全彩led屏方案.doc

第一章 6全彩显示系统介绍
1．系统概述
全彩显示系统作为光、电、声结合的多媒体高科技产品，主要包括以下部分：显示屏体、控制主机及通讯系统、计算机及计算机外设、视频外设、系统软件、功率放大器、音箱、可实现图文信息和音频信号的同步等。
由于传媒显示系统和其他显示系统相比具有一些不可替代的技术优势和特点：其视角大、响应速度快、可视距离远、规格品种多、使用寿命长、应用范围广等，所以对设计要求更加严谨、各部分设备运行安全可靠。
我公司使用的全彩显示系统，其主要元器件均采用进口器件，整个系统具有高清晰度、高分辨率、亮度均匀、图像色彩柔和逼真、灰度层次丰富、立体感强、可同步播放视频媒体的先进功能；它还具有操作简单、维修方便、工作性能稳定、抗干扰能力强、寿命长等多种优点。是一个功能全、综合性强的现代多媒体网络视频系统。
2．系统功能
播放系统可以灵活输入及播放多种信息，具有功能有：
n 可以实时显示全彩色视频图像，实现现场转播；
n 可以实时播放中央电视台的新闻节目或卫星电视；
n 播放录像机、影碟机等视频节目；
n 可以满足文艺表演的使用要求，播放现场摄像机的摄像信号，预留输入接口；
n 具有同时播放左右不同比例的画面及文字功能；允许叠加字幕以及其他视频特技；
n 播放来自各种设备的视频信号，并能随时切换不同的视频源，通过多媒体控制器监控和切换，并可对视频画面进行缩小或放大操作。
n 文字：可播放多种文字的各种字体，字形和不同的文字信息，还能实现单行左移、多行上移、左右拉、上下推、翻页、移动、飘雪、缩放、闪烁等十余种显示功能，可以输入不同的国家文字。
n 可进行日期、时间显示或字符串、表达式显示；
n 动画：能播放用3 等软件制作的二、三维动画，并支持用压缩卡采集的信号，鼎彩软件包具有方便的界面接口，丰富的材料库，形体库和先进的渲染技术，能制作高质量的三维动画，使广告创意成为逼真的现实。
3．系统组成
全彩显示系统主要包括两部分：显示屏控制（视频）系统和软件播放系统。这两部分通过有机的结合可实现图文信息和音频信号的实时显示。
1）显示屏控制系统
显示屏控制系统主要用于实现显示屏的控制，视频信号的输入输出。系统包括：显示屏体、控制主机及通讯系统、计算机及计算机外设、视频外设、功率放大器、音箱、系统软件、显示软件等。
2）软件播放系统
播放软件。
系统
结构图
4．系统结构图

第三章 总体设计思路
1．需求分析
1）显示多样性分析
室内显示屏安装在一个特殊的使用环境，可以显示各类宣传标语、广告、动画、视频图象，以及实时播放视频（电视现场转播）等。显示屏作为现代化宣传不可缺少的设施，其显示方式可实现同步播放信号（各种、播放介绍等）。充分说明了我公司全彩表贴显示屏显示方式的多样性。
2）显示稳定性分析
全彩色显示屏是服务于公众传媒的设施，所以要求显示的文字、图像信息刷新快、配色柔和、显示稳定，如有“频闪”、“水波纹”“马赛克”等现象，则会大大影响观众的观看质量和情绪，因此显示屏的稳定性至关重要。室内全彩表贴显示屏电子显示屏主要用于重要信息发布和宣传，任何一点故障都会影响观看者的情绪波动，造成不良后果，所以显示屏应该在工作时达到稳定、可靠，作到万无一失。这就要求在设计、生产、安装、调试时，将显示屏的质量放在首位，用有效的质量体系来保证整个过程，充分考虑环境、温度、电磁干扰等外界因素对显示屏及系统的影响，保证贵单位显示屏达到高标准，以适应其应用。
3）显示环境分析
环境对显示屏的影响有以下几点必须考虑：
n 显示屏运行中要保持稳定，其中一个关键的因素就是对温度的调节和循环散热系统。我公司针对尤其是户内显示屏采用了环境集控系统，有效的控制屏体内部的温湿度，使系统的稳定性大大提高。
n 由于显示屏属于特殊显示产品，其环境照度变化，会严重影响显示屏的观赏效果，针对此情况，我公司特提供显示屏亮度自动调节系统，适时调节显示亮度，使之和环境亮度相适应，以保证在任何环境下显示屏都能达到最佳的显示效果。
4）显示内容分析
n 实况播放：大型活动信息实时转播及广告宣传、新闻发布、通知。
n 标语广告：广告、二维、三维动画、图形、图片等显示。
5）系统集成分析
由于显示屏是服务于广告、宣传等特殊显示媒体，因此显示屏的控制系统是电子信息系统的重要组成部分。显示屏机器控制系统应高度系统化，使之可以方便地同网络中心弱电总控制室及各分控中心融为一体，使之高效的服务于各种大型广告宣传活动。并且考虑到整个系统集成兼容性，所有显示屏和其他设备均采用标准的接口和协议，完全实现即插即用。形成一套和等媒体共享信息网络。
2．设计思路
1）概要
显示系统由编辑部分、显示部分、视频控制部分、自动控制部分（光传感系统）和其它各系统的接口部分等组成。
本系统的编辑部分主要是将显示屏上要显示的信息通过一台编辑机按照客户要求的方式进行编辑，然后通过网络将编辑好的文件传输给播出机，按照预定方式进行播放。
视频控制系统由录像机、影碟机、广播系统、闭路电视、卫星接收机及其它视频设备组成，这些视频设备通过多路音视频控制台根据用户需要播放合适的视频节目或将视频节目经过专门控制软件编辑后进行播放。多路视频控制台可通过播出机串口实现无人值守自动播放功能。可根据客户预先编排好播放顺序播放各种视频。
自动控制部分主要由光传感系统等组成，光传感系统通过光传感器将环境亮度传输给显示部分控制板，经处理后改变控制板送给驱动板的使能信号，以达到调节显示屏亮度的目的。
2）智能化显示介绍
电子信息（）包括：日常运行基础子系统、安全保障子系统、为大型活动服务的子系统、大型活动信息服务的子系统。其中大屏幕显示系统（）属于信息服务子系统的一部分。
电子显示屏系统（）用来发布各类消息，播放宣传信息，及各种视频、动画、文字等商务内容。大屏幕显示系统是信息服务的基本子系统，它将直接影响基础设施的档次。同时，由于其功能及综合效应十分符合当前市场经济的新要求，所以系统设备前期的硬件投资贵单位的现代化建设，和促进贵单位整体规划具有十分重要的意义。
3）屏体设计概要
根据现场勘察并结合当地的常年气候条件，公司对本显示屏做如下设计：

亮度：因为电子显示屏要求真正全天候工作，这就对显示屏白天的效果提出了很高的要求；同时又因为白天光照较好，所以对显示屏亮度的要求就更高，只有这样才能够保证在任何亮度条件下，显示屏都能够显示高品质的图像。以上三种发光二极管按表贴三合一组成一个像素，每平方米的亮度大于1500。
n 视角：要使在一定范围内的观众都能正常观看户内显示屏的显示的内容， 就要求显示屏的视角尽可能的大，保证观众可以清晰地观看安装于户内的显示屏的显示内容。我公司采用的发光二极管的视角符合标书中的要求：水平视角大于120°﹑垂直上视角大于15°﹑垂直下视角大于35°。
其它设计概要
n 对于安装结构的设计由专业的建筑设计院严格依照国家建筑质量标准设计安装图纸;
n 对配电系统严格按照国家电气设备安全的标准进行设计;
n 对屏体的防护等级严格按照国家建筑工程质量检测评定标准设计。
5）系统功能
n 视频显示功能：
实现和信号转换，通过专门控制软件可实现图象和文字的叠加；
n 视频图像播出功能
实现显示视频图像，实现现场传播，转播广播电视及卫星电视；播放录像机，实现现场转播，转播广播电视及卫星电视；播放录像机、影碟机等视频节目；通过专门控制软件实现电视画面上叠加文字信息，全景、特写等实时编辑和播放功能；可在文艺表演时实时转播，或播放背景画面等。
n 播放计算机信息功能
可显示各种图形、图案、动画等计算机信息；可显示中文、英文、数字等多种文字，有多种字型选择，文字可无级放缩；播放系统使用方便，可输入及播放不同信息，具有全自动播放功能；播出方式有单、多行平移、单、多行上下移、左右拉、上下拉、旋转、缩小、放大、闪烁、开窗、滚动等多种方式。
n 其他功能
标准的网络接口，可和内部信息网相联，同时播出网络信息实现网络控制；可和其他标准网络连网，同时播放网络信息，实现网络控制，通过网络上网和有线电视网；通过上网，访问制造公司的网址，可以下载显示屏的各类最新控制软件，方便实现软件升级，并可以在网上实时解答用户使用疑难；

第四章 设计方案
1．显示屏特点
n 模块化设计，多种尺寸组合，图文并茂，高清晰度，画面细质，立体层次感强；
n 具有4096级超级灰度控制，显示颜色达16.7M色，图像清晰逼真；
n 采用静态恒流方式，大功率驱动，充分保证发光亮度；
n 具有亮度调节功能，可在不同亮度环境下获得最佳播放效果，全面采用进口大规模集成电路，可靠性大大提高；
n 内容丰富：可显示文字、图表、图像等视频信息；
n 信息广泛：显示的信息量不受限制；
n 性价比高，显示性能好，像素管可采用多种规格；
n 支持各种计算机标准网络接口，联网方便，可实现远程实时控制。
2．应用范围
全彩色显示屏主要用于显示各种宣传信息，信息含量大，可显示文字、视频、图表、动画、图像等内容。可用于：
n 城市广场、行政大楼、会展中心、体育场馆、多功能厅的动态显示和实况播放：
n 机场、车站、港口、码头等交通信息显示；
n 政府机关、工商税务的政策、政令发布及政务公开等显示内容；
n 银行、邮政、电信、医院、电力等行业进行服务内容、服务宗旨的宣传及信息显示；
n 道路交通的信息显示；
4．部分技术指标
6表贴全彩
（1）像素点参数
序号
项目
参数
1
管芯
晶元
2
像数组成
6红绿蓝表贴三合一
（2）屏体技术参数
1
屏体面积
具体见报价方案
2
平整度
任意相邻像素间≤1；模块拼接间隙<1；整屏平整度<1
3
亮度调节
自动/手动无级亮度调节不小于32级
4
驱动方式
数字可调整，恒流驱动
5
视　　角
水平视角：≥±60度 垂直上视角：≥15度，下视角≥35度
6
可视距离
6米—50米
7
灰度等级
4096级
8
显示颜色
16777216种
9
信号处理能力
10比特
10
画面刷新速度
电视信号≧100，计算机信号≧120
11
反γ校正曲线
具备三条以上可调节的γ曲线
12
扫描速度
>240
13
控制方式
和计算机监视器同步（点点对应）
14
多种输入良好的兼容性
显示系统设有多种信号输入接口，可输入、、电视制作式信号，并自动识别，可完成4：3及16：9图像的处理。标准计算机显示接口和支持多种显示分辨率。
15
专业视频图像处理技术
采用智能视频控制盒技术
16
屏幕寿命
大于10万小时
17
失 控 点
0.0001（呈离散分布且不允许有长亮点）
18
均 匀 性
摸组内各基色亮度均匀性≤5%
19
机械精度
模块平整度≤1.0，拼缝精度≤1.0
20
工作电压
380V±15% （三相五线制） 50±10%
21
功　　耗
800㎡（）
22
连续工作时间
>72小时
23
平均无故障时间
>10000小时
24
工作环境温度
-20℃65℃
25
工作环境湿度
10%—90
26
软件接口
标准计算机网络接口

3）防护措施

防潮
焊锡采用云南抗氧化的锡膏，焊接工艺采用波峰焊，线路板具有绿油隔氧层，防止了线路的潮湿、氧化，提高了使用寿命。另外还采用了船舶工业防腐蚀的技术加以处理。

防静电
对于户内屏，考虑防静电十分必要：一是保证接地良好，接地电阻不大于4欧姆。二是在一般人能够摸到的地方绝缘电阻大于10兆欧。三是分离强电和弱电的接地。四是采用蔽屏网，防静电。
防电磁干扰
本系统为隔绝内部和外部电磁环境而设计的抗干扰电路，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极小，达到13926.3-92和9254-88的要求；

第五章 技术特色
1．γ校正技术
来自计算机和电视的信号，为了修正显像管的非线性特性（γ特性），对信号进行了γ预校正，如果将这样的信号原封不动地呈现到全彩显示屏上，就会造成对比度低，模糊的图像，这是因为不具备的γ特性。
因此我们采用了在通常γ校正系数从2.2至2.8连续可调的基础上再加一阶段适合全色的γ校正的方法（见下图），根据的发光、亮度特性和全彩的安置环境，在系统中将校正系数制表，由此可以实现信号的线性化，从而提高图像自身的对比度和清晰度。确保画面层次清晰、色彩鲜艳、对比度好、信噪比高。

2．消除马赛克现象
1）马赛克现象产生的原因共有以下几条：
同一块显示屏选用了不同档次的。由于各模块之间的平整度不能保证绝对一致，同时由于以往的视角较小，因此造成各模块相对于某一观察点的亮度不一致。
2）针对上述产生马赛克的原因，我公司采取了以下针对措施：
（从根本上消除马赛克现象）
n 我公司严格规定每屏必须选用同一品牌、同一型号、同一档次的；提高显示屏的平整度，相邻模块之间的平整度达到了行业规范中的最高水平；同时在该项目上选用了适合室内使用的管芯。我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外形观看效果、平整度、平面弧度、垂直度及水平度等。众所周知，从人眼的特点而言对局部的不平整很容易察觉，而对整体的尺寸误差却很难发现。因此首先要保证显示屏没有高低及像素间隔的突变。显示模块安装于数控加工的安装槽钢上以保证刚性及平整度。以上措施可从根本上消除马赛克效应。同时避免了采用单模组亮度控制带来的后遗症。
n 单模组亮度控制技术，是采用改变各模块之间各基色的平均电流从而调节模块的亮度，达到消除马赛克现象。但它的后遗症是：由于模块之间的平均电流不一致，从而造成在使用一段时间后，各模块之间的亮度衰减不一致，从而产生新的马赛克现象。因而，采用单模组亮度控制技术来消除马赛克现象实际上是一种治标不治本的措施。而我公司采取的以上措施是治本措施，可保证显示屏长期不出现马赛克现象。我公司只是运用单模组亮度控制技术进行白平衡调整。
3. 灰度处理技术
我公司采用全数字化控制技术，实现了显示屏4096级灰度的实时显示，校正系数连续可调，其技术指标居行业领先水平。画面层次清晰、色彩鲜艳、对比度好、信噪比高。

4．新型的恒流驱动
我公司全彩显示屏采用先进的第二代恒流驱动集成电路（台湾聚积的5024恒流驱动芯片），并对外围电路进行改善，开发出了一种新型的恒流驱动电路，使其输出电流的误差降到最低，它采用的方法是通过数字测量各芯片输出电流误差值，经过调整相应芯片内部的电流调节寄存器，减小各芯片内的误差，使整屏电流趋向原定的设计值，其电流调节精度为0.15625（即20的1/128），其技术性能指标达到世界领先水平。
5．可视范围设置
可视角度
为了使光适度的扩散，正面亮度和侧面亮度的比率一定要小，这样才能从显示屏的正面或侧面看到画面。一般把正面亮度值的50%（半值角度）定为侧面可视角的极限值。

从以上的计算式可以得出（0.5）半值角度越大可视角度就越大。
为了扩大可视角度，一般都把配光特性做成扇形或心形。具有同一光能（光束 单位）的在扩散光时和它的扩散面积（可视角度）成反比，而且亮度会变低。
为了确保同样的亮度必须把可视角度扩大2倍，这样就需要4倍的光能。
水平120度，垂直120度的可视角度是室外显示屏系统应具备的条件。
红、绿、蓝三基色的色品坐标的选择：

红、绿、蓝三基色的色品坐标的选择一般遵循两个原则：
n 红、绿、蓝三基色的色品坐标所构成的色彩范围尽可能的大。
n 在第一条的前提下，红、绿、蓝三基色的色品坐标尽可能靠近彩电红、绿、蓝三基色的色品坐标。
n 画面设计（主要根据可视距离、像素间距以及安装位置来决定）
可视距离
可视距离是由画面大小、像素间距及显示内容所决定，根据人眼特性，最短的可视距离即人的眼睛的视角（上下方）约为九度左右，从人眼球出发，以D的距离注视某一点时，映入眼帘的图像的高度为H，其关系式如图：

6．视频信号处理功能
一个高品质的全色显示系统，除了发光部件的正确设计外，其视频信号的处理也是非常重要的，能否真实、可靠、高质量的还原图像，取决于视频信号的正确处理。
目前行业内通常采用多媒体卡进行视频播放，而我公司使用了专用视频控制器，其具有如下功能：
n 视频噪声抑制处理
n 12比特转换
n 数字视频解码技术
n 帧格式上行及下行变换
n 精确的数字内插，可进一步提高显示分辨率
n γ校正技术，可提高画面的层次
n 快速运动补偿技术的应用，消除了由帧格式变换所带来的运动图像拉毛现象。
另外，我们知道数字电视比起模拟电视，画面质量有了极大的提高，它可消除信号在传输过程中带来的失真和噪声。
该视频控制器比业界通常采用多媒体方式播放视频信号分辨信号分辨率更高，色彩更鲜艳，其技术水准达国内领先水平。
逐行视频处理方式
大型全色显示系统的像素间距远大于家用电视监视器，普通的电视机采用（）625行扫描线隔行扫描，几乎看不到有不和谐之处，但此种方法直接用于大型全色显示系统，画面模糊。图像不清就很明显。
因此在我们的全彩显示系统里应用了技术，采用了1/60s满扫描625行线的逐行方式和运动补偿技术，既保持和方式的亲和性，又确保了闪烁少的平滑显像，使影像成比例缩放，具有更精细、更清晰的画面。
高对比度
为了能够清晰的显示出亮度均一的文字和图像，具有识别周围环境亮度和发光光源点（）之间的明暗是非常必要的。

定量表示图像的好坏一般都用对比度作为指标。
不发光时的亮度和周围亮度，以及反射光对周围光线亮度形成正比例，而对比度则成反比例。所以要有随着环境亮度的变化自动调节显示屏显示亮度的功能。
亮度均匀性
我公司拥有逐点矫正显示屏亮度均匀性的技术，从根本上消除了由于发光管亮度不一致带来的“马赛克”现象。使显示的画面更清晰、更逼真。

亮度自动调节
显示屏可根据环境的温度、湿度、电压电流变化等因素自动调节亮度。
高清晰度
清晰度的高低是由显示画面的像素所决定的，使用的像素量越多，被显示画面的清晰度就越高，如屏幕显示面积相同，点间距越小所用的像素就会增多，画面的清晰度就越高。
本次设计我公司采用间距6的全彩色显示屏，每平方米像素达27777个，属于高密度室内全彩色系统。显示画面细腻、播放内容丰富、容量大。
色彩真实再现
色彩的再现是三种原色（红、绿、蓝）的不同组合而形成，它的范围由各个发光元素的色波长、亮度比、亮度以及色彩微调数来决定的。
因此这三种原色的色度（色彩的波长）越逼真，色彩的再现性就越好。
n 色彩的再现范围由3原色的波长而组成的三角形面积来决定，面积越大越好。
n 色彩再现的精彩程度决定于3原色的灰度级数。
n 现在一般的全彩显示系统的3基色采用线性256个灰度级。
n 高品质全彩显示系统的三原色采用非线性4096个灰度级。
目前我公司可实现从线性65536级到非线性4096级灰度的实时校正，并且校正系数可从2.2至2.8连续可调，其技术指标居世界领先水平。确保画面层次清晰、色彩鲜艳、对比度好、信噪比高。
清晰的影像再现
能否再现清晰的影像和余影时间，和单位时间的画面数有很大关系。余影时间由显示材料的发光特性决定。同放电管及相比有很好的发光特性。为了再现清晰流畅影像必须每秒传送60幅以上的画面，画面的切换必须为全画面同时切换，而非扫描方式。
6．高性能的控制机制
在普通家庭里都浸透着多媒体的今天，作为显示终端的全色显示屏必须能够根据各种各样需要提供最适合的载体的功能，以满足网络多媒体的需要。
n 支持、、制式的接入，采用统一的视频处理技术，保证所有制式图像显示效果的最佳性，对信号无级缩放，以满足适合的显示尺寸。
n 支持输入，实现文本、动画显示，有多种显示功能，如：旋转、飘雪、移动、展开缩放、色彩交替等。
n 支持实时亮度、色度调节，外置亮度传感器手动/自动16级或连续亮度可调及色度的微调。
n 具有65536级灰度显示能力，能实现每色非线性1024级灰度，具有107万色以上的表现能力。
n 支持亮度均一性校正，采用制表方式实现像素亮度一致性校正，可实现相邻像素间亮度差在10%以内。
7．（数码图像减噪）降噪处理电路
由于传输媒介带来的噪声和模数转换的量化噪声，极大地影响了显示屏的视频显示效果，必须采取一定的降噪处理措施。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控制系统，对细节信息少的图像能减少杂信号，对细节信息多的图像，可提高画质，实现自然、逼真的画面，另外系统还具有数码图像清晰度增强电路，能强化亮度信号的轮廓，大幅度提高了图像的鲜明度，可以再现图像细腻、生动的质感，更好地改善了全色屏视频图像的观赏效果。
8．可靠性设计
1）模块化设计
整个显示画面采用模块化设计理念，模组四周有弹性良好的密封胶条，可确保安装完毕后，整屏具有良好的防护能力。
模块外壳采用材料开模成形，可确保像素中心间距精度小于0.5，模块的机械精度小于1，任意相邻像素平整度小于1。
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外形观看效果、平整度、平面弧度、垂直度及水平度等。模块采用箱体结构以保证刚性，固定箱体的网架用冷轧钢板成形有较高的平整度。显示屏在安装过程中，采用激光测距仪进行平整度控制，可以保证显示屏平整度达到以下标准：
n 大屏平整度优于1.0
n 水平错位小于1.0
n 垂直错位小于1.0
2）耐久性措施
n “三防”
显示屏的所有电路板都经三防处理，我公司的三防处理依据海军设备的标准，使显示屏能够长期工作，在我公司的显示屏系统中接插件数量很少，绝大多采用表贴器件，这适合对电路印制板、元器件、焊点等全面进行“三防”处理，我公司是国内同行中唯数不多真正按军工标准进行“三防”处理的企业。大家知道，“三防”的材料优劣对显示屏的“三防”效果至关重要，由于我公司采用海军舰载雷达的三防材料，其特殊的配比使得显示屏能经得起恶劣条件的考验，满足军工级要求。“三防”按结构又可分为整体三防和局部三防，有的公司只对部分关键器件进行三防，有的公司则是对所有关键器件三防；按生产工艺又可分为“刷防”、“喷防”和“浸防”，军工级一般采用“浸防”，“浸防”能够确保显示屏的元器件都可靠地经过三防处理。我公司认为对显示屏这种使用寿命较长、使用环境较差、元器件数量繁多的系统，为保证显示屏的使用可靠性，要对显示屏的三防进行严格的过程控制，要采取“浸防”工艺。另外，采用载流焊接技术焊接和贴片元器件，客观上消除了手工焊锡中遗留的松香对三防的破坏，做到真正的全“三防”工艺。
n 所有模块都经过防振动试验，确保显示屏具有抗震功能。
n 所有模块都经过高低温试验，满足显示屏正常工作。
n 为保证的使用寿命，减低使用功耗，确保每一的电流都不超过额定工作电流。
n 确保驱动电源在额定电压和额定功率范围内使用。