超大面積室內LED顯示屏控制系統之關鍵技術2012-09-28

應用行業：企業應用產品類別：LED顯示屏諾瓦電子

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    控制系統只占顯示屏成本的很小一部分，但其對顯示屏的穩定性與可靠性、以及對顯示屏的效果的改善卻起著非常重要的作用。
    （1）控制系統對逐點亮度色度校正的支持：
    作為提升LED顯示屏圖像質量的有效手段，逐點校正的概念從2007年開始被引入國內。逐點校正需要“校正系統”和“控制系統”兩個部分配合才能完成，其中校正系統負責生成校正系數，控制系統負責應用校正系數。自2007年開始，國內少數廠商的控制系統就已經開始支持校正系數的存儲、管理、以及應用，自2009年以來，國外專業客戶和大部分國內高端項目已經必需逐點校正功能。逐點校正分為逐點亮度校正和逐點色度校正。相對于亮度校正來說，基于色度補償原理的逐點色度校正能獲得更高的一致性和較少的亮度衰減，因此，控制系統對逐點色度校正的支持將會成為趨勢。
    成都某LED顯示屏系統工程項目是一個超大的室內LED屏項目，其采用的控制系統配合最新的校正系統，對顯示屏進行逐點色度校正，保證顯示屏每一顆LED亮色度的高度一致。
    下圖是諾瓦科技對深圳某顯示屏的逐點色度校正對比，這塊顯示屏上有大量模塊偏紅（尤其是畫面右部偏上位置附近）。針對這種有明顯的顏色不均勻的情況，僅僅亮度校正是無法取得好的校正效果。本案例采用了色度校正，可以看到該顯示屏圖像質量取得了顯著的改善和提升。

圖1：某有嚴重色偏的顯示屏逐點色度校正前后對比圖

    （2）自動故障診斷與狀態檢測技術：
    LED顯示屏是由數量繁多的電子元器件組成（一塊顯示屏使用的元器件數目高達數千萬甚至更多），用戶需要實時監視顯示屏的工作狀態、以及每一個潛在的和已經出現的故障。上文中提到的成都LED顯示屏系統工程項目采用的最新控制系統，該系統可以監控到由上千萬個元器件組成的顯示屏上每一個容易出問題的環節的狀態(包括每一個箱體內的溫度、濕度、煙霧，以及每一塊開關電源的電壓、每一個風扇的轉速，以及每一顆LED燈的開短路情況)，系統可以在故障出現時自動進行緊急處理，并且自動通過短信和郵件實時通知到維護人員。自動故障診斷與狀態檢測能夠大大提高維護速度、有效降低LED顯示屏的運營風險。
     （3）超大屏帶載技術：
    對于面積數百平方甚至上千平方米，或分辨率超過1920*1200的顯示屏，需要用多臺主控才能夠帶載。成都某LED顯示屏系統工程項目分辨率高達5440*1200，達到650萬像素，為了避免高速快門拍攝的時候畫面出現不同的帶載亮暗不同步問題，需要每一塊接收卡和每一臺主控都能夠做到子場級的同步。目前大部分控制系統都已經解決了接收卡子場的同步問題，但大部分控制系統（包括國外的某些知名LED顯示屏制造商）還沒有解決不同主控的同步問題。在采用多臺主控帶載巨型顯示屏的時候，這些不同的主控之間需要添加硬同步信號，使得每一個子場都做到亞微秒級的同步，才能夠完全解決同步問題。該項目采用的控制系統，能做到不同主控直接的完全同步。
    該項目采用的控制系統的控制器能帶載230萬像素，大大超過普通控制系統單卡130萬像素的帶載能力。
    下圖是隨機拍攝的某兩塊巨型顯示屏的照片，均采用了1/800快門拍攝。這兩塊顯示屏由于面積非常大，均采用了多套主控帶載。圖2顯示屏存在著嚴重的不同主控之間帶載的不同步現象，而圖3顯示屏的控制系統主控之間的同步則非常好。

相機拍攝的多臺主控不同步的顯示屏

相機拍攝的多臺主控同步的顯示屏

    另外，對于巨型顯示屏，還需要采用合適的播放方案（因為顯示屏的分辨率可能超過一臺計算機顯卡的最大輸出分辨率）。本文的成都LED顯示屏系統工程項目中，顯示屏分辨率高達650萬像素，遠遠超過單臺計算機顯卡輸出的分辨率230萬像素。為保證播放的清晰度，播放需要點對點播放，該項目播放采用的視頻服務器，單臺能獨立流暢播放1000萬像素的視頻，能同時提供最多高達24個DVI輸出，其全新的技術，能保證每個DVI輸出之間的同步性。
    （4）冗余技術：
    近年來流行的冗余技術是單線環路冗余，這種冗余技術成本較低（不增加控制系統），但理論上來講，因為在整個環路中如果有兩處傳輸故障就會導致部分黑屏，并且在任何一臺主控或掃描板自身出現故障時顯示屏會出現黑屏。
    還有一種冗余技術在重大項目上也得到了推廣應用，控制系統全部進行了冗余備份，也就是采用了雙備份的主控和掃描卡。由于主控系統采用了雙冗余備份，在某臺主控或某塊掃描板發生故障時，顯示屏還能正常顯示。此方案的成本比環路冗余成本高了一倍，但其穩定性卻得到了很大的提高。相信今后會有越來越多的重大項目會采用該種冗余技術。
    本文所描述的成都LED顯示屏系統工程項目，采用的控制系統最新的冗余熱備份技術，該系統采用的是雙信號雙主控冗余，在某臺主控或某條傳輸線路出現故障時，顯示屏還能正常工作；如果某張接收卡出現故障，只是出現故障的接受卡所帶面積黑屏，不會出現該卡之后的屏體全部黑屏。相比較雙主控雙接收卡冗余備份，節約了很大的成本（只是主控增加一倍）。
     （5）高灰度高刷新率：
    文中的LED顯示屏所使用的控制系統采用最先進的技術，在通用驅動芯片下，能實現更高灰度，更高刷新，掃描屏14位灰度刷新能達到3000HZ以上，靜態屏實現完整的16位灰度，刷新能更高。大大提高了LED顯示屏的拍照效果。
    該成都LED顯示屏系統工程項目，采用的是靜態屏，能使顯示屏刷新達到5000以上，灰度是完整的65536級，即是16位完整的灰度，能確保攝像和拍照達到很好的效果。
    （6）小結：
    本文所描述的成都LED顯示屏項目，控制系統方案提供商提供了從播放到控制，簡潔方便的解決方案。在相對較低的成本下，實現了穩定性，易用性，綠色節能環保等方面全面的提升。顯示屏控制系統更加穩定、顯示效果更加細膩、顯示屏的均勻性也有了顯著改善。實時狀態監控技術使得顯示屏的維護更加快速。

本文中諾瓦LED顯示屏控制系統拓撲圖

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