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基于LED小間距顯示屏的空管模擬系統(tǒng)顯示方案設(shè)計(jì)

來源:數(shù)字音視工程網(wǎng)        編輯:marie145    2017-04-17 16:15:33     加入收藏

基于LED小間距顯示屏的空管模擬系統(tǒng)顯示方案設(shè)計(jì)作者姓名:游勝強(qiáng)作者單位:阿爾泰顯示技術(shù)有限公司時(shí)間:2017年3月16日目錄前言...4一:方案概述...51:需求...

  前言

  近期機(jī)場(chǎng)安全事故頻發(fā),光上海就發(fā)生了2起因空管指揮失誤導(dǎo)致的機(jī)場(chǎng)事故,所以空管的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性對(duì)整個(gè)機(jī)場(chǎng)安全運(yùn)行起到非常關(guān)鍵的作用。

  空中交管指揮是機(jī)場(chǎng)的大腦,主要由塔臺(tái),進(jìn)近,區(qū)調(diào),飛服組成,塔臺(tái)主要負(fù)責(zé)控制飛機(jī)的地面滑行和指揮飛機(jī)起降,有空中交警之稱,而空中指揮不比地面,機(jī)場(chǎng)建設(shè)成本高昂,所以對(duì)機(jī)場(chǎng)設(shè)施的合理重復(fù)利用是空管的重點(diǎn),而在塔臺(tái)里面實(shí)際操作的空管人員更是整個(gè)機(jī)場(chǎng)管控和飛行安全關(guān)鍵,一天幾百架次的飛機(jī)從一條或2條跑道上進(jìn)行高速起飛降落,只要出一點(diǎn)事,就有可能是機(jī)毀人亡的大事, 因此空管人員業(yè)務(wù)的熟練和應(yīng)急情況的快速反應(yīng)成為整個(gè)機(jī)場(chǎng)有序安全運(yùn)行的根本,

  如何快速的讓空管人員熟悉空中交管指揮系統(tǒng),可以無縫對(duì)接機(jī)場(chǎng)塔臺(tái)實(shí)景情況,成為了空中交管模擬系統(tǒng)中的關(guān)鍵,只有場(chǎng)景越真實(shí),才能讓空管人員更快積累經(jīng)驗(yàn),人工模擬各項(xiàng)機(jī)場(chǎng)突發(fā)險(xiǎn)情,可以快速的鍛煉空管人員,提高空中交管指揮的安全性和高效性,漸少或杜絕威脅飛行安全事故發(fā)生。

  本方案以我司去年在華東某空中交通管制模擬訓(xùn)練系統(tǒng)項(xiàng)目實(shí)施過程的設(shè)計(jì)方案和施工過程為依據(jù)進(jìn)行闡述。

  一:方案概述

  1:需求分析

基于LED小間距顯示屏的空管模擬系統(tǒng)顯示方案設(shè)計(jì)

   1 :塔臺(tái)外景

基于LED小間距顯示屏的空管模擬系統(tǒng)顯示方案設(shè)計(jì)

   2 :塔臺(tái)內(nèi)景

  如上2張圖片所示,機(jī)場(chǎng)塔臺(tái)因?qū)σ曇暗囊筝^高,所以塔臺(tái)指揮一般是360°環(huán)形透明狀態(tài),即人站在塔臺(tái)里面可以看到機(jī)場(chǎng)的所有情況,從真實(shí)再現(xiàn)場(chǎng)景的角度出發(fā),即需要建成一個(gè)360°環(huán)形的顯示屏幕來模擬機(jī)場(chǎng)實(shí)時(shí)場(chǎng)景顯示信息。

  而1比1建造一個(gè)真實(shí)的塔臺(tái)成本太高,且實(shí)用性不大,例如本次項(xiàng)目實(shí)際的建設(shè)地點(diǎn)為客戶一樓的會(huì)議室改建,不同于機(jī)場(chǎng)實(shí)際塔臺(tái),空管人員可以乘垂直電梯進(jìn)出,所以需要360°環(huán)形屏幕中有一個(gè)門型裝置,可以打開和關(guān)閉,且不能影響整體的顯示。

基于LED小間距顯示屏的空管模擬系統(tǒng)顯示方案設(shè)計(jì)

  圖3:項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)模擬系統(tǒng)放置平面圖

  2:設(shè)計(jì)原則

  本方案全彩LED顯示系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本指導(dǎo)思想和原則是:統(tǒng)籌規(guī)劃,以需求為導(dǎo)向,以應(yīng)用促建設(shè),同時(shí)考慮高起點(diǎn)、高度集成、實(shí)用性與先進(jìn)性相結(jié)合,具有安全性、易用性,前瞻性。

  以需求為第一出發(fā)點(diǎn): 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)核心就是提供全方位、方便、快捷多媒體信息發(fā)布的服務(wù)。

  高起點(diǎn): 即先進(jìn)性,系統(tǒng)采用的硬件設(shè)備應(yīng)是目前世界上較為先進(jìn)的設(shè)備,能夠滿足業(yè)務(wù)和應(yīng)用的發(fā)展需要。軟件設(shè)計(jì)上應(yīng)著眼于超前打算,綜合利用,有較長(zhǎng)的使用周期。

  高度集成: 將計(jì)算機(jī)處理、全彩色LED顯示屏通信、視像顯示以及所有信息處理集成在統(tǒng)一的平臺(tái)上同步、集中控制,各功能子系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)同步聯(lián)動(dòng)。并可通過強(qiáng)大的通用接口,將原有顯示屏系統(tǒng)掛接進(jìn)來,實(shí)現(xiàn)同步控制,提供了一個(gè)高度集成、同步控制的戶外顯示應(yīng)用系統(tǒng)。

  系統(tǒng)化的設(shè)計(jì): 突破傳統(tǒng)設(shè)計(jì)慣式,運(yùn)用LED顯示技術(shù)的科技內(nèi)涵,結(jié)合行業(yè)特色,對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行完善的細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)。

  實(shí)用性與先進(jìn)性相結(jié)合: 系統(tǒng)的各種設(shè)備及軟件系統(tǒng)應(yīng)講求實(shí)用,滿足現(xiàn)有的應(yīng)用需求,并對(duì)未來需求提供良好的擴(kuò)展能力。

  安全性: 充分考慮系統(tǒng)對(duì)信息安全的需求,保證各類信息安全可靠運(yùn)行。設(shè)計(jì)時(shí)各部分關(guān)鍵線路、設(shè)備、數(shù)據(jù)均采用相應(yīng)的技術(shù)措施。

  易用性: 充分滿足用戶的功能要求,易于操作,保證系統(tǒng)信息處理、傳遞安全,可靠,準(zhǔn)確。

  前瞻性: 即系統(tǒng)具有可擴(kuò)展性并適度超前。采用的硬件設(shè)備和軟件系統(tǒng)應(yīng)具有足夠的擴(kuò)展接口、支持相應(yīng)的協(xié)議和升級(jí)能力。同時(shí),由于當(dāng)前顯示技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展十分迅速,而隨著應(yīng)用的不斷增長(zhǎng),對(duì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)資源(包括速度、容量、網(wǎng)絡(luò))的要求會(huì)越來越大。因此,本系統(tǒng)在保證技術(shù)先進(jìn)性的基礎(chǔ)上適度超前。

  3:設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)

  本項(xiàng)目顯示系統(tǒng)設(shè)計(jì)遵循以下原則:

  《LED顯示屏通用規(guī)范》SJ/T 11141-2003

  《LED顯示屏測(cè)試方法》SJ/T 11281-2003

  《中國(guó)電氣裝置安裝工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》GBJ232-82

  《微型數(shù)字電子計(jì)算機(jī)通用技術(shù)條件》GBJ98113-88

  《總線局域域標(biāo)準(zhǔn)》IEEE802.3

  《環(huán)型局域域標(biāo)準(zhǔn)》IEEE802.3

  《建筑與建筑綜合布線系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)規(guī)范》CECS 72.95

  《藍(lán)皮書K11建議“過電壓和過電流防護(hù)的原則”》CCITT

  《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50057-94

  《通信電路和通信設(shè)備的防雷手冊(cè)》CCITT

  《計(jì)算機(jī)通訊技術(shù)條件》GB9813-88

  《信息技術(shù)設(shè)備的安全》GB4943-95

  符合最新版中國(guó)電磁兼容性(EMC)標(biāo)準(zhǔn)要求

  《電力子操作工作站機(jī)房設(shè)計(jì)規(guī)范》  GB50174-93

  《國(guó)際串行通訊標(biāo)準(zhǔn)》  EIARS-232-C

  《工業(yè)操作工作站系統(tǒng)安裝環(huán)境條件》  ZBN18-001

  《UTP電纜芯線定義》  EIA/TIA-T568B

  《電磁兼容》  GB/T17626

  《工業(yè)與民用電力裝置的接地設(shè)計(jì)規(guī)范》GBJ65-88

  《遠(yuǎn)動(dòng)設(shè)備及系統(tǒng)工作條件環(huán)境條件和電源》  GB/T 15153-94

  《計(jì)算機(jī)信息系統(tǒng)安全保護(hù)等級(jí)劃分準(zhǔn)則》   GB17859-1999

  國(guó)際電信聯(lián)盟有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)  ITU-T

  國(guó)際電氣與電子工程師學(xué)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)  IEEE

  《標(biāo)志用公共信息圖形符號(hào)/通用符號(hào)》  GB/T10001.1—200

  通信行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《電信專業(yè)房屋設(shè)計(jì)規(guī)范》

  《計(jì)算機(jī)信息系統(tǒng)防雷保安器》  GB173-1998

  《建筑電氣設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》  JDJ16-83

  《電氣裝置安裝工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》  GBJ232-82

  《電氣裝置件暗裝用、調(diào)整板和接線盒》  GB1245-87

  《電氣裝置安裝工程 接地裝置施工及驗(yàn)收規(guī)范》  GB50169-92

  《計(jì)算機(jī)機(jī)房設(shè)計(jì)規(guī)范》  GB50174-93

  《低壓配電設(shè)計(jì)規(guī)范》  GB50054-95

  《建筑與建筑群綜合布線系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)規(guī)范》  CECS72:97

  《智能建筑設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》  DBJ08-47-95

  二:系統(tǒng)設(shè)計(jì)

  2.1設(shè)計(jì)需求

  Ø  要求可以完整點(diǎn)對(duì)點(diǎn)顯示9個(gè)1080P的圖像畫面。

  Ø  9個(gè)1080P組成一整幅圖像,即總分辨率為9*1920點(diǎn)寬,1080點(diǎn)高。

  Ø  整個(gè)畫面無顏色,亮度差異,無明顯縫隙,相鄰2路1080P顯示無撕裂

  Ø  顯示屏幕為環(huán)形360°內(nèi)弧顯示

  Ø  施工完成后內(nèi)弧直徑為9.0m-9.5m。

  Ø  通道側(cè)必須有可打開和關(guān)閉的門,且開門和關(guān)門不影響顯示。

  Ø  產(chǎn)品必須采取無噪聲設(shè)計(jì),即在環(huán)形操作臺(tái)處聽不見屏工作聲音

  Ø  屏幕支持廣播級(jí)色域調(diào)整,可以真實(shí)還原物體實(shí)際顏色。

  2.2 詳細(xì)設(shè)計(jì)說明

  2.2.1 產(chǎn)品選型

  實(shí)際內(nèi)弧半徑很小,要做到很好的觀看效果DLP和LCD由于其產(chǎn)品尺寸大,無法實(shí)現(xiàn)360°環(huán)形效果,所以只能選用投影機(jī)和LED小間距屏,但是投影機(jī)處理環(huán)形融合時(shí)的融合帶和梯型融合算法會(huì)導(dǎo)致圖像色彩失真和變形,因此最終選定使用LED小間距顯示屏為本次項(xiàng)目的顯示產(chǎn)品。

基于LED小間距顯示屏的空管模擬系統(tǒng)顯示方案設(shè)計(jì)

   4 :弧形效果對(duì)比圖

  選用小間距LED顯示屏作為顯示終端,則需要考慮2個(gè)設(shè)計(jì)需求,一個(gè)是360°環(huán)形屏幕需要點(diǎn)對(duì)點(diǎn)顯示9個(gè)1080P,即總的橫向點(diǎn)數(shù)為17280*1080,一個(gè)是完成后的內(nèi)弧直為9米至9.5米,依據(jù)GB50464—2008,LED視頻顯示屏系統(tǒng)的安裝現(xiàn)場(chǎng)視距要求,選擇1.667mm作為本案的LED小間距顯示屏的像素間距,通過周長(zhǎng)與模組夾角CAD模擬結(jié)果,選用400X300壓鑄鋁箱體產(chǎn)品為本次LED小間距顯示屏的最小安裝單元。

基于LED小間距顯示屏的空管模擬系統(tǒng)顯示方案設(shè)計(jì)

  圖5:CAD弧形模擬圖

  2.2.2 系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)

  本案的場(chǎng)景模擬是通過三維圖像實(shí)現(xiàn)的,人工采集機(jī)場(chǎng)周邊的地形圖像信息,加入機(jī)場(chǎng)航班飛行信息組成空管真實(shí)場(chǎng)景模擬,通過服務(wù)器管控9臺(tái)工作站輸出矢量三維圖像信息至大屏,為了保證9臺(tái)工作站組成的圖像信息完整性,采用北京小鳥科技的小間距LED顯示屏專用拼接器,使每個(gè)1080P顯示單元的同步性控制在0.1ms以內(nèi)。

基于LED小間距顯示屏的空管模擬系統(tǒng)顯示方案設(shè)計(jì)

   6 :系統(tǒng)拓?fù)鋱D

基于LED小間距顯示屏的空管模擬系統(tǒng)顯示方案設(shè)計(jì)

  圖七:實(shí)際調(diào)試顯示圖

  2.2.3 開關(guān)門設(shè)計(jì)

  此項(xiàng)設(shè)計(jì)是整個(gè)方案的難點(diǎn),要做到開門和關(guān)門不能影響顯示效果,而且門關(guān)上后四周的縫隙必須要達(dá)到與周圍LED屏幕一樣,即看不出有門在此,所以如何開門和關(guān)門成為此案的焦點(diǎn),客戶要求重點(diǎn)闡述開關(guān)門方案設(shè)計(jì),

基于LED小間距顯示屏的空管模擬系統(tǒng)顯示方案設(shè)計(jì)

基于LED小間距顯示屏的空管模擬系統(tǒng)顯示方案設(shè)計(jì)

基于LED小間距顯示屏的空管模擬系統(tǒng)顯示方案設(shè)計(jì)

  如上述3個(gè)方案圖所示,內(nèi)弧LED屏的橫截面是梯形的,單純使用鉸鏈?zhǔn)介T開合時(shí)間一長(zhǎng)精度無法保證,移動(dòng)式門對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的鋼結(jié)構(gòu)要求很高,所以結(jié)合二者的優(yōu)缺點(diǎn),采用移動(dòng)加鉸鏈雙控制的設(shè)計(jì),梯形門的移入,移出采用高精度的電動(dòng)馬達(dá),行程小,精度易于控制,轉(zhuǎn)向則采用大功率電動(dòng)馬達(dá),此轉(zhuǎn)向?qū)鹊目紤]可以不考慮LED屏的縫隙,只考慮和移動(dòng)馬達(dá)直接的銜接精度,這樣整個(gè)方案分工明確,易于實(shí)現(xiàn),實(shí)施后的顯示效果很好。

基于LED小間距顯示屏的空管模擬系統(tǒng)顯示方案設(shè)計(jì)

基于LED小間距顯示屏的空管模擬系統(tǒng)顯示方案設(shè)計(jì)

   8 :合上門后的效果

  三:阿爾泰 LED小間距產(chǎn)品的優(yōu)勢(shì)

  高密度、小間距LED無縫拼接大屏幕顯示系統(tǒng)是一個(gè)用于數(shù)字化媒體內(nèi)容發(fā)布與播出的專業(yè)系統(tǒng),它的大空間、大畫面、大縱深、大境界的特點(diǎn)是其他顯示設(shè)備均無法實(shí)現(xiàn)的。其卓越表現(xiàn)完全通過高質(zhì)量、高技術(shù)含量、高可靠性達(dá)成的,先進(jìn)的硬件組合配以優(yōu)化的軟件資源,能夠讓大屏幕展示各種信息,其傳達(dá)信息更有效,產(chǎn)品、服務(wù)、活動(dòng)或任何營(yíng)銷溝通的內(nèi)容更加具吸引力,極具商業(yè)價(jià)值與可靠的實(shí)用主義特征。

  高密度、小間距LED無縫拼接大屏幕的出現(xiàn),彌補(bǔ)了LCD電視、投影機(jī)在亮度、尺寸、節(jié)能、防護(hù)效果上的不足,在最直觀的畫面上,又省去了拼接縫和黑框的問題,極大地提高了可視區(qū)域和觀感。

  同時(shí)高密度、小間距LED無縫拼接大屏幕又區(qū)別于市場(chǎng)上一般的LED顯示屏,具有高密度發(fā)光點(diǎn),黑表面LED具有的高對(duì)比度,視頻處理更高級(jí)、呈現(xiàn)效果更多樣等特點(diǎn)。

  3.1 高可靠性

  雙冗余電源供電 :?jiǎn)卧潴w采用雙冗余電源供電方式,在某一路供電電源故障的情況下,依然可以保證箱體正常運(yùn)行,從而保證箱體供電的安全性。

  雙路信號(hào)熱備份 :?jiǎn)卧潴w采用雙路信號(hào)熱備份輸入方式,各單元箱體控制模塊會(huì)自動(dòng)檢測(cè)兩路輸入信號(hào)完整性,在主輸入信號(hào)完整性良好的情況下,系統(tǒng)默認(rèn)將主輸入作為輸入源,當(dāng)主輸入信號(hào)不完整或信號(hào)故障則系統(tǒng)自動(dòng)切換至備輸入信號(hào),切換時(shí)間<0.5秒。

  信號(hào)回傳機(jī)制 :箱體具備完整的信號(hào)回傳機(jī)制,單元箱體當(dāng)前運(yùn)行的所有狀態(tài)均可回傳至上位機(jī),包括箱體當(dāng)前的運(yùn)行溫度、參數(shù)設(shè)置、電源工作狀態(tài)、信號(hào)線工作狀態(tài)等等。上位機(jī)軟件在采集到回傳信息后,通過軟件以圖片或信息的形式呈現(xiàn)給用戶,這樣用戶便可實(shí)時(shí)監(jiān)控屏體的運(yùn)行狀態(tài),如果屏體異常,軟件自動(dòng)報(bào)警,以提示用戶采取措施,另外,所有回傳信息均會(huì)生成日志,并自動(dòng)保存,以便用戶需要時(shí)查看。

  3.2 真正無縫拼接技術(shù)

  拼接大屏幕顯示技術(shù)在最大限度滿足客戶需求同時(shí),一直無法避免邊框的影響,在目前最新的超窄邊DID專業(yè)液晶屏,拼接后的拼縫依然沒能達(dá)到客戶的無縫拼縫要求,正因?yàn)檫@樣,所有拼接屏廠家一直致力于此的研究,但是因?yàn)橄炔蛔阋廊粺o法如愿。得益于LED顯示大屏幕無縫拼接這一先天優(yōu)勢(shì),阿爾泰多年來一直致力于高密度小間距LED無縫拼接大屏幕產(chǎn)品的開發(fā)與運(yùn)用。

基于LED小間距顯示屏的空管模擬系統(tǒng)顯示方案設(shè)計(jì)

  LED屏幕可以任意方向、任意尺寸、任意造型拼接,畫面均勻一致,受眾范圍更廣,真正無縫拼接屏。特別是用在監(jiān)控背景墻或演出舞臺(tái)背景屏幕的情況下,無縫屏幕的優(yōu)點(diǎn)更加明顯,圖像畫面任意分割,可以接收多路輸入信號(hào),同時(shí)顯示在屏幕上,且畫面無分隔,沒有黑線,不存在遺漏信息的情況。

  3.3 納秒級(jí)響應(yīng)

  在數(shù)字顯示技術(shù)中,任意連續(xù)視頻是由許多靜止畫面幀組成,其中每相鄰兩幀畫面的更換時(shí)間,是衡量觀眾收看到的圖像連貫、清晰的重要指標(biāo)。LED顯示屏的這一時(shí)間極短,在納秒級(jí)別內(nèi),故與液晶和投影機(jī)相比,特別是在監(jiān)控畫面及播放動(dòng)態(tài)視頻的時(shí)候,具有極大的優(yōu)勢(shì)。

基于LED小間距顯示屏的空管模擬系統(tǒng)顯示方案設(shè)計(jì)

  屏幕類別 液晶顯示屏(LCD) 等離子(PDP) 投影 LED顯示屏

  原理 背光源投射 自發(fā)光 背光源投射 自發(fā)光

  顏色數(shù) 低 高 低 很高

  亮度 高 高 低 高低可調(diào)

  對(duì)比度 低 高 低 很高高

  尺寸 小于108寸 大于42寸 任意大小 任意大小

  功耗 低 高 較高 低

  響應(yīng)時(shí)間 中等毫秒級(jí) 很小微秒級(jí) 中等毫秒級(jí) 極小納秒級(jí)

  相對(duì)于照相機(jī)、攝像機(jī)這種記錄圖像的設(shè)備而言,顯示屏幕是還原影像的一種設(shè)備,我們最常接觸的有液晶顯示屏(LCD)、等離子(PDP)、投影和LED顯示屏,LED屏幕的亮度、顏色、功耗以及響應(yīng)時(shí)間等方面優(yōu)勢(shì)明顯。

  注:1毫秒=1000微秒=1000000納秒

  3.4 視距與清晰度的完美平衡

  與常用的近距離觀看的電子產(chǎn)品不同,如手機(jī)屏幕,筆記本電腦屏幕等,LED顯示屏適合稍遠(yuǎn)距離觀看,對(duì)于同一款LED屏幕產(chǎn)品,視距會(huì)決定觀看者收看到的顯示效果清晰與否。

  人眼的理論分辨能力是20角秒,可是由于感光細(xì)胞的分布以及本身的缺陷,實(shí)際上對(duì)可見光的分辨能力是1角分,寬度超過1角分的物體就和背景融在一起了。

  以上所說人眼的分辨率1角分,是在十分理想的情況下(足夠明亮的晴天,同時(shí)無反光)對(duì)于白紙上的黑條測(cè)試,并且是眼睛特別好的人得到的。實(shí)際上,一般人的眼睛沒那么好,如果在昏暗的燈光下做這個(gè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果會(huì)偏離,人眼對(duì)這種圖案的靈敏度高,會(huì)3到5倍于黑背景上的白點(diǎn)。

  本項(xiàng)目采用的產(chǎn)品,其最小視距為3.0m,最大視距為8.0m,最佳視距在4.1m處,即在此處收看到的屏幕效果最佳,既沒有像素信息損失,也沒有因細(xì)小像素發(fā)光而形成的顆粒感。

  3.5 亮度可調(diào)

  LED顯示屏的亮度是指單位面積所發(fā)出的光強(qiáng)度,單位cd/㎡,簡(jiǎn)單說就是一平方米顯示屏發(fā)出的光強(qiáng)度。LED顯示屏的亮度是衡量大屏幕的關(guān)鍵性技術(shù)指標(biāo)。屏幕的亮度決定其應(yīng)用的場(chǎng)合,室內(nèi)環(huán)境安裝一塊顯示屏,亮度在600cd/m 2 以內(nèi)即可。像素間距決定像素密度,LED燈品牌及型號(hào)確定的前提下,給出像素間距就能得出屏幕的理想狀態(tài)下,在顯示全白畫面時(shí)所能到達(dá)的最大亮度值。

  根據(jù)顯示屏在白平衡時(shí)紅、綠、藍(lán)三色發(fā)光二極管亮度需滿足3:6:1的關(guān)系,確定發(fā)光二極管的典型發(fā)光強(qiáng)度參數(shù),以及紅綠藍(lán)燈的像素配比,得出一個(gè)像素點(diǎn)的理論發(fā)光強(qiáng)度,最后與點(diǎn)密度的乘積得出顯示屏白平衡時(shí)的亮度值。

  3.6 超高刷新速率

  LED顯示屏刷新率即為圖像每秒鐘顯示數(shù)據(jù)被重復(fù)的次數(shù),高速的刷新頻率可完全適應(yīng)高速攝影機(jī)和高清電視轉(zhuǎn)播需要,顯示屏達(dá)到3840 赫茲以上時(shí),攝取畫面穩(wěn)定無波紋無黑屏,應(yīng)對(duì)動(dòng)態(tài)顯示畫面,圖像邊緣清晰,將圖像信息準(zhǔn)確真實(shí)地還原。

  為了讓客戶更加直觀的了解我司產(chǎn)品的刷新頻率,我們現(xiàn)在利用高速相機(jī)對(duì)全白場(chǎng)的LED模組進(jìn)行拍照。其原理是通過調(diào)整相機(jī)快門速度對(duì)產(chǎn)品成像進(jìn)行抓拍,當(dāng)快門速度低于模組刷新率時(shí),觀測(cè)到模組呈現(xiàn)的是完整的白場(chǎng),當(dāng)快門速度高于模組刷新率時(shí)照出的照片上模組呈現(xiàn)的是不完整的白場(chǎng)(明顯的黑白間隔線),從而可以定性的判斷一款產(chǎn)品的刷新頻率高低的影響。

  由上圖示意所示,截取對(duì)比的是火車頭部分,需要注意的是此部分是否有重影,虛化,如果拖尾現(xiàn)象嚴(yán)重,都可以從這張屏攝圖中大致表現(xiàn)出來。刷新速率越高,動(dòng)態(tài)表現(xiàn)越好,這些負(fù)面現(xiàn)象越小?! ?duì)一塊顯示屏用單反數(shù)碼照相機(jī)進(jìn)行屏攝,可以模擬人眼接受圖像的實(shí)際效果,我們對(duì)快速運(yùn)動(dòng)的火車影像的屏攝,需要注意的圖片表現(xiàn)包括火車頭、車窗、火車背后的景物等等。

基于LED小間距顯示屏的空管模擬系統(tǒng)顯示方案設(shè)計(jì)

  測(cè)試視頻動(dòng)態(tài)響應(yīng)

基于LED小間距顯示屏的空管模擬系統(tǒng)顯示方案設(shè)計(jì)

  灰度也就是所謂的色階或灰階,是指亮度的明暗程度。對(duì)于數(shù)字化的顯示技術(shù)而言,灰度是顯示色彩數(shù)的決定因素。一般而言灰度越高,顯示的色彩越豐富,畫面也越細(xì)膩,更易表現(xiàn)豐富的細(xì)節(jié)?! ?.7 廣播級(jí)灰度處理

  灰度等級(jí)主要取決于系統(tǒng)的視頻處理芯片、存儲(chǔ)器和傳輸系統(tǒng)性能,目前國(guó)內(nèi)主流顯示屏采用8位處理系統(tǒng)256級(jí)灰度,從黑到白共有256種亮度變化,共有0.167億種顏色。我公司采用進(jìn)口高端驅(qū)動(dòng)芯片,16bit處理系統(tǒng)達(dá)到65536級(jí)灰度,可構(gòu)成281萬億色。

基于LED小間距顯示屏的空管模擬系統(tǒng)顯示方案設(shè)計(jì)

     作為畫面灰階層次對(duì)比的兩極,黑、白兩色對(duì)比是顯示屏幕對(duì)比度最直接的表現(xiàn)?;译A層次部分采用的是黑白背景與黑白衣服的對(duì)比,當(dāng)然中間色彩如酒杯、頭發(fā)、人物膚色都也起到了很好對(duì)比效果。

基于LED小間距顯示屏的空管模擬系統(tǒng)顯示方案設(shè)計(jì)

  從人的視覺生理學(xué)出發(fā),人的眼睛對(duì)于高亮度和低亮度的灰度分辨力都較差,而對(duì)中等亮度的分辨力高。顯示屏的灰度表現(xiàn)越出色,特別是在低亮度下顯示屏灰度表現(xiàn)越完整,其顯示的畫面層次感和鮮艷度比傳統(tǒng)顯示屏越高,能表現(xiàn)出的圖像細(xì)節(jié)更多,無信息損失。

  3.8 廣播級(jí)視頻處理技術(shù)

  在整個(gè)圖像還原系統(tǒng)的各個(gè)環(huán)節(jié)中,LED顯示屏本身屬于終端顯示設(shè)備,視頻信號(hào)未經(jīng)過處理,是無法在屏幕上顯示的。在對(duì)標(biāo)準(zhǔn)視頻信號(hào)進(jìn)行解壓、編碼、編輯等處理操作后,發(fā)送到LED顯示終端。這也是采用相同的LED燈,相同的結(jié)構(gòu)技術(shù)、安裝方法,并且有相同的尺寸和相同的分辨率后,能區(qū)分不同品質(zhì)的LED制造商的必要辦法。這種會(huì)影響顯示屏成像效果預(yù)期的因素,恰恰是最容易忽視的地方。

  3.9 單點(diǎn)亮度校正

  每個(gè)LED顯示屏由很多個(gè)顯示單元以及成千上萬顆LED燈構(gòu)成,三種顏色LED燈組合成為一個(gè)像素。由于LED的離散性,同一種顏色每顆LED的亮度都不同,導(dǎo)致其每個(gè)像素的亮度有很大的差異。在同檔同批篩選后的產(chǎn)品中,最亮和最暗LED之間的亮度差有時(shí)甚至能高達(dá)10%~15%。

  即便是使用同一批次同一檔次的LED燈,恒流驅(qū)動(dòng)電路也存在著較大的差異,并呈離散性分布,驅(qū)動(dòng)電路的差異也導(dǎo)致LED像素的亮度差達(dá)到6%,不進(jìn)行修正也將影響到整屏亮度一致性。

  為彌補(bǔ)這種差異滿足屏幕的觀看效果,除使用經(jīng)過仔細(xì)分檔篩選的LED燈以及相應(yīng)驅(qū)動(dòng)芯片外,必須采用單點(diǎn)亮度校正技術(shù),即通過調(diào)整流入每個(gè)LED的電流來控制像素亮度。最終實(shí)現(xiàn)整屏LED一致的亮度。

  單點(diǎn)校正工作是從顯示單元組裝完成后開始的,通過光感照相設(shè)備測(cè)量每顆LED的亮度,指定整個(gè)系統(tǒng)中亮度值最暗的像素為基本LED點(diǎn),其他所有像素均與其進(jìn)行對(duì)比,改變輸入電流實(shí)現(xiàn)改變亮度,同時(shí)達(dá)到整屏亮度一致目的。

基于LED小間距顯示屏的空管模擬系統(tǒng)顯示方案設(shè)計(jì)

  單點(diǎn)亮度校正前 單點(diǎn)亮度校正后

  其中x軸為L(zhǎng)ED,y軸為以mcd表示的LED亮度和以mA表示的LED驅(qū)動(dòng)電流值。在未進(jìn)行點(diǎn)校正前,所測(cè)得的面板中每個(gè)LED之間的亮度差可高達(dá)±8%。這樣大的亮度差在高端顯示器中是無法接受的。

基于LED小間距顯示屏的空管模擬系統(tǒng)顯示方案設(shè)計(jì)

  單點(diǎn)亮度校正前 單點(diǎn)亮度校正后

  校正前,通過精確技術(shù)采樣,各LED的色度偏差范圍超過±20%以上,即偏差值最大差距高達(dá)40%以上。因此,直接使用LED組裝的顯示屏,必然出現(xiàn)色度亮度不均勻的馬賽克現(xiàn)象。

基于LED小間距顯示屏的空管模擬系統(tǒng)顯示方案設(shè)計(jì)

  校正前 校正后

  通過LED單點(diǎn)亮度色度校正,使得各LED的色度偏差范圍小于±1.5%,人眼已經(jīng)無法察覺此偏差范圍,因此可以保證LED顯示屏的色彩鮮艷均勻,消除了色度亮度不均勻的馬賽克現(xiàn)象。

基于LED小間距顯示屏的空管模擬系統(tǒng)顯示方案設(shè)計(jì)

  單點(diǎn)顏色校正原理

  3.10 單點(diǎn)顏色校正技術(shù)

  從色度圖上我們可以看到,CRT的色空間三角形與紅色、純綠色、藍(lán)色LED發(fā)光二極管的色空間三角形是不同的。LED的色空間大于并包含了CRT的色空間,但是,CRT的還原顏色是最接近自然色的,如PAL制或NTSC制電視的效果,人眼看起來最適應(yīng)。而在全彩色LED視頻顯示系統(tǒng)中如果不對(duì)紅、綠、藍(lán)色信號(hào)進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整(色坐標(biāo)空間變換或顏色校正),LED顯示屏上反映出的色彩便不是視頻源色彩的真實(shí)對(duì)應(yīng),色彩還原效果會(huì)非常差,原本應(yīng)發(fā)白色光時(shí)有可能發(fā)粉紅色或產(chǎn)生其它色偏現(xiàn)象。為解決以上問題,要對(duì)視頻源和LED顯示系統(tǒng)的顏色進(jìn)行色坐標(biāo)變換即顏色校正,從而使畫面色彩更貼近真實(shí)。

  將呈離散分布的同批同檔LED,經(jīng)過色坐標(biāo)變換校正技術(shù),都移至PAL制式色度區(qū)域內(nèi),使顯示屏播放的視頻顏色在PAL或NTSC制式之內(nèi),因此能夠完全適合人眼對(duì)顏色的感覺習(xí)慣,真實(shí)還原自然界的顏色。

  人物膚色作為中間顏色,且要細(xì)膩表現(xiàn)出人物表情,因此也被認(rèn)為是難以表現(xiàn)的色彩之一。下圖綜合色彩表現(xiàn)中,有紅、黃、白三色玫瑰、有人物膚色、衣服、頭發(fā)顏色可供比較,其中背景顏色是25%灰色。

基于LED小間距顯示屏的空管模擬系統(tǒng)顯示方案設(shè)計(jì)

  由于每顆LED燈的特性都不一樣,所以必須對(duì)每顆LED燈進(jìn)行獨(dú)立顏色校正,單點(diǎn)顏色校正技術(shù)實(shí)現(xiàn)兩個(gè)功能:

  一是使LED顯示屏幕展現(xiàn)出自然界的真實(shí)色彩,實(shí)現(xiàn)顏色的真實(shí)還原。

  再就是使每個(gè)像素同種顏色的色坐標(biāo)之間的誤差△x,y<0.003,保證LED顯示屏色彩還原的均勻一致性。

  LED的顏色是非常純正的,紅、綠、藍(lán)色半導(dǎo)體發(fā)出的光非常鮮艷——比激光外的任何其它光源或顯示器都更加鮮艷。LED的色純度通常在90%以上,所以實(shí)際顏色比視頻中使用的熒光陰極射線管的顏色強(qiáng)得多。在LED顯示器上播放視頻廣播圖像可能會(huì)導(dǎo)致某些場(chǎng)景著色過強(qiáng)而不準(zhǔn)確,整個(gè)圖像也會(huì)出現(xiàn)明顯的色彩(紅色或綠色)。我公司的單點(diǎn)顏色校正系統(tǒng)采用全矩陣校正,將像素的原色用電子裝置搭配成視頻標(biāo)準(zhǔn)色,最終屏幕能準(zhǔn)確地顯示各種顏色,沒有色彩偏紅或綠或異常色彩。

基于LED小間距顯示屏的空管模擬系統(tǒng)顯示方案設(shè)計(jì)

  單點(diǎn)顏色校正前 單點(diǎn)顏色校正后

  以LED出廠色度值點(diǎn)亮顯示屏,顏色失真,特別是綠色偏差較大,人的皮膚顏色偏紅不真實(shí),有較差的還原度。

  經(jīng)單點(diǎn)顏色校正后,圖像柔和,顏色過渡平滑,符合觀眾的色彩區(qū)分能力。特別是人眼最敏感的皮膚色還原力的表現(xiàn),已接近真實(shí)感覺,將色彩偏差帶給人眼的刺激降到最低。

基于LED小間距顯示屏的空管模擬系統(tǒng)顯示方案設(shè)計(jì)

  單點(diǎn)顏色校正前 單點(diǎn)顏色校正后

  從顏色校正曲線原理圖不難發(fā)現(xiàn),紅綠藍(lán)三色色坐標(biāo)變換幅度最大的屬綠色LED,在顯示屏上的色彩差別也最大。上圖為選擇波長(zhǎng)525nm的純綠LED構(gòu)成顯示屏效果,可以看出綠色荷葉成像偏離真實(shí)顏色,細(xì)部特征失真,缺乏層次和真實(shí)感。校正前LED綠色波長(zhǎng)。

  將LED發(fā)光顏色校正到PAL制曲線后,成像具有明顯提升,特別是綠色還原能力,真實(shí)地再現(xiàn)了大自然綠色植物固有的顏色,畫面更具層次感,更加引人入勝。

  3.11 運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償技術(shù)

  運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償是一種描述相鄰幀差別的方法,具體來說是描述前面一幀的每個(gè)小塊怎樣移動(dòng)到當(dāng)前幀中的某個(gè)位置去。這種方法經(jīng)常被視頻壓縮/視頻編解碼器用來減少視頻序列中的空域冗余。它也可以用來進(jìn)行去交織(deinterlacing)的操作。處理器接收到各種視頻標(biāo)準(zhǔn)的圖像后,首先進(jìn)行解隔行掃描。

  視頻圖像是由許多水平掃描線組成的,NTSC視頻可見的掃描線數(shù)目約為486線;PAL視頻則為576線。將一個(gè)隔行掃描信號(hào)轉(zhuǎn)化成非隔行掃描信號(hào),最簡(jiǎn)單的方法就是,提取第一組掃描線,將它翻番后顯示出來,忽略第二個(gè)掃描場(chǎng)。

基于LED小間距顯示屏的空管模擬系統(tǒng)顯示方案設(shè)計(jì)

  運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償技術(shù)對(duì)比

  更好的方法是將第一個(gè)掃描場(chǎng)保存在存儲(chǔ)器中,在第二個(gè)掃描場(chǎng)到達(dá)之后,將它與第二個(gè)掃描場(chǎng)合并在一起,然后顯示完整的畫面。每個(gè)掃描場(chǎng)代表一個(gè)一秒快鏡的1/60或1/50。如果某個(gè)物體處于快速運(yùn)動(dòng)狀態(tài),則它在奇數(shù)掃描場(chǎng)和偶數(shù)掃描場(chǎng)中的位置是不同的。解決這一問題需要使用實(shí)時(shí)數(shù)字處理,在合并這兩個(gè)掃描場(chǎng)之前,對(duì)其進(jìn)行插值處理,避免出現(xiàn)圖像抖動(dòng),這種處理被稱之為運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償。這一過程意味著模擬視頻信號(hào)被數(shù)字化,所以處理過程會(huì)影響最終的成像結(jié)果。

  結(jié)束語

  好的方案,好的產(chǎn)品離不開優(yōu)秀的人才,阿爾泰積聚了行業(yè)內(nèi)有著數(shù)十年研發(fā)經(jīng)驗(yàn)的高級(jí)結(jié)構(gòu),電子,軟件等工程師,開發(fā)出了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)和多項(xiàng)發(fā)明專利的D-MAX顯示單元,我司產(chǎn)品規(guī)劃,產(chǎn)品研發(fā),市場(chǎng)銷售已經(jīng)進(jìn)入了一個(gè)良性循環(huán),所以有如此優(yōu)秀的項(xiàng)目完成,準(zhǔn)確高效,讓客戶放心。

  正是精于技術(shù),專于產(chǎn)品的主體思路,認(rèn)真傾聽客戶反饋,不斷修改與完善,解決客戶基于小間距LED顯示屏的各種需求。

  基于 LED 小間距顯示屏的空管模擬系統(tǒng)顯示方案設(shè)計(jì)

  作者姓名:游勝強(qiáng)

  作者單位:阿爾泰顯示技術(shù)有限公司

  時(shí)間:  2017  年  月  16 

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