超大面积室内LED显示屏控制系统之关键技术

www novastar 1 超大面积室内超大面积室内 LEDLED 显示屏控制系统之关键技术显示屏控制系统之关键技术 宗靖国 袁胜春 王火荣 陈小卫 Zong Jing guo Victor Huorong Wang Xiaowei Chen 西安电子科技大学 西安诺瓦电子科技有限公司 School of Technology Physics Xidian University Xi an NovaStar Tech Co LTD 摘要摘要 本文通过成都某 LED 项目简要介绍了超大面积室内 LED 显示屏控制系统的关键的功 能和性能 包括对逐点色度校正的支持 自动故障诊断与状态检测 超大屏带载的同步 双系统冗余热备份技术 高灰度高刷新频率等 关键字关键字 控制系统 色度校正 超大屏同步带载 冗余热备份 高灰度高刷新 The key technologies of large indoor LED Display control system AbstractAbstract The key features and performance of large indoor LED Display control systems are introduced through a LED display in ChenDu including pixel level color calibration fault self diagnosis and status checking synchronization of large screen control dual control systems hot backup fine gray scale and high refresh rate etc Keyword Keyword control system color calibration large area LED Display control hot backup fine gray scale and high refresh rate 控制系统只占显示屏成本的很小一部分 但其对显示屏的稳定性与可靠性 以及对显 示屏的效果的改善却起着非常重要的作用 1 控制系统对逐点亮度色度校正的支持 作为提升 LED 显示屏图像质量的有效手段 逐点校正的概念从 2007 年开始被引入国内 逐点校正需要 校正系统 和 控制系统 两个部分配合才能完成 其中校正系统负责生 成校正系数 控制系统负责应用校正系数 自 2007 年开始 国内少数厂商的控制系统就已 经开始支持校正系数的存储 管理 以及应用 自 2009 年以来 国外专业客户和大部分国 内高端项目已经必需逐点校正功能 逐点校正分为逐点亮度校正和逐点色度校正 相对于 亮度校正来说 基于色度补偿原理的逐点色度校正能获得更高的一致性和较少的亮度衰减 www novastar 2 因此 控制系统对逐点色度校正的支持将会成为趋势 成都某 LED 显示屏系统工程项目是一个超大的室内 LED 屏项目 其采用的控制系统配 合最新的校正系统 对显示屏进行逐点色度校正 保证显示屏每一颗 LED 亮色度的高度一 致 下图是对深圳某显示屏的逐点色度校正对比 这块显示屏上有大量模块偏红 尤其是 画面右部偏上位置附近 针对这种有明显的颜色不均匀的情况 仅仅亮度校正是无法取 得好的校正效果 本案例采用了色度校正 可以看到该显示屏图像质量取得了显著的改善 和提升 图 1 某有严重色偏的显示屏逐点色度校正前后对比图 2 自动故障诊断与状态检测技术 LED 显示屏是由数量繁多的电子元器件组成 一块显示屏使用的元器件数目高达数千 万甚至更多 用户需要实时监视显示屏的工作状态 以及每一个潜在的和已经出现的故 障 上文中提到的成都 LED 显示屏系统工程项目采用的最新控制系统 该系统可以监控到 由上千万个元器件组成的显示屏上每一个容易出问题的环节的状态 包括每一个箱体内的温 度 湿度 烟雾 以及每一块开关电源的电压 每一个风扇的转速 以及每一颗 LED 灯的 开短路情况 系统可以在故障出现时自动进行紧急处理 并且自动通过短信和邮件实时通 www novastar 3 知到维护人员 自动故障诊断与状态检测能够大大提高维护速度 有效降低 LED 显示屏的 运营风险 3 超大屏带载技术 对于面积数百平方甚至上千平方米 或分辨率超过 1920 1200 的显示屏 需要用多台 主控才能够带载 成都某 LED 显示屏系统工程项目分辨率高达 5440 1200 达到 650 万像 素 为了避免高速快门拍摄的时候画面出现不同的带载亮暗不同步问题 需要每一块接收 卡和每一台主控都能够做到子场级的同步 目前大部分控制系统都已经解决了接收卡子场 的同步问题 但大部分控制系统 包括国外的某些知名 LED 显示屏制造商 还没有解决不 同主控的同步问题 在采用多台主控带载巨型显示屏的时候 这些不同的主控之间需要添 加硬同步信号 使得每一个子场都做到亚微秒级的同步 才能够完全解决同步问题 该项 目采用的控制系统 能做到不同主控直接的完全同步 该项目采用的控制系统的控制器能带载 230 万像素 大大超过普通控制系统单卡 130 万像素的带载能力 下图是随机拍摄的某两块巨型显示屏的照片 均采用了 1 800 快门拍摄 这两块显示 屏由于面积非常大 均采用了多套主控带载 图 2 显示屏存在着严重的不同主控之间带载 的不同步现象 而图 3 显示屏的控制系统主控之间的同步则非常好 图 2 相机拍摄的多台主控不同步的显示屏 图 3 相机拍摄的多台主控同步的显示屏 另外 对于巨型显示屏 还需要采用合适的播放方案 因为显示屏的分辨率可能超过 一台计算机显卡的最大输出分辨率 本文的成都 LED 显示屏系统工程项目中 显示屏分 辨率高达 650 万像素 远远超过单台计算机显卡输出的分辨率 230 万像素 为保证播放的 清晰度 播放需要点对点播放 该项目播放采用的视频服务器 单台能独立流畅播放 1000 万像素的视频 能同时提供最多高达 24 个 DVI 输出 其全新的技术 能保证每个 DVI 输出 之间的同步性 4 冗余技术 www novastar 4 近年来流行的冗余技术是单线环路冗余 这种冗余技术成本较低 不增加控制系统 但理论上来讲 因为在整个环路中如果有两处传输故障就会导致部分黑屏 并且在任何一 台主控或扫描板自身出现故障时显示屏会出现黑屏 还有一种冗余技术在重大项目上也得到了推广应用 控制系统全部进行了冗余备份 也就是采用了双备份的主控和扫描卡 由于主控系统采用了双冗余备份 在某台主控或某 块扫描板发生故障时 显示屏还能正常显示 此方案的成本比环路冗余成本高了一倍 但 其稳定性却得到了很大的提高 相信今后会有越来越多的重大项目会采用该种冗余技术 本文所描述的成都 LED 显示屏系统工程项目 采用的控制系统最新的冗余热备份技术 该系统采用的是双信号双主控冗余 在某台主控或某条传输线路出现故障时 显示屏还能 正常工作 如果某张接收卡出现故障 只是出现故障的接受卡所带面积黑屏 不会出现该 卡之后的屏体全部黑屏 相比较双主控双接收卡冗余备份 节约了很大的成本 只是主控 增加一倍 5 高灰度高刷新率 文中的 LED 显示屏所使用的控制系统采用最先进的技术 在通用驱动芯片下 能实现 更高灰度 更高刷新 扫描屏 14 位灰度刷新能达到 3000HZ 以上 静态屏实现完整的 16 位 灰度 刷新能更高 大大提高了 LED 显示屏的拍照效果 该成都 LED 显示屏系统工程项目 采用的是静态屏 能使显示屏刷新达到 5000 以上 灰度是完整的 65536 级 即是 16 位完整的灰度 能确保摄像和拍照达到很好的效果 6 小结 本文所描述的成都 LED 显示屏项目 控制系统方案提供商提供了从播放到控制 简洁 方便的解决方案 在相对较低的成本下 实现了稳定性 易用性 绿色节能环保等方面全 面的提升 显示屏控制系统更加稳定 显示效果更加细腻 显示屏的均匀性也有了显著改 善 实时状态监控技术使得显示屏的维护更加快速 下图是本文描述