增益,好的玻纤幕视角接近180°,而增益可达到1.3。玻纤幕表面平整,几乎不受气候影响,而且图像清晰细腻,自然真实,层次好,色彩还原好,具有优异的图像质量,因此特别适合影视厅等对视频要求高的场合。
软幕是由专用PVC材料压制成的幕布,无底布。它具有玻纤幕的优点而图像更柔和、通透、细腻,是目前质量较高的屏幕。由于没有底布支撑,所以只能做成画框幕或拉绳幕。
金属幕是在树脂基板上涂敷紧致细密的金属粉制成的高增益屏幕,有软幕和硬幕两种。金属幕增益一般为2-4,较高能达到8,视角一般在80°—120°。具备高对比度和较强的抗环境光干扰能力,可提供明亮、清晰、细腻和锐利的图像效果,并且易清洁。但金属幕价格较高,主要应用于大型会场、展厅等。 |