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LED顯示屏 |
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視距與清晰度的平衡
與常用的近距離觀看的電子產品不同,如手機屏幕,筆記本電腦屏幕等,LED顯示屏適合稍遠距離觀看,對于同一款LED屏幕產品,視距會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,可是由于感光細胞的分布以及本身的缺陷,實際上對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。
視覺圖像融合原理
以上所說的人眼的分辨率1角分,是在十分理想的情況下(足夠明亮的晴天,同時無反光)對于白紙上的黑條測試,并且是眼睛特別好的人得到的。實際上,一般人的眼睛沒那么好,如果在昏暗的燈光下做這個實驗結果會偏離,人眼對這種圖案的靈敏度高,會3到5倍于黑背景上的白點。
小視距S1=3400H;
大視距S2=3400P;
佳視距Sr = S1+0.618(S2 -S1); 其中:
P(mm)——LED像素間距;
H(mm)——三色LED顆粒間距;
本項目采用5mm像素間距產品,其小視距為4.5m,大視距為15m,佳視距在5m處,即在此處收看到的屏幕效果佳,既沒有像素信息損失,也沒有因細小像素發(fā)光而形成的顆粒感。
混色設計科學
三基色混色原理
各種光源發(fā)出的光,由于光譜功率分布的差異,進入人眼后顯現出各種不同的顏色。顏色可從感覺的觀點和物理上的觀點來看,前者抓住色的視感覺屬性,與此有關的概念稱作色的心理概念;后者注意到引起色的光性質,用稱作三刺激值的量來表示。為了把心理概念上的色與物理概念上的色區(qū)別開來,把前者稱作知覺色,后者稱作心理物理色。
顏色的心理概念術語和數量,用來表示人眼的彩色視覺,主要包括明度、色調、飽和度。顏色的物理概念認為任何一種顏色光,都可以由3種相互立的單色光按一定的比例混合得到,選作3種單色光的條件是其中任一種單色光不能由其余兩種單色光相加混合得到,即它們是線性無關的。目前所使用絕大多數彩色顯示器,不管是CRT、LCD、PDP、DLP還是其他,都是基于三原色成像。
以下列出常見顯示面板的顏色構成,其中的四色面板,將黃色作為藍色的補色被增強后,對藍色的表現力會起到很好的提升作用,還提高了黃色的表現力。
iphone4面板 夏普液晶四色 直插型LED面板 表貼型LED面板
LED顯示屏的混色設計包含LED排列設計以及控制驅動設計。
LED排列設計屬于在面板上對發(fā)光二極管進行規(guī)則物理排布,也出于對LED各色燈分散性的考慮,以及為了能達到的亮度需求,將對一個基本像素內的LED進行多種排列,以實現佳混色和白平衡下的高亮度。
為了獲得比較大的色彩范圍,在LED 顯示屏面板的混色設計中,采用PWM脈寬調節(jié)控制各色LED的發(fā)光亮度和色調,來實現千萬顏色。LED混色設計面對的一個問題是,構成顯示屏的各個LED參數的不一致性,這就要求在LED混色設計中考慮LED型號的品牌,規(guī)格,分檔和批次情況。僅僅做到這些還不能屏幕成像顯色的一致性,這就用到了LED顯示屏系統的核心內容,單點亮度校正及單點顏色校正技術。
單點顏色校正技術
從色度圖上我們可以看到,CRT的色空間三角形與紅色、、藍色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的還原顏色是接近自然色的,如PAL制或NTSC制電視的效果,人眼看起來適應。而在全彩色LED視頻顯示系統中如果不對紅、綠、藍色信號進行適當的調整(色坐標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對應,色彩還原效果會非常差,原本應發(fā)白色光時有可能發(fā)粉紅色或產生其它色偏現象。為解決以上問題,要對視頻源和LED顯示系統的顏色進行色坐標變換即顏色校正,從而使畫面色彩更貼近真實。
將呈離散分布的同批同檔LED,經過色坐標變換校正技術,都移至PAL制式色度區(qū)域內,使顯示屏播放的視頻顏色在PAL或NTSC制式之內,因此能夠完全適合人眼對顏色的感覺習慣,真實還原自然界的顏色。
人物膚色作為中間顏色,且要細膩表現出人物表情,因此也被認為是難以表現的色彩之一。下圖綜合色彩表現中,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。
由于每顆LED燈的特性都不一樣,所以對每顆LED燈進行立顏色校正,單點顏色校正技術實現兩個功能:
一是使LED顯示屏幕展現出自然界的真實色彩,實現顏色的真實還原。
再就是使每個像素同種顏色的色坐標之間的誤差△x,y<0.003,LED顯示屏色彩還原的均勻一致性。
LED的顏色是非常的,紅、綠、藍色半導體發(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,所以實際顏色比視頻中使用的熒光陰極射線管的顏色強得多。在LED顯示器上播放視頻廣播圖像可能會導致某些場景著色過強而不準確,整個圖像也會出現明顯的色彩(紅色或綠色)。我公司的單點顏色校正系統采用全矩陣校正,將像素的原色用電子裝置搭配成視頻標準色,終屏幕能準確地顯示各種顏色,沒有色彩偏紅或綠或異常色彩。
以LED出廠色度值點亮顯示屏,顏色失真,特別是綠色偏差較大,人的皮膚顏色偏紅不真實,有較差的還原度。
經單點顏色校正后,圖像柔和,顏色過渡平滑,符合觀眾的色彩區(qū)分能力。特別是人眼敏感的皮膚色還原力的表現,已接近真實感覺,將色彩偏差帶給人眼的刺激降到低。
從顏色校正曲線原理圖不難發(fā)現,紅綠藍三色色坐標變換幅度大的屬綠色LED,在顯示屏上的色彩差別也大。上圖為選擇波長525nm的純綠LED構成顯示屏效果,可以看出綠色荷葉成像偏離真實顏色,細部特征失真,缺乏層次和真實感。校正前LED綠色波長。
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,真實地再現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。
廣播級灰度處理
灰度也就是所謂的色階或灰階,是指亮度的明暗程度。對于數字化的顯示技術而言,灰度是顯示色彩數的決定因素。一般而言灰度越高,顯示的色彩越豐富,畫面也越細膩,更易表現豐富的細節(jié)。
灰度等級主要取決于系統的視頻處理芯片、存儲器和傳輸系統性能,目前國內主流顯示屏采用8位處理系統256級灰度,從黑到白共有256種亮度變化,共有0.167億種顏色。我公司采用臺灣驅動芯片,16bit處理系統達到65536級灰度,可構成281萬億色。
不同灰度等級圖像差別 電視系統校正圖像灰度及顏色圖案
在黑色灰階寬容度測試中,在木炭的背光位處,可以比較清楚地看到木炭的線條紋路;在木炭的向光位處,能夠很好地呈現木炭的質感。在控制噪點方面,LED新技術表現很好,畫面噪點并不明顯。
作為畫面灰次對比的兩極,黑、白兩色對比是顯示屏幕對比度直接的表現?;掖尾糠植捎玫氖呛诎妆尘芭c黑白衣服的對比,當然中間色彩如酒杯、頭發(fā)、人物膚色都也起到了很好對比效果。
從人的視覺生理學出發(fā),人的眼睛對于高亮度和低亮度的灰度分辨力都較差,而對中等亮度的分辨力高。顯示屏的灰度表現越出色,特別是在低亮度下顯示屏灰度表現越完整,其顯示的畫面層次感和鮮艷度比傳統顯示屏越高,能表現出的圖像細節(jié)更多,無信息損失。
刷新速率
LED顯示屏刷新率即為圖像每秒鐘顯示數據被重復的次數,高速的刷新頻率可完全適應高速攝影機和高清電視轉播需要,顯示屏達到3840赫茲以上時,攝取畫面穩(wěn)定無波紋無黑屏,應對動態(tài)顯示畫面,圖像邊緣清晰,將圖像信息準確真實地還原。
為了讓客戶更加直觀的了解我司產品的刷新頻率,我們現在利用高速相機對全白場的LED模組進行拍照。其原理是通過調整相機快門速度對產品成像進行抓拍,當快門速度低于模組刷新率時,觀測到模組呈現的是完整的白場,當快門速度模組刷新率時照出的照片上模組呈現的是不完整的白場(明顯的黑白間隔線),從而可以定性的判斷一款產品的刷新頻率高低的影響。
對一塊顯示屏用單反數碼照相機進行屏攝,可以模擬人眼接受圖像的實際效果,我們對快速運動的火車影像的屏攝,需要注意的圖片表現包括火車頭、車窗、火車背后的景物等等。
由上圖示意所示,截取對比的是火車頭部分,需要注意的是此部分是否有重影,虛化,如果拖尾現象嚴重,都可以從這張屏攝圖中大致表現出來。刷新速率越高,動態(tài)表現越好,這些負面現象越小。
廣播級視頻處理技術
在整個圖像還原系統的各個環(huán)節(jié)中,LED顯示屏本身屬于終端顯示設備,視頻信號未經過處理,是無法在屏幕上顯示的。在對標準視頻信號進行解壓、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,相同的結構技術、安裝方法,并且有相同的尺寸和相同的分辨率后,能區(qū)分不同品質的LED制造商的必要辦法。這種會影響顯示屏成像效果預期的因素,恰恰是容易忽視的地方。
畫面拼接技術
在應對超大屏幕(任意方向分辨率超過1920點以上)的視頻處理任務上,我們選用了多屏拼接器技術進行多畫面同步拼接。由于多畫面待了的超大數據處理量,需要純硬件解碼處理功能,的化的圖像處理設備,能夠將多個動態(tài)畫面顯示在多個屏幕上面,實現多窗口拼接的功能。專為要求顯示多個視頻畫面的場合設計,為大屏幕多畫面融合需求提供了一套理想的解決方案。
多畫面視頻拼接器
圖像拼接系統
多屏幕拼接控制器采用大規(guī)模FPGA 陣列式組合處理構架,全硬件設計,自建核心CPU和操作系統??刂破骷瑢拵б曨l信號采集、實時高分辨率數字圖像處理、二維高階數字濾波等圖像處理技術于一身,具有強大的處理能力??刂破鞑捎枚嗫偩€并行和多總線數據交換的處理機制,能從根本上對所有輸入視頻進行全實時處理,圖像沒有延遲,無丟幀現象。
多畫面拼接系統
多屏幕拼接控制器能支持6塊屏幕的拼接顯示,并支持多種視頻輸入模式, 包括復合視頻( DVD 或攝像頭信號),電腦信號(VGA 和 DVI 信號)等。其中對復合視頻,能做到NTSC/PAL制式自適應;對計算機視頻,能支持目前幾乎所有的常見顯示分辨率;數字視頻可支持 1080P 高清信號。
本系統具有基于 Web 的控制、動態(tài)調整窗口大小、添加邊框和標題等功能,并且每路輸入都可在屏幕上的任意位置進行大小調整和定位。顯示方式幾乎不受任何限制。支持實時、動態(tài)地移動窗口以及調整窗口大小。
處理器支持4路VGA輸入、2路DVI輸入、2路VGA輸入、2路S-VIDO輸入、2路YPBPR輸入、4路DVI-I輸出。
率PFC電源更節(jié)能
LED發(fā)光顆粒均需要穩(wěn)定可靠的直流電才能正常發(fā)光,而將380V三相五線制交流電轉變成的直流電,是LED顯示屏能夠正常運行的基礎,這個過程通常交給AC/DC模塊完成,其中包括變壓、濾波、整形等步驟,這種轉換必然帶來能量損耗和諧波干擾等影響。
AC/DC原理
一般的開關電源運行時會產生大量的諧波,諧波對發(fā)動機、變壓器、電動機、電容器等所有連接于電網的電器設備都有大小不等的危害,主要表現為產生諧波附加損耗,使得設備過載過熱以及諧波過電壓加速設備的絕緣老化等。而帶PFC功能的電源能有效抑制諧波的產生。
通過改善功率因數,減少了LED供電系統線路中各種元器件對供電系統的干擾,這樣選用帶PFC功能的開關電源后,不但起到了凈化電網改善電能質量的作用,還降低了大屏幕本身的電能損耗,節(jié)省電費,可謂兩全其美。
發(fā)熱量低、散熱好、超級靜音
LED顯示屏采用綠色發(fā)光技術,光點轉換,節(jié)能環(huán)保。并采用率的PFC功能開關電源為LED供電,把整屏能耗降到低。
投影機的熱量主要來源于投影機內部的成像系統、投影機的電源部分以及投影燈泡,這三部分匯聚在一起的熱量是相當大的,目前市場上主流的投影機燈泡功率高,而投影機的體積也變得越來越小,在如此小的空間內大功率燈泡所產生的熱量是的。壽命也會大大縮短的,給用戶增加了使用成本。一般情況下,投影機連續(xù)工作3-4個小時就要休息一下,以讓內部充分的散熱。
LED屏幕采用開關電源,靠自身帶的鋁片散熱,不安裝散熱風扇,使得整屏零噪音,這樣比具有一整套大型散熱設備的背投設備,更有實用價值優(yōu)勢。
室內LED顯示屏無需配備風扇空調等散熱設備,只要在室內環(huán)境下便可自然散熱。而且可連續(xù)工作72個小時。
LED顯示屏是集光電子技術,微電子技術,計算機技術和視頻技術為一體的高科技產品,它的發(fā)光部分由LED(即光發(fā)二極管)拼裝組成的,其優(yōu)點是耗電量少,亮度高,工作電壓低,驅動簡單,壽命長,性能穩(wěn)定。顯示屏面積可以根據需要由單元模塊任意拼裝,響應速度快。
LED顯示屏的出現彌補了以往磁翻板,霓虹燈等信息發(fā)布媒體效果的缺陷。以其變化豐富的色彩,圖案,實時動態(tài)的顯示模式,的多媒體效果和強大的視覺沖擊力,將信息、文字、圖片、動畫及視頻等多種方式顯示出來,成為信息傳播的劃時代產品,在鐵路、民航、體育場館、會議廳堂、高速公路、廣場、大型商場、銀行、證券市場以及多種監(jiān)控調度中得到了廣泛的應用。
LED電子顯示屏是一種顯示文字、圖像、二維或三維動畫及電視、錄像、VCD等視頻信號的理想的公眾信息顯示媒體,作為當代高科技發(fā)展的產物,它與廣告牌、燈箱、霓虹燈等傳統宣傳媒體比較,具有無可比擬的優(yōu)勢:
1、可實時播放無限的信息(每秒鐘高達60幅圖像);2、是目前世界上各種宣傳媒體中亮度高的;3、圖像清晰、視覺大、功耗低、壽命極長等。現已在城市的各種行政事業(yè)單位得到了廣泛的應用,在提高形象和度及渲染單位主辦各項活動的氣氛等方面起到了良好的作用。
1、起到方便公眾、政務公開的作用。
2、起到普及知識、宣傳相關法規(guī)、條例的作用。
3、起到公告板的作用。
4、起到公益廣告的作用。通過顯示屏幕可播放天氣預報、及重要新聞等。
5、起到烘托氣氛的作用。通過顯示屏幕可播放上級領導及各種貴賓蒞臨參觀、指導的歡迎詞,各種重大節(jié)日的慶祝詞等。
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