大連達明科技-LED視頻同步系統技術突破
摘要：
隨著LED芯片發光效率和散熱技術的快速提升，顯示屏分辯率越來越高，目前填充因子系數已達到10%。當填充因子系數超過10%時，控制系統的8位灰度反GAMMA變換對圖像色彩的損失已非常明顯。文中介紹了D801全彩同步控制系統14位灰度的反GAMMA變換，大大降低了色彩的損失,系統采用“千兆網卡+接收卡”的控制方式，降低了成本和對硬件設備的要求，讓筆記本電腦也能輕松控制大屏幕，開創了新一代同步控制系統的設計模式。關鍵詞：LED；顯示屏；控制系統；填充因子；千兆網卡；灰度
The technique break of LED synchronized video system
Abstract： With the rapid promotion of the LED chip light-emitting efficiency and heat dissipation technology, the fill factor coefficient of the LED display has been up to 10%. With the 8-bit gray-scale anti-GAMMA transform of the display control system, the loss of the image color is very evident when the fill factor coefficient is more than 10%. This paper introduces the 14-bit gray-scale anti-GAMMA transformation of the D801 full-color synchronous control system, which reduces the loss of color significantly. The system uses "Gigabit Ethernet + receiver cards" control mode, reducing the requirements of costs and hardware. And Notebook computers can also easily control the big LED display. The new generation design pattern of the synchronous control system has been set up.
Keywords：Display; control system; fill factor; Gigabit Ethernet; gray;
1、LED視頻同步控制系統
1.1、高清晰圖像顯示
由于LED芯片發光效率和散熱技術的提升，顯示屏LED芯片的填充因子系數越來越高，目前室內顯示屏產品已可達10%。
當填充因子達到40-50%時，室內大屏幕LED顯示可以替代液晶或等離子。
控制系統需有三大突破：
當填充因子超過10%，反GAMMA變化灰度需≥12 位；否則圖像信息損失過大，超過15%。
對目前控制系統的挑戰是提升到大于12位的反GAMMA灰度變化；對目前的驅動芯片的要求：OE變化單位需由100-200ns到30-50ns.
控制系統的圖像實時傳送和處理同驅動技術匹配就變得更加關鍵和復雜。
2、設計原理
2.1、亮度衰減校正
LED芯片發光的不均勻和亮度衰減特性，要求在電路設計時能提供補償和校正技術，對LED顯示芯片亮度衰減的校正技術變得非常重要。
兩種校正方法：
單純亮度校正——適用于屏廠校正
亮度和色域雙目標校正——適用于室外使用中顯示屏校正
三種實現方法：
驅動級實現——適用于單元板制作廠家
接受卡系統級實現——適用于屏廠和用戶
上位機系統級實現——適用于終端用戶
每種實現方式有各自的特點和技術要求。
2.2、色彩真實
由于LED的顯示色域同液晶等傳統顯示材料的色域不同，色彩的真實再現需要進行色彩校正，而變化的灰度精度對圖像質量起到很大影響， 衡量標準：色彩信號損失小于5%是中高檔控制系統的主要衡量指標。
目前市場上主流控制系統的圖像色彩損失在15-20%左右。其主要的原因是色域空間變化前是8位256級灰度，變換后的掃描是10位1024級灰度或是12位4096級灰度。
2.3、D801特點
2.3.1、低灰度之王，色彩表現更完美
本系統對色彩校正采用14位運算，并進行了算法優化，使色彩表現更豐富，特別是針對中低端的驅動芯片，如MBI5024、MBI5026和TB62762等，表現效果仍能做的很出色。在進行的灰度測試顯示，本控制系統能分辨的最小灰度達到1。這樣，在播放灰度較低的畫面或視頻時，本系統能更完美地再現視頻。
2.3.2、單網線傳輸系統，結構更簡單
本系統只需要在上位機運行軟件，通過網線發送數據到接收卡，接收卡負責掃描工作。與傳統發送卡加接收卡的結構相比，少一個發送環節，這樣不僅節省了成本，也提高了穩定性。
通過對網絡傳輸模塊的嚴格設計和極高的PCB設計工藝，本系統用國產的超五類網線傳輸距離最遠能夠達到170米，可靠傳輸距離達到140米，方便工程布線。
2.3.3、更大的帶載面積，成本更低
本系統采用了優化FPGA軟件結構，單卡的帶載面積最大能達到684x256，相對傳統的接收卡，帶載面積提高了大約20%，這意味著成本的節省。
3、結論
本文介紹的D801控制系統同市場普通驅動芯片組合使用，就可完成14位的反GAMMA變換，能在1時起灰，大大減少了LED顯示圖像色彩損失。系統采用的千兆網卡傳輸技術，簡化了系統的硬件結構，提升了系統的性能和穩定性。
注：此文發表在《現代顯示》2010年第一期
Keywords：Display; control system; fill factor; Gigabit Ethernet; gray;
引言：
在LED顯示、光源和照明應用三個層面，LED的控制是一項關鍵技術，采用先進的千兆網傳輸技術，反Gamma校正技術、位變換技術、像素校正技術、單接收控制卡級聯技術等，使LED顯示色彩更逼真、高品質畫面表現更持久。1、LED視頻同步控制系統
1.1、高清晰圖像顯示
由于LED芯片發光效率和散熱技術的提升，顯示屏LED芯片的填充因子系數越來越高，目前室內顯示屏產品已可達10%。
當填充因子達到40-50%時，室內大屏幕LED顯示可以替代液晶或等離子。
控制系統需有三大突破：
2、設計原理
2.1、亮度衰減校正
LED芯片發光的不均勻和亮度衰減特性，要求在電路設計時能提供補償和校正技術，對LED顯示芯片亮度衰減的校正技術變得非常重要。
兩種校正方法：
三種實現方法：
每種實現方式有各自的特點和技術要求。
2.2、色彩真實
由于LED的顯示色域同液晶等傳統顯示材料的色域不同，色彩的真實再現需要進行色彩校正，而變化的灰度精度對圖像質量起到很大影響， 衡量標準：色彩信號損失小于5%是中高檔控制系統的主要衡量指標。
目前市場上主流控制系統的圖像色彩損失在15-20%左右。其主要的原因是色域空間變化前是8位256級灰度，變換后的掃描是10位1024級灰度或是12位4096級灰度。
2.3、D801特點
2.3.1、低灰度之王，色彩表現更完美
本系統對色彩校正采用14位運算，并進行了算法優化，使色彩表現更豐富，特別是針對中低端的驅動芯片，如MBI5024、MBI5026和TB62762等，表現效果仍能做的很出色。在進行的灰度測試顯示，本控制系統能分辨的最小灰度達到1。這樣，在播放灰度較低的畫面或視頻時，本系統能更完美地再現視頻。
2.3.2、單網線傳輸系統，結構更簡單
本系統只需要在上位機運行軟件，通過網線發送數據到接收卡，接收卡負責掃描工作。與傳統發送卡加接收卡的結構相比，少一個發送環節，這樣不僅節省了成本，也提高了穩定性。
通過對網絡傳輸模塊的嚴格設計和極高的PCB設計工藝，本系統用國產的超五類網線傳輸距離最遠能夠達到170米，可靠傳輸距離達到140米，方便工程布線。
2.3.3、更大的帶載面積，成本更低
本系統采用了優化FPGA軟件結構，單卡的帶載面積最大能達到684x256，相對傳統的接收卡，帶載面積提高了大約20%，這意味著成本的節省。
3、結論
本文介紹的D801控制系統同市場普通驅動芯片組合使用，就可完成14位的反GAMMA變換，能在1時起灰，大大減少了LED顯示圖像色彩損失。系統采用的千兆網卡傳輸技術，簡化了系統的硬件結構，提升了系統的性能和穩定性。
注：此文發表在《現代顯示》2010年第一期
作者簡介:
大連達明科技有限公司董事長兼總經理，模型專家、教授級高級工程師、英國威爾士大學博士。多年從事LED技術開發、項目開發工作和企業管理工作；曾承擔多項國家部委項目和工程，主要負責國家科技部《100lm/W功率型白光LED制造技術》，國家發改委《高亮度藍綠發光二極管芯片產業化》，遼寧省科技廳《小體積功率型發光二極管芯片產業化》等項目。國家級刊物發表論文30篇。
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