諾瓦科技：超大面積室內(nèi)LED顯示屏控制系統(tǒng)之關(guān)鍵技術(shù)

類別：技術(shù)與產(chǎn)品發(fā)表于：2012-09-24 16:42

關(guān)鍵字：LED顯示屏控制系統(tǒng) 色度校正超大屏同步帶載冗余熱備份高灰度高刷新

摘要：本文通過成都某LED項(xiàng)目簡(jiǎn)要介紹了超大面積室內(nèi)LED顯示屏控制系統(tǒng)的關(guān)鍵的功能和性能，包括對(duì)逐點(diǎn)色度校正的支持、自動(dòng)故障診斷與狀態(tài)檢測(cè)、超大屏帶載的同步、雙系統(tǒng)冗余熱備份技術(shù)、高灰度高刷新頻率等。

    控制系統(tǒng)只占顯示屏成本的很小一部分，但其對(duì)顯示屏的穩(wěn)定性與可靠性、以及對(duì)顯示屏的效果的改善卻起著非常重要的作用。
    （1）控制系統(tǒng)對(duì)逐點(diǎn)亮度色度校正的支持：
    作為提升LED顯示屏圖像質(zhì)量的有效手段，逐點(diǎn)校正的概念從2007年開始被引入國(guó)內(nèi)。逐點(diǎn)校正需要“校正系統(tǒng)”和“控制系統(tǒng)”兩個(gè)部分配合才能完成，其中校正系統(tǒng)負(fù)責(zé)生成校正系數(shù)，控制系統(tǒng)負(fù)責(zé)應(yīng)用校正系數(shù)。自2007年開始，國(guó)內(nèi)少數(shù)廠商的控制系統(tǒng)就已經(jīng)開始支持校正系數(shù)的存儲(chǔ)、管理、以及應(yīng)用，自2009年以來，國(guó)外專業(yè)客戶和大部分國(guó)內(nèi)高端項(xiàng)目已經(jīng)必需逐點(diǎn)校正功能。逐點(diǎn)校正分為逐點(diǎn)亮度校正和逐點(diǎn)色度校正。相對(duì)于亮度校正來說，基于色度補(bǔ)償原理的逐點(diǎn)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(tǒng)對(duì)逐點(diǎn)色度校正的支持將會(huì)成為趨勢(shì)。
    成都某LED顯示屏系統(tǒng)工程項(xiàng)目是一個(gè)超大的室內(nèi)LED屏項(xiàng)目，其采用的控制系統(tǒng)配合*新的校正系統(tǒng)，對(duì)顯示屏進(jìn)行逐點(diǎn)色度校正，保證顯示屏每一顆LED亮色度的高度一致。
    下圖是對(duì)深圳某顯示屏的逐點(diǎn)色度校正對(duì)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(duì)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(zhì)量取得了顯著的改善和提升。

圖1：某有嚴(yán)重色偏的顯示屏逐點(diǎn)色度校正前后對(duì)比圖

    （2）自動(dòng)故障診斷與狀態(tài)檢測(cè)技術(shù)：
    LED顯示屏是由數(shù)量繁多的電子元器件組成（一塊顯示屏使用的元器件數(shù)目高達(dá)數(shù)千萬(wàn)甚至更多），用戶需要實(shí)時(shí)監(jiān)視顯示屏的工作狀態(tài)、以及每一個(gè)潛在的和已經(jīng)出現(xiàn)的故障。上文中提到的成都LED顯示屏系統(tǒng)工程項(xiàng)目采用的*新控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以監(jiān)控到由上千萬(wàn)個(gè)元器件組成的顯示屏上每一個(gè)容易出問題的環(huán)節(jié)的狀態(tài)(包括每一個(gè)箱體內(nèi)的溫度、濕度、煙霧，以及每一塊開關(guān)電源的電壓、每一個(gè)風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速，以及每一顆LED燈的開短路情況)，系統(tǒng)可以在故障出現(xiàn)時(shí)自動(dòng)進(jìn)行緊急處理，并且自動(dòng)通過短信和郵件實(shí)時(shí)通知到維護(hù)人員。自動(dòng)故障診斷與狀態(tài)檢測(cè)能夠大大提高維護(hù)速度、有效降低LED顯示屏的運(yùn)營(yíng)風(fēng)險(xiǎn)。
     （3）超大屏帶載技術(shù)：
    對(duì)于面積數(shù)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(tái)主控才能夠帶載。成都某LED顯示屏系統(tǒng)工程項(xiàng)目分辨率高達(dá)5440*1200，達(dá)到650萬(wàn)像素，為了避免高速快門拍攝的時(shí)候畫面出現(xiàn)不同的帶載亮暗不同步問題，需要每一塊接收卡和每一臺(tái)主控都能夠做到子場(chǎng)級(jí)的同步。目前大部分控制系統(tǒng)都已經(jīng)解決了接收卡子場(chǎng)的同步問題，但大部分控制系統(tǒng)（包括國(guó)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(tái)主控帶載巨型顯示屏的時(shí)候，這些不同的主控之間需要添加硬同步信號(hào)，使得每一個(gè)子場(chǎng)都做到亞微秒級(jí)的同步，才能夠完全解決同步問題。該項(xiàng)目采用的控制系統(tǒng)，能做到不同主控直接的完全同步。
    該項(xiàng)目采用的控制系統(tǒng)的控制器能帶載230萬(wàn)像素，大大超過普通控制系統(tǒng)單卡130萬(wàn)像素的帶載能力。
    下圖是隨機(jī)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(yán)重的不同主控之間帶載的不同步現(xiàn)象，而圖3顯示屏的控制系統(tǒng)主控之間的同步則非常好。

相機(jī)拍攝的多臺(tái)主控不同步的顯示屏

相機(jī)拍攝的多臺(tái)主控同步的顯示屏

    另外，對(duì)于巨型顯示屏，還需要采用合適的播放方案（因?yàn)轱@示屏的分辨率可能超過一臺(tái)計(jì)算機(jī)顯卡的最大輸出分辨率）。本文的成都LED顯示屏系統(tǒng)工程項(xiàng)目中，顯示屏分辨率高達(dá)650萬(wàn)像素，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過單臺(tái)計(jì)算機(jī)顯卡輸出的分辨率230萬(wàn)像素。為保證播放的清晰度，播放需要點(diǎn)對(duì)點(diǎn)播放，該項(xiàng)目播放采用的視頻服務(wù)器，單臺(tái)能獨(dú)立流暢播放1000萬(wàn)像素的視頻，能同時(shí)提供最多高達(dá)24個(gè)DVI輸出，其全新的技術(shù)，能保證每個(gè)DVI輸出之間的同步性。
    （4）冗余技術(shù)：
    近年來流行的冗余技術(shù)是單線環(huán)路冗余，這種冗余技術(shù)成本較低（不增加控制系統(tǒng)），但理論上來講，因?yàn)樵谡麄€(gè)環(huán)路中如果有兩處傳輸故障就會(huì)導(dǎo)致部分黑屏，并且在任何一臺(tái)主控或掃描板自身出現(xiàn)故障時(shí)顯示屏?xí)霈F(xiàn)黑屏。
    還有一種冗余技術(shù)在重大項(xiàng)目上也得到了推廣應(yīng)用，控制系統(tǒng)全部進(jìn)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(tǒng)采用了雙冗余備份，在某臺(tái)主控或某塊掃描板發(fā)生故障時(shí)，顯示屏還能正常顯示。此方案的成本比環(huán)路冗余成本高了一倍，但其穩(wěn)定性卻得到了很大的提高。相信今后會(huì)有越來越多的重大項(xiàng)目會(huì)采用該種冗余技術(shù)。
    本文所描述的成都LED顯示屏系統(tǒng)工程項(xiàng)目，采用的控制系統(tǒng)*新的冗余熱備份技術(shù)，該系統(tǒng)采用的是雙信號(hào)雙主控冗余，在某臺(tái)主控或某條傳輸線路出現(xiàn)故障時(shí)，顯示屏還能正常工作；如果某張接收卡出現(xiàn)故障，只是出現(xiàn)故障的接受卡所帶面積黑屏，不會(huì)出現(xiàn)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(jié)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(tǒng)采用最先進(jìn)的技術(shù)，在通用驅(qū)動(dòng)芯片下，能實(shí)現(xiàn)更高灰度，更高刷新，掃描屏14位灰度刷新能達(dá)到3000HZ以上，靜態(tài)屏實(shí)現(xiàn)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(tǒng)工程項(xiàng)目，采用的是靜態(tài)屏，能使顯示屏刷新達(dá)到5000以上，灰度是完整的65536級(jí)，即是16位完整的灰度，能確保攝像和拍照達(dá)到很好的效果。
    （6）小結(jié)：
    本文所描述的成都LED顯示屏項(xiàng)目，控制系統(tǒng)方案提供商提供了從播放到控制，簡(jiǎn)潔方便的解決方案。在相對(duì)較低的成本下，實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)定性，易用性，綠色節(jié)能環(huán)保等方面全面的提升。顯示屏控制系統(tǒng)更加穩(wěn)定、顯示效果更加細(xì)膩、顯示屏的均勻性也有了顯著改善。實(shí)時(shí)狀態(tài)監(jiān)控技術(shù)使得顯示屏的維護(hù)更加快速。