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LED顯示屏的6種關鍵技術
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日期:2015-10-27 13:30 信息來源:深德彩

上世紀80年代以來,各種媒體宣傳得到了廣泛發展,公共場合外露信息顯示屏數量越來越多。人們對顯示系統的色彩、亮度等要求越來越高,其次一些樹立于戶外的顯示系統長期受到自然環境的影響,對其使用壽命而言是一種考驗。LED電子顯示屏 具有良好像素,無論白天夜晚、晴天雨天,维戈塞尔塔国王杯亚军都能夠讓觀眾看清顯示內容,滿足人們對顯示系統的需求。


  1、圖像采集技術 

LED電子顯示屏顯示圖像的原理主要是將數字信號轉變為圖像信號并通過發光系統呈現出來。傳統做法是利用視頻采集卡結合VGA卡實現顯示功能。視頻采集卡的作用主要是采集視頻圖像,并借助于VGA 獲得行頻、場頻、像素點的索引地址,獲得數字信號的方式主要通過復制顏色查找表。一般可利用軟件進行實時復制或者硬件竊取方式,相比來說硬件竊取方式更加高效。但傳統方法存在與VGA之間兼容性問題,并由此導致邊緣模糊、圖像質量差等不良情況,最終造成電子顯示器圖像質量受損。


基于此,行業專家研究出專用視頻卡JMC-LED,該卡的原理是基于PCI總線利用64位圖形加速器促進VGA 以及視頻功能合二為一,并實現視頻數據以及VGA 數據形成疊加效應,之前存在的兼容性問題得到有效解決。其次在分辨率采集上采用全屏方式,保證視頻圖像全角度最佳化,邊緣部分不再模糊,并可對圖像進行任意縮放和移動,滿足不同播放要求。最后能夠實現紅綠藍三種顏色的有效分離,滿足電子顯示屏真彩播放要求。


  2、真實圖像色彩再現  

LED全彩顯示屏在視覺表現上的原理與電視機類似,通過紅綠藍三種顏色有效組合實現圖像不同色彩還原再現。紅綠藍三種顏色純正度會直接影響到圖像色彩的再現。需要注意的是圖像在再現并非紅綠藍三種顏色的隨機組合,而需要一定前提。


首先紅綠藍三種顏色光強之比應接近于3:6:1;其次相比于其他兩種顏色人們在視覺上會對紅色有一定敏感性,因此需要將紅色在顯示空間上均勻散布;第三由于人們的視覺在針對紅綠藍三種顏色光強的不同非線性曲線響應,因此需要對不同光強的白光對電視機內部射出光進行糾正。第四不同人在不同情況下對色彩分辨能力存在差異,因此必須找出色彩再現的客觀指標,一般如下:
(1)紅綠藍三種基色的波長:660nm,525nm,470nm;
(2)使用4 管單元配白光為佳(多于4 管也可以,主要取決于光強);
(3)三種基色灰度為256 級;
(4)必須采用非線性校正對LED像素進行處理。
紅綠藍三種顏色配光控制系統可由硬件系統實現,也可以配之相應播放系統軟件得以實現。


  3、專用現實驅動電路 

對當前像素管幾種方式進行分類主要有:(1)掃描驅動;(2)直流驅動;(3)恒流源驅動。針對不同需求的屏幕,采用的掃描方式是不同的。對于戶內點陣塊屏,主要采用掃描方式,對于戶外像素管屏,為保證其圖像的穩定性和清晰度,必須采用直流驅動方式,給掃描裝置加上一個恒定電流。


早期LED主要采用低壓信號串并轉換方式,該種方式存在焊點較多、制作成本高昂、可靠性不足等缺點,這些缺點在一定時期內限制了LED電子顯示屏的發展。為解決LED電子顯示屏以上缺點,美國某公司研制出專用集成電路,簡稱ASIC,該種集成電路能夠實現串并轉換以及電流驅動合二為一,該集成電路具有以下特點:并行輸出驅動能力大,驅動電流課高達200MA,LED 在此基礎上能夠立即被驅動;電流電壓公差大,范圍寬,一般可在5-15V 之間靈活選擇;串并輸出電流較大,電流流入以及輸出都大于4MA;數據處理速度更快,適合與當前多灰度彩色LED 顯示屏驅動功能實現。


  4、亮度控制D/T 轉換技術 

LED電子顯示屏有眾多獨立像素點通過排列組合的方式構成,基于像素間互相分離這一特點,LED電子顯示屏發光控制驅動方式只能夠通過數字信號形式展開。當像素點發光時,其發光狀態主要由控制器控制,并實現獨立驅動。當視頻需要一彩色方式呈現時,意味著每一像素點的亮度及色彩都需要得到有效控制,并且要求在規定時間內同步完成掃描操作。


一些大型LED電子顯示屏有數以萬計的像素點組成,在進行色彩控制過程中其復雜性大大增加,因此對數據傳輸提出更高要求。實際控制過程中對每一像素點設置D/A是不現實的,因此必須尋找出一種能夠有效控制復雜像素系統的方案。


對視覺原理進行分析,人們對像素點平均亮度的主要取決于其亮/滅比例,針對該點若是先對亮/滅比例的有效調節便能夠實現對亮度的有效控制。將這一原理利用到LED電子顯示屏中便意味著將數字信號轉變為時間信號,即D/A 之間的互相轉換。


  5、數據重構和存儲技術 

當前存儲器組組織方式主要有兩種,其一為組合像素法,即畫面上所有像素點位均存放于單個存儲體中,另一個為位平面法,即畫面上所有像素點位均存放于不同存儲體中。儲存體多個使用直接作用就是能夠一次實現多種像素信息的讀取,兩種組織方式見。以上兩種存儲結構中位平面法具更具優勢,在提升LED屏顯示效果時效果更佳。通過數據重構電路以實現對RGB 數據的轉換,將具有不同像素的同權位進行有機結合并放在相鄰儲存結構中。


  6、邏輯電路設計中的ISP 技術 

傳統LED電子顯示屏控制電路主要采用常規數字電路設計完成,對其控制一般采用數字電路組合方式。傳統技術在電路設計部分完成后首先進行電路板制作工序,制作完畢開始安裝相關元件并調試效果。當電路板邏輯功能無法負荷實際需求時需重新制作,直至其滿足使用效果為止。由此可見,傳統設計方式不僅在效果上具有一定偶然性,并且設計周期較長,影響各項工序有效展開,當元件出現故障時維修困難,成本高昂。


在此基礎上,系統可編程技術(ISP)出現了,用戶能夠在自己設計的目標以及系統或電路板等原件上具有反復修改的功能,實現了設計師們硬件程序向軟件程序轉化的過程,數字系統在系統可編程技術基礎上煥然一新。隨著系統可編程技術的導入使用,不僅縮短了設計周期,還在根本上拓展元件用途,現場維護以及目標設備功能實現被簡化。系統可編程技術的一個重要特點就是采用系統軟件輸入邏輯時不需考慮所選器件是否有影響,在輸入時可隨意選取元件,甚至可選擇虛擬元件,輸入完成后在進行適配即可。


  結語:  
LED電子顯示屏已經廣泛遍布世界各地,與人們生活緊密連接在一起,為提高LED電子顯示屏發光效果,促進該種技術科學發展,需對傳統技術存在的各種弊端深入研究針對性引進新技術,促進LED電子顯示屏發揮其最佳效果,為人們的生活以及生產帶來更多便利。在了解需求的基礎上對當前幾種關鍵技術進行深入分析考核,選擇最佳技術方案,得到最佳LED顯示效果。(整理來源:廣東LED)


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