Примеры основных технологий отображения для видеостен

Видеостены. Сферы применения:

Видеостена или видеопанно как решение уже прочно вошло в мир профессиональных видеоинсталляций.

Применение данных элементов системы отображения в диспетчерских, на финансовых биржах, в пунктах управления, в залах заседаний и ситуационных центрах обусловлено необходимостью получения динамического изображения большого размера и высокой разрешающей способности на экране коллективного пользования.

В сфере телевидения видеостены используется при оформлении студий как красочный и удобный элемент отображения, который легко подстраивается под разные декорации или освещаемые события.

Уличные инсталляции используются в сфере DigitalSignage, т.е. цифровых рекламно-информационных сетей.

Основы построения видеостен. Состав системы отображения:

В общем случае видеостена – это полиэкран модульного типа. Именно принцип модульности позволяет собирать видеостены любого необходимого размера. Модули могут соединяться между собой сквозными цепями сигналов видео, управления, иногда, питания.

Однако для того, чтобы полиэкран мог выполнять свои функции, ему необходимы внешние цифровые и аналоговые источники информации, коммутационное оборудование, кабели, возможно отдельный ПК управления. Источником сигнала в простых инсталляциях может выступать видеокарта компьютера, ТВ-тюнер, видеокоммутаторы и т.п., подключенные напрямую к видеостене. В этом случае используется встроенный в модули масштабатор, выводящий единую картинку на всю плоскость видеостены.

Наиболее серьезные системы используют видеоконтроллеры, устройства способные захватывать различные типы аналоговых и цифровых сигналов в режиме реального времени и выводить их без задержек на несколько видеовыходов для получения сверхвысоких разрешений на видеостене «пиксель в пиксель» в многооконных режимах.

Видеоконтроллеры могут строиться на базе архитектуры ПК или на специализированных платформах. Последние принято считать более надежными, но сервера, например, Jupiter, Eyevis, Dexon, Vtron, Mitsubishi, Bliscom на базе компьютерной архитектуры достойно себя зарекомендовали и в ничем не уступают специализированным решениям.

С точки зрения захвата источников высоких разрешений возможен ряд промежуточных решений как то: захват источников по сети, используя потоковое кодирование, декодирование и вывод на полиэкран. Практически всеми графическими контроллерами для дополнительных захватов используется захват по VNC-протоколу через сеть. В случае сетевого захвата может возникать задержка до нескольких секунд, и частота кадров может падать до 3-4 кадров/с, вместо исходных 30 и более.

Для создания системы отображения высокого разрешения при ограниченном бюджете, возможным вариантом решения будет использование нескольких видеокарт известных мировых производителей. Здесь уже приходится всецело полагаться на корректность работы драйверов и фирменные технологии производителей.

Компания Matrox анонсировала относительно недорогую систему с 2 видеокартами с 8-портами Mini DisplayPort на каждой. Данная конфигурация позволяет получить систему из 16 мониторов.

У компании Nvidia, например, драйвера для профессиональных серий NVIDIA® Quadro и NVIDIA® NVS™ поддерживают до 32 мониторов в видеостене и технологию по объединению рабочих столов Mosaic.

Технология Eyefinity от конкурента – компании AMD позволяет реализовать 6 рабочих столов, впрочем, уже собрана система с 4 видеокартами и 24 выходами. AMD пока идет с опережением своего основного конкурента.

Однако надо иметь в виду, что бюджетные решения не всегда соответствуют заявленным спецификациям, есть много подводных камней. Например, на практике не удалось добиться полностью синхронной прорисовки изображения на всех видеовыходах систем из нескольких видеокарт NvidiaQuadro 450\420, NVS, т.е. есть небольшое запаздывание. Кроме того, при количестве мониторов более 9 наблюдается нехватка пропускной способности системной шины PCI-express при проигрывании видео и т.д.

В отличие от недорогих видеокарт, в видеоконтроллерах все видеовыходы синхронизированы, шина используется отдельная от системной и возможны конфигурации из нескольких десятков видеовыходов без потери производительности.

Основные технологии отображения информации для видеостен:

Технологии отображения для видеостен очень многообразны. Приведем лишь основные из них с упором на качество.

Проекционная технология.

Проекционные видеокубы довольно известны в среде специалистов. Однако на данном этапе известность этой технологии имеет негативные стороны в части высокой стоимости и неудобстве эксплуатации для потребителя по сравнению с другими системами.

Учитывая конкурентные преимущества альтернативных технологий, и, используя новые разработки в области проецирования, все известные производители Barco, Christie, Mitsubishi, Eyevis и другие наладили выпуск DLP-видеокубов с LED-лампой со сроком службы 60 000 часов, что в 8 раз больше, чем у проекционных модулей, имеющих источник света в виде ртутной лампы высокого давления (UHP лампы). Наиболее распространенные диагонали кубов, используемых в проектах, 50-67”, разрешение от 1024х768 до 1920x1200 , соотношения сторон: 4:3, 16:9, 16:10. Шов может быть от 1 до 3мм.

Рис.1 Видеостены на базе кубов обратной проекции

Проекторы.

Применение проекторов на базе двух основных технологий DLP и LСD позволяет получить видеостены большой площади и позволяет решить творческие задачи, например, на телевидении. Проекторы могут использоваться также в наружной видеопроекции на здания и для 3D-маппинга.

Для профессиональных применений более интересна DLP технология, т.к. не требует смены противопылевых фильтров.

Рис.2 Видеопроекция на здание

С точки зрения дальнейшего развития технологии интересны недавно появившиеся прототипы лазерных проекторов.

Революционными в эксплуатации стали безламповые полупроводниковые проекторы Casio. Гибридные лазерно-светодиодные приборы обладают средней яркостью в 4000ANSI, но не требуют расходных материалов (ламп и фильтров) и работают до 20 000 часов без ухудшения качества.

Бесшовные плазменные модули.

Бесшовные плазменные модули занимают свою нишу на рынке видеостен. С 2005 года технологию продвигает южнокорейская компания ORIONPDP. На данный момент, достигнут совокупный межмодульный шов в 1,9 мм для 42” плазменной панели.

Рис.3 Экран из бесшовных плазменных панелей ORIONOPM-4260 42” в конфигурации 3х3

Значительно позже, в 2010 году, южнокорейская компания LGElectronics вышла на рынок с 60” панелью. Панель стыкуется со швом в 2,8мм. В дальнейшем продвижением и производством панелей, используя плазменные матрицы LG, занялись компании-реселлеры.

Плазменные панели применяются на телевидении, в конференц-залах, отчасти в центрах управления. С учетом компактности, простоты обслуживания, долговечности и благодаря малому шву, плазменные модули все больше используются в сферах, где до этого применялись только видеокубы. Достоинствами панелей являются большой запас яркости в 1500Кд\м2 и стоимость, которая значительно ниже стоимости проекционных кубов.

Существенным недостатками является частота обновления в 60Гц, дискомфортная на светлых тонах, быстрое проявление эффектов послесвечения от длительных статических изображений. Таким образом, есть необходимость вести регулярную борьбу со статическими эффектами путем программного попиксельного сдвига, либо при помощи регулярных «тренировок» панелей. Цветовая калибровка необходима, рекомендуются колориметры компании Minolta.

Жидкокристаллические модули.

Жидкокристаллическая технология развивается значительными темпами. Широк и модельный ряд панелей от Samsung, LG, Eyevis, NEC, ORION, Mitsubishiи пр. на базе матриц от Samsung Electronics и LGE. ЖК-модули обладают достаточно комфортным швом, который у 46” панели составляет 5,9 мм, у 55” панели 5,5-5,7мм. Панель 46 " обладает большой информационной емкостью в 1920 х 1080 точек.

Рис.4 ЖК-экран из тонкошовных панелей ORIONOLM-5550 55” конфигурация 2х2

Дисплей от LG на базе ЖК-панелей 47” обладает межмодульным швом в 6,3мм и на данный момент проигрывает по этому показателю матрицам Samsung.

Цветовая калибровка чаще всего не требуется. ЖК-панели так же как и плазменные, подвержены эффектам от статических изображений, но проявляются они значительно медленнее. Методы борьбы аналогичны.

Большая информационная емкость и отсутствие мерцания способствуют все большему применению ЖК-видеостен в области систем контроля и управления.

ЖК-модули обладают неестественными оттенками и холодными цветами, что сдерживает их применение в телевизионных проектах.

Светодиодные экраны.

Светодиодная технология присутствует на рынке видеостен уже не один десяток лет. По типу установки светодиодные экраны делятся на внутренние и наружные.

Экраны для внутреннего применения наибольшей четкости строятся на базе SMD 3-in-1 (surface mount device– устройство с поверхностным монтажем) и более передовой технологии СОВ (chip on board).

Пока минимальный шаг диодов составляет 1,7мм, при котором разрешение квадратного метра составляет 576х576. Для применения в качестве экранов сверхвысокого разрешения информационной емкости LED- видеостен пока недостаточно.

КАРТИНКА

Рис. 5 Светодиодный экран на базе технологии SMD 3-in-1.

В уличном исполнении встречаются как SMD, так и традиционные RGB-экраны, состоящие из «трехточий» диодов красного, синего и зеленого цветов. Данный тип экранов обладает впечатляющей яркостью в 5000-8000 Кд\м2, позволяющей применять их на улице при ярком солнечном свете.

Устойчивость к внешней температуре и осадкам прочно закрепила за LED-экранами сферу наружных информационно-рекламных дисплеев. Удобство монтажа и неприхотливость позволяют широко использовать светодиодные экраны в концертных мероприятиях.

Интересен потребителям и такой тип экранов как светодиодная сетка, которая состоит из полос светодиодов отстоящих друг от друга на расстояние от 2 до 10 см и позволяет закрывать большие площади, при этом пропуская свет и дымовые эффекты.

Недавно появилась и новая сфера применения светодиодных экранов – фасадные светодиодные экраны. Фасад здания может закрываться гибкой светодиодной сеткой на каркасе. Также применяется и другая технология: стекло, используемое в здании будет состоять из двух слоев, оргстекла со встроенными SMD-диодами и непосредственно фасадного стекла здания. Наружный слой – прозрачный и закаленный – несет на себе нагрузку строительной конструкции. Внутренний слой со встроенными светодиодами может быть любого цвета, в зависимости от задумки архитекторов. При установке такого экрана поглощается менее 20% дневного света, что практически не снижает комфортность работы в здании.

Рис. 6 Медиа-фасад, Германия, Бонн, здание T-Mobile

• Выводы.

В среднесрочной перспективе развития технологий отображения информации для видеостен, наиболее интересной видится ЖК-технология, как наиболее доступная по цене. Шов у ЖК-видеостен будет постепенно уменьшаться, а информационная емкость и яркость расти.

Замедляет темпы разработок и ориентированность компаний-производителей ЖК-матриц на потребительский сектор, доходности и обороты в котором несоизмеримо выше.

Однако LED-технология также будет развиваться и наращивать свою информационную емкость. Возможно, более интересным станет применение OLED-технологии, которая должна стать дешевле и долговечнее и возможно выйдет на этот рынок в ближайшие 2-3 года.

Бесшовные плазменные экраны занимают свою нишу, но будут со временем частично вытесняться ЖК-экранами.

Видеокубы на данный момент являются достаточно дорогим решением, с пока неоспоримой устойчивостью к статическому изображению. Тем не менее, почувствовав потребность рынка в более доступных решениях, практически все производители видеокубов освоили производство ЖК-видеостен.

• Таблица сравнения бесшовных модулей высокого разрешения: