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音视频设备与系统工程课程系列:1-6视频显示设备的分类和特点-星空体育股份有限公司
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音视频设备与系统工程课程系列:1-6视频显示设备的分类和特点

作者:小编 发布时间:2024-12-09 点击:

  

音视频设备与系统工程课程系列:1-6视频显示设备的分类和特点(图1)

  接下来,我们为大家介绍阴极射线管监视器(CRT)、液晶显示器(LCD)、等离子显示 器(PDP)、发光二极管显示屏(LCD)、有机发光二极管显示屏(OLED)。 (一)阴极射线管 监视器(CRT)

  LED 显示屏(LED Display panel)是由 LED(Light Emitting Diode,发光二极管)器 件阵列组成的显示屏幕,用于在计算机控制下显示文字、文本、图形、图像、动画、行情等 各种信息以及电视、录像等视频信号。LED 显示屏是集光电子技术、微电子技术、计算机技 术、信息处理技术和视频技术于一体的高科技产品,近年广泛应用于车站、码头、电信、银 行、金融和证券市场、广场广告展播和体育场馆、会议展览及娱乐 演出等场合。从专业的角 度上看,LED 视频显示系统就是由很多像素组成的显示屏,每个像素必须由至少三个 LED 器 件组成,每个 LED 器件分别对应红、绿、蓝三基色。这三个主要的像素单元组合在一起,产 生了各种其他颜色。

  由于直显型视频显示设备是自身发光,所以通常其亮度较高,可以在外界光线较强的环 境中使用,技术成熟,价格低廉,但在重放大尺寸图像方面不如投影型显示设备(如 100 英寸以上,LED 显示屏除外),在显示同样尺寸画面的条件下,直线型视频显示设备的造价 通常高于投影型视频显示设备的造价。 二、投影型视频显 示设备的基本特点

  1. 电视制式:PAL、CCIR15625 行/秒,50 场/秒; 2. 水平中心清晰度:一般要求大于等于 450TV 线. 视频输入/输出:

  PDP 具有超薄(约 8cm)、重量轻、高分辨率、高对比度、亮色均匀、不会因磁场影响 产生色彩、几何失真及噪声小等优势。此外。由于每一像素均为独 立发光源,配上高科技的 玻璃屏使之还具有视角宽(170 度)、画效种类多、色温可变、无 X 线辐射等环保特性。PDP 的主要缺点是画面略有颗粒感,不适合精细显示,耗电偏大。目前 PDP 正由家庭领域逐步进 入 AV 领域,主要用于小型会议室作显示屏或大、中型会议室作辅助显示屏,需要大面积显 示图像时,可将多台 PDP 组成拼图或拼墙后使用。 (四)发光二极管 显示屏(LED)

  液晶板由一排排整齐设置的液晶显示单元构成,一个液晶板有几百万个像素单元,每个 像素单元有 R、G、B 三个小的单元构成。液晶体的主要特点是在外加电压的作用下其透光性 会发生很大的变化(当光束通过液晶层时,液晶体会呈不规则扭转形状,就像一个个闸门, 选择光线穿透与否)。如果使控制液晶单元各电极的电压按照电视图像的规律变化,在背部 光源的照射下,从前面观看就会有电视图像出现。液晶体本身不发光,液晶板的背部设有一 个矩形平面光源,在图像信号电压的作用下,液晶板上不同部位的透光性不同。 (三)等离子体显 示屏(PDP)

  阴极射线管监视器(Cathode-Ray Tube Monitor)亦称为阴极射线管显示器(Cathode-Ray Tube Display),简称 CRT 监视器,由阴极射线管(Cathode-Ray Tube CRT)和相应的电子 电路组成,是出现最早,人们最为熟悉的视频显示设备,包括家庭和单位使用的电视机和安 防监控等专业场合使用的监视器等。CRT 主要由五部分组成 :电子枪,偏转线圈,荫罩 , 荧光粉层及玻 璃外壳,具有可视角度 大、无坏点、色 彩还原度高、色度均匀 、可调节 的多分辨率模式、响应时间极短等 LCD 显示器难以超越的优点,但存在体积大,重量重,耗 电量多的缺点。

  LED 显示屏的优点: 1. 亮度高,屏幕视角大,室内屏幕视角大于 160 度,室外屏幕视角达 110 度; 2. LED 显示屏具有重量轻、薄、可显示弯曲面等优点,像素间距可达到 3mm; 3. 使用寿命长,可达 10 万小时以上,维护成本低; 4. 能实现无缝连接。 (五)有机发光二 极管显示屏(OLED) OLED,即有机 发光二极管(Organic Light-Emitting Diode), 具备轻薄、省电 等特性,该 显示设备多用于 MP3 播放器、3G 手机 、GPS 以及消费类电子 产品。但有机 发光显示技术 存在寿命短、屏幕大型化难等不 足。 四、投影型视频显 示设备 (一)CRT 投影机 CRT 投影机又名三枪投影机,主要由三个 CRT 管组成。为使 CRT 管在屏幕上显示图像信 息,CRT 投影机把输入的信号源分解到 R(红)、G(绿)、B(蓝)三个 CRT 管的荧光屏上,经高 压和投影光学系统放大后投影到屏幕上。CRT 显示器和 CRT 投影机基本成像原理是一样的, 所不同的是 CRT 显示器自身发光显示图像,而 CRT 投影机本身不直接显示图像,而是通过投 影管等一类器件加上专用的光学系统(施密特透镜)将图像投射到屏幕上观看。 由于 CRT 投影机体积大、亮度低、全屏均匀性不高,使用中需要严格控制环境亮度,目 前已逐渐被 LCD 投影机逐渐取代。 (二)LCD 投影机 LCD 投影机的基本原理是利用液晶的光电效应,即液晶分子的排列 在电场作用下发 生变化,影响其液晶元件( 光阀)的透光率或反 射率,从而影响它的光学性质,产生 具有不同灰度 层次及颜色的图像, 再将此元件上形成的图像用投影光学系统放大后投射 到屏幕。液晶光阀是能够在二元平面内控制各空间位置的光学特征(透过、反射、相位、散 射、衍射、折射、吸收等)的元件。一般来说,光阀(Light Valve)是使光线通过或切断, 亦或调制光线的元件(光的阀门),也叫空间光调制器(Spatial Light Modulator)。 LCD 投 影机最高支持分辨率可以达到 1600×1200,具有很高的亮度和 高保真的图 像色彩 ,可以方便地接入各种视频信 号,体积小,重 量轻,便于携带 ,是当前投影市 场的主流设备 。LCD 投影机的生产厂家 主要为日韩厂商,主要有松下 、Sony、Epson、 N E C、 三 洋 和 三 菱 等 。 (三)DLP 投影机 数字光学处理(Digital Light Process , DLP)投影机亦称为光开关式投影机,其核 心是数字式微反射镜器件(Digital Micromirror Device, DMD),将微小镜片配置成阵列, 每个镜片代表 一个像素,每一个小反射镜 都具有独立控制光线的开关能力 。小反射镜 反射光线的角 度受视频信号控制,视频信 号受数字光处理器 DLP 调制 ,把视频信号调 制成等幅的脉 宽调制信号,用脉冲宽度 大小来控制小反射镜开 、关光路的时间,之后 , 光线再经过合 成获得彩色图像,再通过透镜将 图像放大投影显示出大画面。

  目前,CRT 彩色监视器除用于各类安防和闭路电视监控系列外,还大量用于电视摄影机、 电视演播厅、视频会议厅、误乐场所和指挥监控中心等场合。精密型 CRT 彩色电视监控器的

  LCD (Liquid Crystal Display)是由液晶显示元件和相应的电子电路组成,LCD 的 显示元件是液晶。液晶是一种介于固态和液体之间,具有规则性分子排列的有机化合物,加 电或受热后会呈现透明的液体状态。液晶分为活性液晶和非活性液晶两大类:非活性液晶反 射光线,可制成反射型液晶器件,用于液晶平板电视、笔记本式计 算机等;活性液晶具有透 光性,可制成液晶板,用于 LCD 投影机。LCD 可分为扭曲向列型(TN-LCD)、超扭曲向列型 (STN-LCD)、薄膜晶体管(TFT-LCD)等几种,现在笔记本电脑上和绝大多数桌面型 LCD 都是 TFT-LCD,它已经成为目前液晶显示器的主要发展方向。LCD 的主要优点是功耗低、体 积小、重量轻、超薄、超精细等;主要缺点是在大尺寸的制造工艺上难度较大,视角窄,最 佳观看角度为屏幕正面。

  目前,视频显示设备主要分为直显型和投影型两大类,直显型显示设备的主要特征是在 其自身所配置的屏幕上直接显示图像,例如阴极射线管(CRT)显示器、液晶显示器(LCD)、 等离子显示屏(PDP)、有机发光二极管(OLED)显示屏、发光二极管(LED)显示屏等;投影 型显示设备的主要特征是本身不直接显示图像,通过投影管、液晶板等一类器件加上专门的 光学系统,将图像投射到特定的屏幕上以供观看,例如 CTR 投影机、液晶投影机、硅基液晶 (LCoS)投影机、数字光学处理(DLP)投影机、ILA 光阀投影机等,当前常见的有 CRT 投影 机、LCD 投影机和 DLP 投影机等。 一、直显型视频显 示设备的基本特点

  等离子体显示屏(Plasma Display Panel,PDP)是由等离子体显示元件和相应的电子电 路组成,是继阴极射线 管(CRT)和液晶 屏(LCD)之后利 用气体放电的一种显示技术。

  等离子体显示 元件由相距 几百微米 的两块玻璃 板间按规 则要求排列 大量独立 的等离子 密封腔组成。每个等离子腔都充有惰性气体,并且上下加有电极,当对电极施加一定电压时, 在电极间产生放电过程,形成真空紫外光,激励密封腔内的 R、G、B 三基色荧光粉发光。等 离子彩色显示单元是将一个像素单元分割为三个小的单元,并在单元内分别涂上 R、G、B 三色荧光粉,每一组所发的光就是 R、G、B 三色光合成的效果,大量等离子单元的明暗和变 化组合成各种灰度和色彩的图像。

  CRT(阴极射线 管)显示器的核心 部件是 CRT 显像管,其工作原 理和我们家中电视 机的显像管基 本一样,我们可以把它看作是一 个图像更加精细的电视机。经 典的 CRT 显像管使用电 子枪发射高速电子,经 过垂直和水平的偏转线圈控制高 速电子的偏转角 度,最后高速 电子击打屏幕上的磷光物质(荧 光粉)使其发光, 电子束在偏转线圈产 生的磁场作用下,可以控制其射向荧光屏的指定位置,电子束打在荧光屏上后会形成一个发 光点,若干个发光点就可以组成图象。RGB 三色荧光点被不同强度的电子束击中,就会产生 各种色彩,通过控制电子束的强弱和通断,则可以形成各种绚丽多彩的画面。彩色显 像管 屏幕上的每一个像素点都由红、绿、蓝三种涂料组合而成,由三束电子束分别激活这三种 颜色的磷光涂 料,以不同强度的电子 束调节三种颜色的明暗程度就可 得到所需的颜色 , 这非常类似于 绘画时的调色过程。倘若电 子束瞄准得不够精确,就可 能会打到邻近的 磷光涂层 ,这样就会产生不正确的颜色或 轻微的重像,因此必须对电 子束进行更加精 确的控制。

  DLP 投 影机主要分为单片 DMD 机(主要应用在便携式投影产品 )、两片 DMD 机(应 用于大型拼接 显示墙)、三片 DMD 机(应用于超高亮 度投影机),生 产厂家主要为欧 美厂商,如 ASK、惠普、丽讯等。

  1. 单片式 DLP 投影机 DLP 能 够产生色彩是由于放在光源路径 上的滤色轮(由红、绿、蓝群组成),光 源发出的光通 过汇聚透镜到滤色轮产生 RGB 三 基色, 这个滤色轮以 60 转/秒以上(120 转)的速度在旋转着,这样就能保证光源发射出来的白色光变成红绿蓝三色光循环出现在 D MD 微镜的芯片表面上。当其中某一种颜色的光投射到 DMD 微镜芯片的表面后,DMD 芯片上的 所有微镜,根据自身对应的像素中该颜色的数量,决定了其对这种色光处于开位置的次数, 也即决定了反射后通过投影镜头投射到屏幕上的光的数量。当其他颜色的光依次照射到 DMD 表面时,DMD 表面中的所有微镜将极快地重复上面的动作(5000 次/秒 )反射 入射光 ,最 终表现出来的结果就是在投影屏幕上出现彩色的投影图像(配图)。 2. 三片式 DLP 投影机 三片 DLP 投影机的工作原理与单片、两片投影机的原理不同,三片 DLP 投影机中没有 采用滤色轮,而是将白光通过棱镜 系统分成红、绿 、蓝三原色,使用三个 DMD,一个 D MD 对应一种原色,来 自每一原色的光可直接连续地投 射到它自己的 DMD 上, 每一片 D MD 分别直接反射红绿蓝中的一种颜色,然后将红、绿、蓝三种颜色分别投射到投影屏幕上, 这样使得更多的光线到达屏幕,能得到较高的光利用率和图像质量。一般来说,三片投 影 系统通常用在 超大屏幕和高亮度应用领域。 (四)LCoS 投影机 LCoS(Liquid Crystal on Silicon,硅基液晶),是一种采用有源点阵反射式液晶显示 技术,可以看作是取 LCD 和 DLP 两家之长的改良型技术,它的基本原理与 LCD 技术相似,区 别在于它利用的是与 DLP 相似的反射式架构。与透过型投影机(LCD)相比,反射性投影器 件的性能更加优越,具有高解析度、高亮度、及低成本的优势和潜 力,但由于光学系统技术 复杂,还处于初期阶段,目前市场占有份额不及 LCD 和 DLP 投影机,可发展潜力巨大。 LCoS 投影机分为单板式和三板式两种,单板式常用于廉价民用,三板式用于专业及高 端民用。三片式 LCOS 投影机是目前市场采取的主要方式,一般以 UHP 灯泡为光源(Ultra High Pressure,超高压汞灯泡,寿命标称 6000 小时),从光源射出的光线通过红、蓝、绿三色光 的分光光路,分离后的红、绿、蓝三原色光束分别经过偏振光分离器(PBS)再投射入到三 片对应的 LCOS 面板进行反射调制,然后通过棱镜对各色光线进行合成并通过透镜投影到屏 幕上(配图 P102)。 (五)D-ILA 投影机 D-ILA(Direct-Drive Image Light Amplifier,直接驱动图像光源放大器)技术具有 高分辨率和高对比度的优势,通常用于特大图像的显示(400 英寸),D-ILA 技术的核心部 件 3.3cm(1.3 英寸)液晶板,标称分辨率达到了 QXGA(2048×1535)。星空体育官方网站星空体育官方网站

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