户外全彩色LED显示屏设计方案.doc

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1、户外全彩色LED显示屏设计方案设计单位：深圳市锐拓灯饰照明有限公司目 录第一章 工程概况41.1.总体设计说明41.2.设计理论依据51.3.系统设计标准规范71.4.系统组成81.5.显示屏技术参数101.5.1.LED 灯101.5.2.全彩显示屏技术指标101.6.系统功能说明121.6.1.纯视频播出方式121.6.2.计算机播出方式121.6.3.网络功能121.6.4.全彩色显示屏应用技术121.7.系统特点131.8.设备安全防护措施141.8.1.耐热和散热141.8.2.防雷电141.8.3.防漏电151.8.4.防腐蚀和防氧化151.8.5.防水、防尘151.8.6.防电磁

2、干扰151.8.7.降噪处理161.8.8.抗风能力161.8.9.消除马赛克现象16第二章 全彩屏系统设计原理162.1高清晰度显示屏设计原理162.1.1高清晰度显示屏的定义162.1.2 LED像素分解技术分析172.2 显示屏系统组成172.2.1显示系统组成172.2.2 显示屏系统原理192.3 控制系统构成192.3.1图像信息源202.3.3软件系统212.4 关键技术说明222.4.1.虚拟显示控制技术222.4.2.三基色LED显示屏白平衡、色偏差222.4.3.集散控制方式242.4.4.亮度调节方式242.4.5.数字视频接口252.4.6.综合防雷技术252.4.7.

3、消除马赛克处理技术262.4.8.亮度色度调节技术262.4.9.色温处理272.4.10.色彩真实再现272.4.11.对比度处理272.4.12.帧同步272.4.13.运动补偿282.4.14.静态网格282.4.15.逐行扫描补偿技术282.4.16.高速扫描282.4.17.恒流源技术282.4.18.LED灯下倾技术302.4.19.光纤传送技术30第三章 硬件设计313.1.结构部分设计313.1.1.箱体结构设计313.1.2.显示屏框架结构设计323.2.屏体散热的设计353.2.1.模块的散热353.2.2.屏体的散热363.2.3.显示屏工作环境气候条件分析363.2.4

4、.自然风冷+人工制冷的“双保险”散热方案363.3.供电与配电系统373.3.1.电源控制单元和配电373.3.2.智能上电系统383.3.3.智能UPS供电系统40第四章 软件设计说明414.1概述414.2多媒体节目制作系统424.3 播放软件使用说明43第五章 工程质量标准495.1.施工中采用的规范标准及技术标准495.2.质量方针、质量安全指标495.3.质量计划和控制575.4.参照及套用标准585.5.产品材料采购的质量控制59第六章 设备包装运输方案61第七章 公司概况637.1.公司介绍637.2.公司愿景647.3.先进的设备647.3.1.LED灯自动测试分类机657.3

5、.2.自动焊线机（香港ASM/Eagle60-03）667.3.3.自动固晶机667.3.4.高精度三足定位控制仪677.4.技术力量677.4.1 技术支持能力677.4.2 锐拓显示屏优势687.5 锐拓05-07年国内业务主要业绩70第一章 工程概况大型户外全彩色LED信息显示系统是信息管理现代化的标志以及信息发布的渠道，是提高企业形象、增加办公透明度的重要环节，它根据使用单位的具体要求或管理部门指令及时显示各种通告和相关重要信息，从而有效地使重大决策、方针的实施等在第一时间内发布，进一步合理地控制和均衡信息的合理分配，提高部门的工作效率，树立良好形象。我公司是专业从事LED显示设备设计

6、、制造的高新技术企业，公司拥有强大的研发和生产能力，设计的方案具有先进性、稳定性、可靠性和实用性，通过综合考虑系统的性能价格比等因素以及在其它系统已实施工程项目的实际使用效果，我们郑重推荐代表目前国内全彩色显示屏先进水平、达到国际先进水平的由本公司独立研发并率先成功应用的显示屏系统方案。该显示屏系统是一整套工程化、系统化的高技术产品。它以计算机为处理中心，显示阵面实现全色(红、绿、蓝三基色)，多级灰度(256级)，屏幕的显示内容与计算机屏幕演播窗口的内容实时同步。由于采用了先进的多媒体技术和相应的软件， 可以将电视、录相、影碟、话筒及计算机图像、文本和二维动画、三维动画等多种不同类型媒体的内容

7、作为播放的节目信息源。广泛应用于车站、广场、码头、机场、商业街区、文体场馆等公共场所，是良好的信息传播媒体。1.1. 总体设计说明满足用户如下需求： 全彩色LED户外型电子显示屏1块，总面积约和50-60平方米左右； 播放电影预告信息及经典影片播放； 现场直播大型庆典及活动，背景图象显示； 新闻发布、通知、标语、广告信息显示； 能切分成多个画面； 结构及外观设计与大厦的整体设计协调一致； 显示屏系统运行稳定、可靠，使用灵活方便。1.2. 设计理论依据 为了最好的达到显示效果，针对LED显示屏的显示特性，我公司有完善的校正技术，用于提高显示屏的显示效果和图像质量，经过这些技术的校正，使我公司的显

8、示屏显示效果得到用户的一致好评。采用的主要校正技术如下： 色空间变换技术：由于视频信号源与LED的色度空间存在差异，会造成视频源的色彩在LED屏上显示失真。为此我们采用先进的Soc技术进行设计，通过在FPGA上构造出多个对称的图像处理专用DSP（Digital Signal Processor），使用特有的数学模型，对两者的色坐标进行空间转换，从而达到色彩的真实再现。与现有的显示系统不同的是，现有的系统一般采用查找表（LUT）直接映射的方式。对红、绿、蓝三个通道分别对映一个查找表，纯粹标量变换的形式，对白平衡和色彩的还原性较差。我们是采用FPGA内部构造的DSP对三个通道进行实时的矢量变换，根

9、据方程实时计算出来的结论比LUT直接转换的经验公式的效果更加逼真地还原色彩。 图形平滑技术：现有的显示屏产品，最小的控制单元是以像素为单位的，我公司的设计深入到像素内部，实现LED灯级的控制。通过嵌入式的DSP，实现图像边沿的平滑处理，可以有效的消除锯齿，提升显示质量。 图像插值技术：图像插值技术是建立在图像增强与矢量放大的基础上实现的视频处理技术。现有的系统中，在实际项目里，相对于视频源中的图像而言，往往实际的像素数会比原始图像少，从而显示的图像上产生变形和明显地不明完整。图像插值技术通过插值算法，先把图像进行矢量放大，在放大后的图像中，进行采样。从而有效地抑制嗓音，提高信噪比，改进图像显示

10、质量，使得图像的显示更加圆滑。 视频反校正：因视频信号中已有校正，在CRT管上显示时匹配，但在LED上显示时须进行反校正，使显示画面的各个层次得到完整的反映，细微变化清晰呈现，极大提高画面质量。 人眼生物功能校正：根据人的视觉特点和LED显示特性，采用一种非线性校正，即在低亮度区级差小，增加级数，逐步到高亮度区时增大级差，造成视觉效果上的“级差一致性”。 白平衡匹配校正：全彩色显示屏是由红、绿、蓝三种LED发光二极管组成的，当三种管按照亮度比例都点亮时，发出的光应是白光，即白平衡。这可通过选择LED三种管的参数配合及白平衡校正技术来实现 环境亮度校正：因环境亮度是在不断的变化，使屏幕亮度跟随变

11、化。如当环境亮度增大时，应使屏幕的低亮度区提升，反之亦然。这样便具有更佳视觉效果。 视频动态范围扩展：提高视频动态频带宽度，使在LED显示屏上显示出来的图像更鲜艳、逼真，没有朦胧的感觉。 二级伽玛校正：为了使显示屏最终达到一个较好的显示效果，我公司LED显示屏控制软件对单个模组内LED材料本身进行参数测试，经过数据处理后输入到显示屏LED材料参数库，对相应的像素点（或单元板）进行二次数据校正，实现逐点（或单元板）亮度调节，解决LED显示屏亮度不均匀的问题。 运动补偿校正：显示高速运动的影像时，如果发光体（LED）余辉较大，数据处理速度过慢，会造成图像“拖尾”现象。为避免这种情况，数据源采用高速

12、A/D变换技术的同时，还专门加入运动补偿电路，使画面更加稳定、清晰；同时采用软件控制做进一步修正。1.3. 系统设计标准规范 SJ/T11141 LED 显示屏通用规范 SJ/T 11281-2003LED显示屏测试方法 GB2421电工电子产品基本环境试验规则 总则 GB2422电工电子产品基本环境试验规则 名称术语 GB2423.1电工电子产品基本环境试验规则 低温试验方法 GB2423.2 电工电子产品基本环境试验规则 高温试验方法 GB8898-88电网电源供电的家用和类似一般用途的电子及有关设备的安全要求 GB9366-88计算机站场地安全要求 GBJ65-88工业与民用电力装置的接

13、地设计规范 GBJ79-85工业企业通信接地设计技术性规范 SDJ8-98电力设备接地设计技术规程 GBJ301-88建筑工程质量检验评定标准 其它现行有关国家及行业标准规范1.4. 系统组成系统主要是由LED显示屏体、计算机控制系统、数据源（包括视音频源）和编辑切换设备、防护系统、信号传输系统、电源系统、屏体框架和立柱、音响系统等组成。LED显示屏体主要由LED标准模组单元组成，每个模组单元由若干发光像素及驱动电路构成，驱动电路为静态恒流驱动方式。系统的编辑部分主要是将显示屏上要显示的信息通过计算机控制系统（包括编辑播放软件系统）按照客户要求的方式进行编辑，按照预定方式进行播放。其中软件系统

14、主要由windows2000/NT/XP（或更高版本）操作系统、屏幕显示软件和文字图片编辑播放软件、杀毒软件。音视频控制输入系统由录像机、影碟机、闭路电视、卫星接收机及其它视频设备组成。编辑切换设备主要是指视音频矩阵。视音频矩阵开关支持多路视音频信号的接入，满足播放录像、影碟、电视、实况转播等信号需要，并能控制多路视音频设备的播放、节目的选择和信号的输出。防护系统作为整个系统的安全保证，是必不可少的，我公司针对户外使用的LED屏幕的特点，如露天环境、躁声大等，开发了一套功能完备的防护系统。电源系统主要用来为整个系统供电，并采取各种相应措施，是系统供电稳定、持久。信号传输系统承载着从控制中心到显

15、示屏体之间的信号信息传送功能。屏体框架和立柱用来支撑屏体和其它系统（提供框架和立柱图纸）。音响系统属周边系统，主要用来完成一些辅助功能，如现场听音效果等。专业的控制芯片：Retop8001芯片Retop8001芯片是我公司荣誉出品的，集多年来LED显示屏设计经验及工程实践心得之积累倾力开发的，专用于LED屏显示的控制产品，特别适用于电视图像显示屏。 其主要功用是在芯片内部对显示屏的灰度、色彩、亮度等数据，进行符合非线性视觉曲线特性的调整和校正。基于单元板级的调整能力，保障计算机标准VGA数据源（8bit/色）的无差异传送，数据及传送格式完全符合计算机通讯标准。实现集成电路对屏体单元级的控制和调

16、整，从而使色彩控制能力在不损失亮度值的前提下，从1024级提高到8192级至65536级；严格依据人体视觉的非线性要求实现8192-65536的扩展，从而使LED显示特性得以充分表现。 特点 色彩表现能力强，可实现1316bit灰阶显示，即可达到819265536级灰度； 明暗比可高达8192: 1至65536:1，完成高对比度的显示画质； 超强数据刷新能力，在完整实现8192级灰度的条件下，可达到超过2000HZ的刷新频率； 实现芯片级单元灰度和亮度调整； 自适应支持实像素/虚拟像素等多种显示方式； 芯片内置数据级联再生功能，支持屏体超长级联特性； 全面支持各类恒流驱动芯片，适应范围广。特

17、性 应用结构Retop8001加串并转换芯片提供LED列占空比驱动 控制点数支持8个16Bit串并转换芯片,静态总共可以控制128个色素点 对串并转换芯片的支持支持16位串并转换芯片、支持恒流和非恒流串并转换芯片、支持工作频率20M以上的串并转换芯片 非线形调整，亮度调整，扫描方式8bit灰度数据输入，最少13bit非线形调整输出，更符合人眼的视觉特性，支持静态的控制方式 最多可级连128片 输入/输出电平CMOS电平 工作时钟频率为15MHz25MHz 32-Pin SOP 封装1.5. 显示屏技术参数1.5.1. LED 灯项目指标参数红色 GL-525R波长：4655nm 亮度：350m

18、cd绿色 GL-525G波长：5205nm 亮度：1550mcd蓝色 GL-525B波长：6255nm 亮度：320mcd1.5.2. 全彩显示屏技术指标序号项 目技 术 指 标1产品规格P20室外全彩屏2屏幕尺寸见预算表3像素组成2R（红）1G（绿）1B（蓝）4整屏分辨率见预算表5物理像素密度2500像素/6像素间距20mm7灰度/颜色红绿蓝各256级8刷新速度400Hz9扫描频率75Hz10可显示颜色16,777,216种颜色11单位亮度5500cd/12像素失控率小于万分之一13视 角水平120/上下3514驱动方式静态锁存恒流驱动15使用寿命100,000小时16连续工作时间大于72小

19、时17亮度调节100级可调18驱动器件恒流/6272619系统工作环境温度306020系统工作环境湿度10%90%RH21平均功耗0. 4WK0.6KW/22供电要求三相五线制，接地电阻小于323抗风等级10级24抗震等级8级25安全保护防雷、防静电保护。配电系统具有过压、过流、欠压、缺相、短路保护功能，并具备功率因素补偿功能。26控制室设备根据具体情况进行配制27培训要求免费培训28总工期60天29竣工验收符合我国最新颁布的与之相关的技术规范与标准,满足招标书中所列全部规格、型号、具体配置、技术条件及功能要求和我方承诺的其它指标.30音响室外同步音响31视频播放功能与系统控制计算机的VGA显

20、示器同步播放显示各种文字、图形、图片、符号，二维、三维动画（含Flash动画），电视（含数字电视）、录象、VCD、DVD、摄象机、扫描仪、数码相机等，支持PAL、NTSC等制式32安装要求我公司负责安装调试1.6. 系统功能说明1.6.1. 纯视频播出方式支持DVI、VGA显示，显示各种计算机信息、图形、图像；支持各种输入方式；实时显示真彩色视频图象，实现现场转播；转播广播电视、卫星电视及有线电视信号；电视、摄像、影碟等视频信号的即时播放（VCR、VCD、DVD、LD）；支持PAL、NTSC等各种制式。1.6.2. 计算机播出方式显示各种计算机信息、图形、图象及2、3维计算机动画；播出系统配有

21、多媒体软件，可以灵活输入及播出多种信息；可显示数字、中文、英文等多种文字，中文字体字型可选择；有多种播出方式，如：单/多行平移、单/多行上/下移、左/右拉、上/下拉、旋转、移动、滚动、无级缩放等；主要实时新闻的编辑与播放，并有多种字体供选择；重要通告的即时发布，广告信息的播放等。1.6.3. 网络功能配有标准网络接口，可与其它标准网络联网；通过网络系统可以进入Internet网；具有声音接口，可接入音频设备，达到声像同步。1.6.4. 全彩色显示屏应用技术2级非线性校正；色坐标空间变换；色温处理；色彩真实再现；边缘增强；降噪处理；对比度处理；亮度调节；白平衡控制；运动补偿；逐行扫描补偿技术；高

22、速扫描；独立视频控制技术；恒流源驱动，静态锁存；光纤通讯技术；像素提升技术。1.7. 系统特点 采用国际最先进的256级灰度控制技术，真正实现256级灰度控制，使显示的图像层次分明、色彩鲜艳。在实像素显示的基础上，用虚拟像素显示技术，比普通的LED显示屏的清晰度提高4倍，使LED显示屏可显示无与伦比的精细图像。将非线性校正功能集成进驱动板芯片之中，采用8192级校正技术，最大限度地降低显示数据传送、同时提高系统稳定性，以非线性校正的方式驱动LED管，使LED显示器适应人类眼睛的非线性的需求，从而显示同计算机一样生动逼真的视频画面，图像更加稳定。采用国际最先进的集256级灰度控制及8192级视觉

23、非线性校正功能于一体集成芯片，图象清晰、层次分明；采用专用LED恒流驱动电路，集成度高，恒流效果好。可通过软件现场实现对LED显示屏整屏及每个发光模块的亮度、色度、对比度的调整，且具有记忆功能。采用工业级开关电源，并降额20%使用。由于采用了先进的电源管理技术，整屏发热量极低，可长期运行。电脑与LED显示屏之间的传输距离：使用普通电缆传输距离可达80米以上，采用光纤传输距离可达15公里。 LED发光管采用进口高亮度LED晶片，使视觉、一致性、白平衡都能达到理想的效果，亮度：室外屏可达到5500 cd/m2 以上。应用范围： 室外明亮的环境。1.8. 设备安全防护措施大型户外LED全彩显示屏，由

24、于是在露天工作，需要承受风、雨、雷电、雪、雾、高温、严寒以及沙尘、电磁干扰等恶劣的环境条件。要保障显示屏的正常工作，全面的防护系统是必不可少的。除必要的机械防护外，还必须从系统设计出发，充分考虑各种可能出现的情况对显示屏造成的影响。显示屏为适应大型户外LED全彩显示屏的特殊工作环境，从系统设计、材料、工艺、结构和设备选型等方面采取有效的防护措施，确保显示屏能够在野外露天的条件下正常工作。1.8.1. 耐热和散热重视元器件选择，如电源、驱动IC，都选用可在较高温度范围下正常工作；驱动控制电路采用静态小电流驱动IC；采用先进的PWM脉宽调节技术，有效提高了屏体的发光效率，降低屏体功耗；采用大量的低

25、功耗集成电路作为驱动电路的主体，不但有效地降低了IC的工作温度，而且降低了系统的总功耗。“安全省电”是显示屏的一大特点；驱动电路板采用“四层板”，加大了驱动电流的流通面积，有效的将驱动电流合理分散，进一步降低了局部较高的工作温度且使散热更加有效；屏体直流电源散热风扇直接吹向屏体，降低发光元件和驱动IC工作温度；屏体后部结构设计为符合热对流特性的通道式通风，保证屏体后部空气循环畅通，加强屏体的散热能力；采用热辐射度较好的结构材料，加强屏体自身散热能力；设立温度监控系统，通过热传感器，使屏体具有超温自动报警和风扇自动调节工作温度功能；经过以上设计及工艺环节，显示屏可在环境温度为65的条件下正常工作

26、。1.8.2. 防雷电保证接地良好本公司生产的显示屏设备的所有金属箱体及后盖均有单独接地端子，端子连接位置除漆、紧固件采用棘皮垫片确保可靠接地；显示屏设备采用共用地线结构，即“三地（设备工作接地、电源接地、防雷接地）合一”方式；采用四层PCB板等措施，在设计中尽量加大电路的接地面积，使设备接地电阻4。配装进口防雷器德国OBO防雷电保护器，每一根引入线均有接入防雷电保护装置，保护电源及信号系统，防止雷击及浪涌电压对设备造成危害。1.8.3. 防漏电绝缘电阻大于10兆欧,对地漏电流小于1.8mA。经过权威部门检测：在潮热情况下仍可满足耐受50Hz、1500V试验电压1分钟无击穿的绝缘强度要求。1.

27、8.4. 防腐蚀和防氧化显示单元箱体为冷轧钢板制造，采用船舶工业防腐蚀的表面处理技术，防止酸、碱、盐对屏体表面的腐蚀作用，增强了屏体对恶劣环境的适应性。采用进口锡膏和云南个旧抗氧化锡膏，波峰焊和热风徊流焊工艺，线路板具有绿油隔氧层，防止线路的氧化，提高防腐和抗氧化能力。1.8.5. 防水、防尘显示屏表面采用韩国TAE JONG E.S.T. CO.,LTD（泰进）的黑色亚光密封胶，可以保证十年防水防尘效果；模组与箱体之间、箱体与箱体之间采用专门设计的抗氧化密封胶垫，经浸水测试及长期的使用证明，该设计符合水密性要求。显示屏箱体符合IP66标准，并已通过有关的国家级检测中心的测试。在箱体背面采用通

28、道式排风设计，从箱体后盖门框下部进风，在进风口利用防尘纱网阻隔灰尘进入；将风扇排出的空气引入出风口在下侧的内部通道，既可保证空气流通，达到通风散热的目的，又能防雨水、灰尘的进入。1.8.6. 防电磁干扰电磁兼容方面，本系统为隔绝内部与外部电磁环境而设计抗干扰电路，防止了外部环境电磁场引起电磁环境的变化，对屏内和屏外的电子设备影响，达到GB/T13926.3-92和GB9254-88的要求。显示屏模组采用嵌入式驱动方式，LED管与驱动电路整合在国一块4层印制电路板（PCB）上，增大接地面积，减少信号之间的互扰；驱动电路所有的元器件均采用表面贴技术，提升了系统的可靠性和抗干扰能力。1.8.7. 降

29、噪处理由于与媒介带来的噪声和模数转换的量化噪声，对显示屏的显示效果有一定地影响，需采取相应的降噪处理措施。我公司用大规模可编程集成电路开发了具有递归和中值滤波功能的LED控制系统，可以降低噪声对显示效果不利影响。1.8.8. 抗风能力显示单元箱体为冷轧钢板制造，箱体联接采用10mm高强度螺栓与45钢构件紧固，使得显示屏具有抵御48m/s风速的能力。1.8.9. 消除马赛克现象产生马赛克现象的主要原因是：同一块显示屏选用了不同规格档次（或批次）的LED管；各模块之间的平整度不能保证要求，同时由于LED的视角较小，因此造成各模块相对于某一观察点的亮度不一致。针对上述原因，我公司采取如下措施：严格规

30、定每一屏体相同颜色的发光材料均选用同一品牌、同一型号、同一档次（甚至同一批次）的LED管。单元箱体是拼装显示屏的基本单位，本公司显示屏的单元箱体采用优质冷轧钢板制造，使用数字化设备进行折弯冲压及激光定位手段加工成型，大大地提高了机械加工精度，箱体加工误差小于0.5mm；胶密封后的模组经专用平台进行整理，将不平整度控制在0.5mm之间，使相邻模块之间的平整度达到了行业规范中的最高水平，从根本上消除了由于模块之间的不平整带来的马赛克现象。公司采取科学的方法，从设计，加工，安装，调试各个环节以严格的工艺措施确保显示屏的尺寸精度，以保证显示屏有良好的平整度、平面度、垂直度及水平度等评价指标以及外形观看

31、效果。第二章 全彩屏系统设计原理2.1高清晰度显示屏设计原理2.1.1高清晰度显示屏的定义 高清晰度显示屏采用LED像素分解（又称虚拟像素）技术，就是采用LED复用技术，同一个LED发光管，可用相邻的LED发光管进行4次组合（上、下、左、右组合，见图例），这样采用相同的LED发光管，就可表示更多的像素。由于虚拟像素显示屏的高清晰显示，也称作为高清晰显示屏。 2.1.2 LED像素分解技术分析图2-1 2R1G1B像素分解示例虚拟像素显示控制方式中每个LED发光管（虚拟像素点）都同周围的LED发光管组成三基色像素点，在LED发光管用量相同的情况下，虚拟像素显示方式比实像素显示方式的三基色像素点理

32、论上提高了四倍，在显示图像时，清晰度至少提高了一倍。例如：点间距20mm的P20mm显示屏，在采用虚拟像素显示控制方式后，显示图像时就相当于点间距10mm的视觉效果。图2-2像素模组示意图2.2 显示屏系统组成2.2.1显示系统组成显示屏 以红、绿、蓝三基色发光二极管作为发光显示元件，与驱动电路、数据处理电路一起组成显示单元模块，从而构成矩阵式的显示屏。显示屏框架为金属结构，用于镶嵌显示模块以组成平整的显示平面。户外屏框架内设有维修通道。屏体由金属饰板装饰并完成防水功能。屏体结构的设计遵循有关的建筑规范，并具备相当的防风、防震能力。播放控制系统 由我公司设计的全彩屏控制系统，具有数据采集、发送

33、接收、色调变换、非线性变换、亮度调整等功能。在软件系统的支持下，可以实时地把播放电脑上的显示画面转化成数字信号，传递到LED显示屏上显示，从而同步地在LED显示屏上映射出相同的画面，并完成对显示内容的各种处理与切换功能。外接供电电源 经稳压后，按额定的负载情况，均匀地分接到显示屏的各个区域，为LED显示屏提供安全可靠的电力供应。数据传输线 使用超5类双绞线，保证数据在传输中无错误。图2-3 显示屏体组成示意图 2.2.2 显示屏系统原理 显示屏控制系统示意图视频设备音频放大器（可选项）电视卡视频采集、处理卡数据 发送卡信息中心 数据 接收卡电源设备户外广场 图2-4 显示屏系统原理图2.3 控

34、制系统构成控制系统由图像信息源部分、传输控制系统、屏体控制系统、软件系统四部分构成。A、图像信息源部分：提供需要显示的内容信息。 B、传输控制系统：功能是将图像信息源的数据信息转换成系统所需要的信息格式，并将显示数据以不同的介质传输到较远的距离，以便显示控制，一般传输距离从几十米到数公里。 C、屏体控制系统：定位接收从帧控制卡经长线传输，或不经长线传输的显示数据，将其存储后顺序传送至显示单元的功能板部分。D、软件系统：LED播放专用播放软件或PowerPoint播放软件。2.3.1图像信息源 A、NTSC制式：分辨率：568*483 刷新频率：30HZ，隔行 B、PAL制式： 分辨率：677*

35、525 刷新频率：25HZ，隔行 C、VCD视频信息源 分辨率：352*240（NTSC），352*288（PAL） 刷新频率：30HZ，隔行（NTSC），25HZ，隔行（PAL） D、DVD视频信息源 分辨率：720*480（NTSC），720*576（PAL） 刷新频率：30HZ，隔行（NTSC），25HZ，隔行（PAL） E、计算机制式视频信息源 分辨率：VGA：640*480，TVGA：1024*768 刷新频率：60、72、75、80、85HZ逐行扫描 F、静态图像信息源 数字格式标准：BMP、JEPG、GIF等； G、数字信号接入标准 1）FUTRUECONNECTOR 2）ADV

36、ANCEFUTRUECONNECTOR 3）MICROLINK 4）DVI等；本系统选用DVI显示接口标准 1） DVI显示卡接口符合计算机国际标准的显示接口； 2）无需打开机箱，即可方便连接； 3）显存高，动态画面显示能力强； 4）软硬件兼容能力强； 5）支持所有操作系统及应用软件，显示灵活方便； 6）大批量生产，成本低，维护方便；2.3.2传输控制系统 A、差分控制系统构成： 构成：帧控制板、差分发送板、双绞线或电话线、差分接板、接口板； 传送距离：120米 特点：较高可靠性、较高抗干扰性、相对廉价；B、光纤控制系统： 构成：帧控制板、光纤发送板、光纤、光纤接收板、光纤接口板； 传送距离：

37、1500米（多模光纤），大于15,000米（单模光纤）； 特点：高可靠性、高抗干扰性、高性能价格比；2.3.3软件系统本系统所配软件为LED管理工具软件，适合于WIN98、WIN2K、WINXP操作系统，同时可配合DVD、VCD等视频播放软件以及POWERPOINT等图片文字播放软件播放视频、图片和文字（总之，凡能在电脑显示屏上显示的内容都可在本LDE显示屏中显示）。2.4 关键技术说明2.4.1. 虚拟显示控制技术虚拟像素显示控制方式中每个LED发光管（虚拟像素点）都同周围的LED发光管组成三基色像素点，在LED发光管用量相同的情况下，虚拟像素显示控制方式比实像素显示控制方式的三基色像素点理

38、论上提高了四倍，由于采用了像素的复用方式，提高了显示点的显示效率，虚拟像素显示方式比实像素显示方式的清晰度至少提高了一倍。 本项工程在同类型实像素的基础上，采用虚拟像素显示控制方式，图像的显示将更加清晰，同类型实像素的显示屏将无法与之相比。2.4.2 8192级LED显示屏显示灰度的校正技术 因为，依据人类眼睛视觉的生理特征要求，线性显示数据向非线性转换的过程中必须要有足够的数值差异表现空间。具体地说，在低灰度区间内，相邻显示级别之间的差异是以倍数为基础的；而在高灰度区间内，相邻显示级别之间的差异是在低灰度区间内相邻显示级别之间的差异的数十倍为基础的。举例：256级灰度数据中，1级与2级之间相

39、差一倍以上的亮度；而255级与254级之间的亮度差异和2级与1级之间亮度差异相比则其差异超过50倍。 在这样条件的数据处理要求下，8192级实际亮度空间下实现256级数据亮度非线性已经是理想值的下限，更小的转换数值空间，如256级则无法实现不同值的非线性校正；而512级、1024级等，则很难实现逼真的显示效果。2.4.2. 三基色LED显示屏白平衡、色偏差 （1）三基色LED显示屏的工作原理及白平衡 三基色LED显示屏的每个像素点由红、绿、蓝三种基色的发光二极管组成。其工作原理就是用计算机分别控制每个点的三种基色，用调节脉冲宽度的方式使每个基色呈现出若干级亮度，比如，红色256级、绿色256级

40、、蓝色256级；三种基色各级亮度的不同组合就能产生：2563=16，777，216种颜色 通过一定的技术手段，将计算机显示缓存的数据以点-点对应的方式发向显示屏，显示屏内的控制器再根据这些数据调节对应像素点的颜色，就可实现计算机显示器图像在显示屏上的映射。当数据传送的帧速度与计算机的帧速度同步时，就可实现计算机显示图像在显示屏上的动态映射。所谓白平衡是指当每种基色都达到最高一级的亮度时，在一定的距离以外视觉上呈现出色温为6500K的白色。 （2）三基色LED显示屏白平衡的温度特性 纯绿和纯蓝管的亮度与温度的关系不大，而红色变化很大。在070的范围内变化55%，即使按正常工作的2050亮度变化也

41、有25%。这就意味着在一个在特定温度下生产调试达到白平衡的显示屏随着工作温度的变化会失去平衡。或者由于屏内的温度分布不均匀使得整个显示屏播放一段时间后会呈现“花脸”现象。因此，三基色显示屏的散热系统不仅仅要解决降温问题，更要解决温度分布的均匀性问题。 （3）三基色LED显示屏的色彩丰富性用中心波长为570的普通绿发光管与中心波长为625的红色发光管结果及中心波长为470的蓝色发光管所组成的三基色LED显示屏，同采用中心波长为525的纯绿发光管与中心波长为625的红色发光管及中心波长为470的蓝色发光管所组成的三基色LED显示屏所能表现的颜色对比结果：采用纯绿色发光管后色彩的丰富性与表现力得到很

42、大的提高。 （4）恒流驱动与非恒流驱动对显示屏的影响 A、显示效果： 由于发光二极管基本上属于电流敏感器件，其正向压降在出厂时的分散性很大，并且还与温度有关，为了保证显示屏具有良好的均匀度，就需要使其具有恒定的工作电流，且不能受温度及其它因素的影响。 B、安全性： 即使是短时间的电流过载也可能对发光管造成永久性的损坏，采用恒流驱动电路后可防止由于电流故障所引起的显示模块的大面积损坏。 C、显示屏的后期均匀度调整： 在显示屏的整个使用周期内发光管的亮度会逐渐衰减，特别是最初的三个月其亮度衰减值可达10%，这种衰减还与显示屏上不同区域的点亮频度及亮度大小有关。这也是许多公司的显示屏使用时间越长图像

43、质量越差的主要原因之一。因此，为了保证显示屏的显示效果，必须定期对显示屏整屏进行调整（一般是最初三个月后一次，以后每年一次）。可用软件对LED显示屏进行整屏或局部调节亮度、色度及对比度。 D、简化显示屏主显示驱动电路的复杂性，提高可靠性和易维护性。 （5）白平衡、色温、整屏亮度的标准和计算方法 由于NTSC制式的三基色色度标准与LED显示屏较为相近，所以我们选择NTSC的白平衡方程作为LED显示屏的白平衡标准，色温为6500K。NTSC的白平衡方程可近似写为：Y=0.3R+0.6G+0.1B方程的含意是: 为配出NTSC的标准白色，需要0.3个亮度单位的红色、0.6个亮度单位的绿色、0.1个亮

44、度单位的蓝色。根据NTSC白平衡方程可得： 每平方米的总亮度= 每平方米绿色发光管的总亮度1.67 =单个绿管的亮度每平方米绿色发光管的总数量 1.672.4.3. 集散控制方式LED显示屏控制方式历来存在两大流派：集中控制型和分散控制型。这两大流派体现了制造商不同的设计思想和经营理念，锐拓显示公司总结了以上两种控制系统传统技术流派的特点，制定了“集散控制型”的技术发展战 ，集以上两种流派的优势于一体，以下是各种控制方式特点的比较：比较项目集中控制型分散控制型集散控制型集成度高底高可靠性好低好控制系统可升级性升级简便不可升级升级简便维护性好差好维护成本低高底用户投资风险小大小技术开发投入大小中技术保密难度大小小2.4.4. 亮度调节方式黑电平嵌位移置法：该方法业内通用，实现简便、调节范围大、调整级数多等优点；但同时存在亮电平饱和失真或暗电平截止失真、灰度级下降、色彩减少等致命弱点。而锐拓公司在亮度调节方式上，