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1 LED显示屏关键指标介绍深圳惠佳锐光电福州威榕视听 办事处 2 一 LED显示屏系统组成 1 LED显示屏全彩系统连接图 3 控制计算机 备选 视频处理器 主控制器 分控制器 扫描卡 显示单元 开关电源 配电箱 2LED显示系统组成 4 LED显示屏部分的构成通过一定的控制方式 由LED器件阵列组成的显示屏幕 LED显示屏是由像素点组成显示模块 进而由显示模块组成箱体 并由箱体任意拼接 组合成为LED显示屏 5 6 二 LED显示屏关键技术指标 7 像素间距 平整度 8 灰度等级grayscale LED显示屏同一级亮度中从最暗到最亮之间能区别的亮度级数 灰度也就是所谓的色阶或灰阶 是指亮度的明暗程度 对于数字化的显示技术而言 灰度是显示色彩数的决定因素 一般而言灰度越高 显示的色彩越丰富 画面也越细腻 更易表现丰富的细节 灰度等级主要取决于系统的A D转换位数 当然系统的视频处理芯片 存储器以及传输系统都要提供相应位数的支持才行 目前国内LED显示屏主要采用8位处理系统 也即256 28 级灰度 简单理解就是从黑到白共有256种亮度变化 采用RGB三原色即可构成256 256 256 16777216种颜色 即通常所说的16兆色 国际品牌显示屏主要采用10位处理系统 即1024级灰度 RGB三原色可构成10 7亿色 9 不同灰度等级的显示效果对比 10 11 点间距与观看距离 亮度与晶片关系图 12 如果一块显示屏的水平视角为120度 垂直视角为45度 在此观看范围内能使所有观众享受到最佳的观看效果 超出此范围 观众将可收看到低于正常亮度50 的视觉效果 LED显示屏的视角越大 其受众群体越多 覆盖面积越广 反之越小 LED晶片的封装方式决定LED显示屏的视角的大小 其中 表贴LED灯的视角较好 椭圆形LED单灯的水平视角较好 视角与亮度成反比 视角 13 14 色温及颜色再处理技术 色温是指在显示屏发出的白色光是暖色调 还是冷色调 一般显示屏系统均提供色温调整 在LED显示屏上实现色温可调 可以有效地控制屏幕白色的还原 色调的控制 我们现有的系统可以实现从3500k至8500k的色温调节 配合不同的环境 不同的节目 均可使显示屏呈现最佳的效果 针对用户的各种需求 可以很容易地做到无论是国际光度协会规定的6500k 阳光 的D65白色 还是国际光度协会规定的5000k的E光源白色真实再现 另一方面 由于人眼的视觉特性 当屏幕再现绿色草地时 即使色度有较大偏差 也不会察觉 然而当皮肤色有一点点的变化 也会被立刻捕捉到差异 因此 我们用FLESHADJUST技术对人眼最敏感的皮肤色进行了进一步的调整 确保将色彩偏差带给人眼的刺激降到最低 另外LED管产生的色谱深度超过了PAL NTSC制式视频图像的色谱 15 16 白炽灯 阳光 荧光灯 各种光频谱比较图 白炽灯 A 的頻譜在可見光範圍內 波長越長 相對強度越強 所以我們可以預期白熾燈 A 是偏紅黃色的光源 陽光 D65 頻譜中各波長相對強度沒有很大的變化 所以是白光光源 最右邊的圖是螢光燈 其光譜藍綠部分偏少 是偏黃色光源 17 最佳观赏距离的计算我们知道 LED显示屏对电视机 PDP等媒体播放设备来说 无论是从亮度 对比度 还是色度来说 都有绝对的优势 但因为LED显示屏采用的是离散形式的LED发光管 因此它的像素点间距大 像素体积大的问题就会直接影响它的近距离观赏效果 所以我们在观看显示屏的时候都强调一个最佳观赏距离的问题 所谓的最佳观赏距离 是一个最近观赏距离的概念 以观赏者眼睛不能分辨实际LED显示屏物理像素为最近界限 求得下列计算公式 D 3KHK P 0 28其中 D为最佳观赏距离 单位 M H为图像大小 屏高或屏宽 单位 M P为物理像素间距 单位 M 象素间距 最小视距 0 604米 18 常规LED全彩屏最佳观看距离 19 基于人眼非线性和电视机非线性的 变换和色空间变换技术众所周知 所有的视频信号是为满足电视机的发光特性和电特性而设计的 然而 电视机的光电特性是非线性的 而LED显示屏采用的是脉宽调制 完全不同于电视机的非线性信号处理 因此如果将视频不加任何处理而直接用于LED显示屏就必然会造成图像失真 畸变 为此 我们扩展显示屏的灰度等级 然后将经过模拟 数字转换过的视频信号进行非线性的拉伸 即变换 以确保满足人眼非线性的需求 实现图像的真实还原 为满足不同环境及不同用户需求的显示效果 系统内置有9条 曲线 并可分别调节三基色 系统可由最小2 0调整到最大2 8 由于人们习惯了多年来电视信号的色还原度 为使LED显示屏再现与阴极管同样的色调 系统内置了可编程的颜色校正算法 通过矩阵系统之间的关系实现颜色真实再现 20 r系数为1 0的图像效果 r系数为2 0的图像效果 r系数为3 0的图像效果 21 CVBS复合视频接口 即在一根视频线上同时传输图像的亮度和色度信号 传输的标准视频信号为576i或者480i 即传统的隔行标清信号 图像效果最差 S端子 在S端子视频线上将亮度和色度信号用两根线分别进行传递 传输的视频标准与复合视频接口相同 图像效果略好 分量端子 用三根复合视频线分别传递亮度和两个色差信号 Cb Cr或Pb Pr 视频标准与复合视频相同 图像效果是这类视频标准传输中最好的 1 2信号接口介绍 22 VGA接口 广泛应用于计算机显卡上 有效信号为模拟R G B以及行 场同步信号 通过VGA线由DB15接口引入 不适合长距离传输 模数转换过程中视频信号损失较大 数字视频接口 包括有DVI I 可以同时传数字视频和模拟视频信号RGBHV 和DVI D 只能传数字视频 图示为DVI I接口 可以直接传输非压缩的高清视频信号 接收端需要一个DVI的接收器进行解串 串行数字接口 广泛用于广播级设备上 传输SMPT通过一根同轴电缆E256标清以及SMPTE292高清信号 接收端需要均衡器和串并转换器 才能将串行信号转成标准并行YUV 默认为10位的信号 23 VGA输入接口 VGA接口采用非对称分布的15pin连接方式 其工作原理 是将显存内以数字格式存储的图像 帧 信号在RAMDAC里经过模拟调制成模拟高频信号 然后再输出到等离子成像 这样VGA信号在输入端 LED显示屏内 就不必像其它视频信号那样还要经过矩阵解码电路的换算 从前面的视频成像原理可知VGA的视频传输过程是最短的 所以VGA接口拥有许多的优点 如无串扰无电路合成分离损耗等 DVI输入接口 DVI接口主要用于与具有数字显示输出功能的计算机显卡相连接 显示计算机的RGB信号 DVI DigitalVisualInterface 数字显示接口 是由1998年9月 在Intel开发者论坛上成立的数字显示工作小组 DigitalDisplayWorkingGroup简称DDWG 所制定的数字显示接口标准 DVI数字端子比标准VGA端子信号要好 数字接口保证了全部内容采用数字格式传输 保证了主机到监视器的传输过程中数据的完整性 无干扰信号引入 可以得到更清晰的图像 接口 24 标准视频输入 RCA 接口 也称AV接口 通常都是成对的白色的音频接口和黄色的视频接口 它通常采用RCA 俗称莲花头 进行连接 使用时只需要将带莲花头的标准AV线缆与相应接口连接起来即可 AV接口实现了音频和视频的分离传输 这就避免了因为音 视频混合干扰而导致的图像质量下降 但由于AV接口传输的仍然是一种亮度 色度 Y C 混合的视频信号 仍然需要显示设备对其进行亮 色分离和色度解码才能成像 这种先混合再分离的过程必然会造成色彩信号的损失 色度信号和亮度信号也会有很大的机会相互干扰从而影响最终输出的图像质量 AV还具有一定生命力 但由于它本身Y C混合这一不可克服的缺点因此无法在一些追求视觉极限的场合中使用 25 S视频输入 S Video具体英文全称叫SeparateVideo 为了达到更好的视频效果 人们开始探求一种更快捷优秀清晰度更高的视频传输方式 这就是当前如日中天的S Video 也称二分量视频接口 SeparateVideo的意义就是将Video信号分开传送 也就是在AV接口的基础上将色度信号C和亮度信号Y进行分离 再分别以不同的通道进行传输 它出现并发展于上世纪90年代后期通常采用标准的4芯 不含音效 或者扩展的7芯 含音效 带S Video接口的显卡和视频设备 譬如模拟视频采集 编辑卡电视机和准专业级监视器电视卡 电视盒及视频投影设备等 当前已经比较普遍 同AV接口相比由于它不再进行Y C混合传输因此也就无需再进行亮色分离和解码工作 而且 26 使用各自独立的传输通道在很大程度上避免了视频设备内信号串扰而产生的图像失真 极大地提高了图像的清晰度 但S Video仍要将两路色差信号 CrCb 混合为一路色度信号C 进行传输然后再在显示设备内解码为Cb和Cr进行处理 这样多少仍会带来一定信号损失而产生失真 这种失真很小但在严格的广播级视频设备下进行测试时仍能发现 而且由于CrCb的混合导致色度信号的带宽也有一定的限制 所以S Video虽然已经比较优秀但离完美还相去甚远 S Video虽不是最好的 但考虑到目前的市场状况和综合成本等其它因素 它还是应用最普遍的视频接口 27 视频色差输入接口 目前可以在一些专业级视频工作站 编辑卡专业级视频设备或高档影碟机等家电上看到有YUVYCbCrY B Y B Y等标记的接口标识 虽然其标记方法和接头外形各异但都是指的同一种接口色差端口 也称分量视频接口 它通常采用YPbPr和YCbCr两种标识 前者表示逐行扫描色差输出 后者表示隔行扫描色差输出 由上述关系可知 我们只需知道YCrCb的值就能够得到G的值 即第四个等式不是必要的 所以在视频输出和颜色处理过程中就统一忽略绿色差Cg而只保留YCrCb 这便是色差输出的基本定义 作为S Video的进阶产品色差输出将S Video传输的色度信号C分解为色差Cr和Cb 这样就避免了两路色差混合解码并再次分离的过程 也保持了色度通道的最大带宽 只需要经过反矩阵解码电路就可以还原为RGB三原色信号而成像 这就最大限度地缩短了视频源到显示器成像之间的视频信号通道 避免了因繁琐的传输过程所带来的图像失真 所以色差输出的接口方式是目前各种视频输出接口中最好的一种 28 BNC端口 通常用于工作站和同轴电缆连接的连接器 标准专业视频设备输入 输出端口 BNC电缆有5个连接头用于接收红 绿 蓝 水平同步和垂直同步信号 BNC接头有别于普通15针D SUB标准接头的特殊显示器接口 由R G B三原色信号及行同步 场同步五个独立信号接头组成 主要用于连接工作站等对扫描频率要求很高的系统 BNC接头可以隔绝视频输入信号 使信号相互间干扰减少 且信号频宽较普通D SUB大 可达到最佳信号响应效果 RS232C串口 RS 232C标准 协议 的全称是EIA RS 232C标准 其中EIA ElectronicIndustryAssociation 代表美国电子工业协会 RS Recommededstandard 代表推荐标准 232是标识号 C代表RS232的最新一次修改 1969 在这之前 有RS232B RS232A 它规定连接电缆和机械 电气特性 信号功能及传送过程 常用物理标准还有有S 232 C RS 422 A RS 423A RS 485 这里只介绍RS 232 C 简称232 RS232 计算机输入输出接口 是最为常见的串行接口 RS 232C规标准接口有25条线 4条数据线 11条控制线 3条定时线 7条备用和未定义线 常用的只有9根 常用于与25 pinD sub端口一同使用 其最大传输速率为20kbps 线缆最长为15米 RS232C端口被用于将计算机信号输入控制LED显示屏 29 光是一种电磁波可见光部分波长范围是 390 760nm 毫微米 大于760nm部分是红外光 小于390nm部分是紫外光 光纤中应用的是 850nm 1300nm 1550nm三种 2 光的折射 反射和全反射 因光在不同物质中的传播速度是不同的 所以光从一种物质射向另一种物质时 在两种物质的交界面处会产生折射和反射 而且 折射光的角度会随入射光的角度变化而变化 当入射光的角度达到或超过某一角度时 折射光会消失 入射光全部被反射回来 这就是光的全反射 不同的物质对相同波长光的折射角度是不同的 即不同的物质有不同的光折射率 相同的物质对不同波长光的折射角度也是不同 光纤通讯就是基于以上原理而形成的 光纤通讯 30 1 光纤结构 光纤裸纤一般分为三层 中心高折射率玻璃芯 芯径一般为50或62 5 m 中间为低折射率硅玻璃包层 直径一般为125 m 最外是加强用的树脂涂层 2 数值孔径 入射到光纤端面的光并不能全部被光纤所传输 只是在某个角度范围内的入射光才可以 这个角度就称为光纤的数值孔径 光纤的数值孔径大些对于光纤的对接是有利的 不同厂家生产的光纤的数值孔径不同 3 光纤的种类 A 按光在光纤中的传输模式可分为 单摸光纤和多模光纤 多模光纤 中心玻璃芯较粗 50或62 5 m 可传多种模式的光 但其模间色散较大 这就限制了传输数字信号的频率 而且随距离的增加会更加严重 例如 600MB KM的光纤在2KM时则只有300MB的带宽了 因此 多模光纤传输的距离就比较近 一般只有几公里 单模光纤 中心玻璃芯较细 芯径一般为9或10 m 只能传一种模式的光 因此 其模间色散很小 适用于远程通讯 但其色度色散起主要作用 这样单模光纤对光源的谱宽和稳定性有较高的要求 即谱宽要窄 稳定性要好 31 SC插头光纤跳线 B 按最佳传输频率窗口分 常规型单模光纤和色散位移型单模光纤 常规型 光纤生产厂家将光纤传输频率最佳化在单一波长的光上 如1300nm 32 色散位移型 光纤生产长家将光纤传输频率最佳化在两个波长的光上 如 1300nm和1550nm C 按折射率分布情况分 突变型和渐变型光纤 突变型 光纤中心芯到玻璃包层的折射率是突变的 其成本低 模间色散高 适用于短途低速通讯 如 工控 但单模光纤由于模间色散很小 所以单模光纤都采用突变型 渐变型光纤 光纤中心芯到玻璃包层的折射率是逐渐变小 可使高模光按正弦形式传播 这能减少模间色散 提高光纤带宽 增加传输距离 但成本较高 现在的多模光纤多为渐变型光纤 4 常用光纤规格 单模 8 125 m 9 125 m 10 125 m多模 50 125 m 欧洲标准62 5 125 m 美国标准工业 医疗和低速网络 100 140 m 200 230 m塑料 98 1000 m 用于汽车控制 33 IP防护等级IP INTERNATIONALPROTECTION 防护等级系统是由IEC INTERNATIONALELECTROTECHNICALCOMMISSION 所起草 将灯具依其防尘防湿气之特性加以分级 这里所指的外物含工具 人的手指等均不可接触到灯具内之带电部分 以免触电 IP防护等级是由两个数字所组成 第1个数字表示灯具离尘 防止外物侵入的等级 第2个数字表示灯具防湿气 防水侵入的密闭程度 数字越大表示其防护等级越高 两个标示数字所