LED全户外全彩显示终端技术方案

第一章LED显示系统设计概述

南京AA科技股份有限公司成立于1999年3]],注册资金2500万元，现代化、园林式

的AA科技园坐落于南京江宁科学园内，占地面积12万平方米，建筑面积81万平方米。

AA是以“信息显示及半导体照明专家''为使命，提供高品质的信息发布显示系统、大功

率LED应用产品和半导体照明解决方案的专业厂家。

本次投标，我公司将遵从成熟性、实用性、开放性9安全可靠性、先进性、完整性、可行

性、经济性、规范性的设计原则，同时兼顾良好的升级、扩展能力。并综合考虑规格的统一性

及性能价格比。为福建电信弓百提供先进、适用并具有高技术含量的LED显示系统解决方案，

最大限度满足客户的需要。

成熟性：显示屏系统的设计遵从国家标准和行业技术规范，尽晶采用成熟的技术和器件。

保证系统的通用性和备品备件的长期供应。我们为福建电信号百提供的显示屏系统有多个相似的成

功案例。

实用性：根据未来需求与现有条件，兼顾经济性指标，使集成开发的系统充分满足实际需求，

并且易于操作。系统设计时不但考虑到技术上的先进性，而且尽量提供一些实用功能，例如自动顺

序上电、亮度自动调整、温度自动检测、白平衡调整等。

开放性：系统具有开放的软、硬件接口，可以方便地与校园网、广播电视设备、等外部设备或

软件相联。

安全可靠性：除了显示屏本身在电路设计和结构设计上采取可靠性措施之外，系统的设计还充

分考虑到抗风、防雷、配电等影响系统工作可靠性的因素，使系统安全、可靠、稳定运行。系统具

有过压、过流、防雷、防静电多重保护功能，提供优质服务，真正实现系统的价值。

先进性：充分借鉴、利用国内外最新技术和我公司成功经验，选择先进、成熟的软硬件设备，

使整体系统达到国际先进水平。技术上与国际最新技术同步，引入系统集成的系统设计概念，为了

充分号百公司未来使用的需要，建立•体化

的硬件和软件平台。采用数字视频技术、专用视频处理器、高品质LED发光管、大规模集成电路、

SMT工艺等一系列技术措施和手段保证显示屏系统的技术先进行。

完整性：系统配置充分考虑使用的方便和功能的完整，提供系统稳定运行和使用的配套设备，

例如；不间断电源、智能化配电柜、专业视频处理器、防宙模块、专用接地线等。总之，提供全彩

屏相关设备和软件，提供保证系统安全、可靠运行的相关设备。

可行性：方案切实可行，特别是在环境耐候性方面充分注意使用环境的特殊性，最大限度地满

足工作的实际需要。无论是产品设计还是工程设计，都充分考虑到现场环境、建筑环境、使用要求

等因素。保证系统一次建成投入使用即满足是用要求，达到设计目标。避免后期的硬件改进、升级，

造成用户投资的失控。

经济性：系统设计追求尽可能高的性价比，选用价格相对较低的美国CREE,在满足使用要求

的前提下，节约了项目投资。

规范性设计原则：符合相关国际标准和国家标准，适应实际情况，确保各子系统间协调配合。

可扩展性和易升级性；面对信息时代技术的飞速发展，系统的计算机设备和网络设备等有良好

的可扩展性。为此，系统采用模块化结构，可以积木式拼装，模块可以进行独立的更新升级，各子

系统通信接口和协议透明，以增强系统的延续性，

1、设计依据及标准

网络布线设计规范标准

•智能建筑设计标准中国建筑设计标准

•IS011801建筑通用布线标准

•ANS1/TIA/EIA568A商用建筑电信布线标准

-CC1TTISDN综合业务数据网络标准

•ANSI/EIA/TIA-569电信走道和空间的商用建筑标准

•ANSI/EIA/TIA-606商Jij建筑物电信设备的管理标准

•ATM155Mbps/622Mbps异步传输模式标准

•RS232、X.21RS422异步、同步传输标准

安装设计规范标准

•中国民用建筑电气数据规范（JGJ/16-92）

•I：业企业通信设计规范（CECS09：

•建筑与建筑群综合布线系统工程设计规范（CECS72：97）

•建筑与建筑群综合布线系统工程施工及验收规范（CECS89：97）

•电气装置安装工程施工及验收规范（GBJ232-8）

LED显示屏设计规范标准

-SJ/T11141LED显示屏通用规范

•GB2421电工电子产品基本环境试验规则一总则

•GB2422电工电子产品基本环境试验规则一名称术语

,GB2423.1电工电「产品基本环境试验规则一低温试验方法

•GB2423.2电工电子产品基本环境试验规则一高温试验方法

•DB8898-88电网电源供电的家用和类似•般用途的电子及有关设备的安全要求

,DB9366-88计算机站场地安全要求

•GBJ65-88工业与民川电妙置的接地设计规范

•GBJ79-85匚业企业通讯接地设计规范：

•SDJ8-98电力设备接地设计技术规程；

2、系统环境适应性设计

系统极限工作条件：

■温度：-20℃5+60℃

■相对湿度：10%~95%

■在设备安装和使用过程中，有可能会出现空气中分成含用高、大气中含有酸雾和腐蚀

物的情况，我们在设计中已经充分考虑这咽素。可以做到以下各点：

■防7卜：严密的三防处理设备抵御来自自然界的水汽。

■防半：箱体微正压设计，使显示屏可以在大量尘埃之中工作。

■抗斯娶或污梁：钢板双层镀锌、电子元器件和PCB板三防处理.，使显示屏不会遭受环境腐

蚀或污染，包括汽车废气和海雾的腐蚀。

■良野白.勺^灼谀计：合理的显示屏结构设计，使显示屏不会遭受由于阵风、汽车、基建等外

部震动带来的影响。

・阪矽物：动物（如鼠、昆虫、鸟等）可能造成设备电路短路，显示屏屏体设计充分考虑到这一

问题，在设备的相关部位加装了金属滤阿。

■阪电穆祖静电：显示屏安装了小于4欧姆的专用地线，可以保护显示屏免遭包括金属构筑物、

附近的高压、低压电源及无线电设备造成的寄生电流、感应电流、电磁辐射和静电的影响。

・阳雪电：对显示屏及周边设备提供保护;秒使之免受宙电危害

■防反光：显示屏将在灯光下使用，根据现场环境和使用要求，显示屏袤画加装一为画军一

3、技术规格表

点间距16皿全彩色屏技术参数

项目名称P16全彩色LED显示屏技术参数及指标

项口波氏型号品元红，Cree蓝、绿，

华刚封装

红620-628nniL05SMPHR4-B0G-A

绿520-530nmLO5SMTPG4-B0G-A2

蓝465-475nmLO5SMPBL4-B0G-A3

物理像素间距16mm

像素材料罩壳采用进门优质聚碳酸酯，封胶采用进门优质树脂

屏幕规格

物理密度3906点/nf

像素组成2R1G1B

分辨率448X240

物理尺寸净面积：27.53平米

最大功耗800w/m2

平均功耗380w/mJ

单位重量小于50kg/nf（不含钢结构重量）

白平衡亮度>6OOOcd/m2

*功率因数不低于0.9

*防护等级显示面IP65；

*屏幕视角水平2120°,垂直N50°

*机械精度模块平整度v1.0mm.拼缝精度＜1.0mm

*灰度等级红、绿、蓝灰度北线性纠偏后各8bit

*灰度处理能

红、绿、蓝各12bit

彩色复合电视信号DVI(fordata)、SDI(forvideoHDSDI(forvideo),

*输入信号S-VIDEO.COMPOSITE-VIDEO.YUV等各种音视频信号、计算机

信号

亮度调节根据环境亮度自动（32级）和手动/程序调节（64级）

视频降噪、快速运动补偿、边缘锐化、边缘平滑、色坐标空间变换

图像处理

与控制、灰度变换

控制方式VGA同步控制

显示模式屏幕映射

换帧频率大于60HZ

刷新频率大于800HZ

连续工作时间大于72小时

刊装

采用模组封装，采用2层PCB设计，屏体采用箱体组合拼装结构

失控点小于o.oool（呈离散分布且无K亮点）

模块分辨率16X8

驱动方式静态恒流驱动

防护功能防水、防盐雾、防潮、防虫、防尘、防腐蚀、防宙击、防静电、防

电磁干扰、阻燃。电器防护：过流、断路、短路、过压、欠压

「公”.田丽由温度：・20'Cs+65℃湿度：10%s99%RH满足室外环

_______________境

弧形屏要求|相邻模块之间的折角小于1。

4、系统组成

■全彩色LED显示屏

■LED显示屏节目播放计算机

■环境控制器，实现温度、亮度自动监测，自动调节屏体的风扇和显示亮度

■显示屏专用视频处理器

■文字、图片播放软件（具有自主知识产权的MP2000显示屏播放软件）

■终端服务器

■系统管理软件

5、系统框图

|系统图

6、LED显示屏功能和特点

我们为福建电信号白提供的LED电了显示屏系统，具有以下的功能及特点:

■视频接入：兼容PAL、NTSC电视佶弓，兼容HDTV和SDTV信号：可以接入有线电

视、卫星电视、现场直播等视频信号；Handson

■音频输出：提供与视频同步的音频输出，并入音频系统统一控制；

・有以太网络接口，具有标准的RS-232串行接口和视频接口，能提供与其他相关设备如计算机

网络系统，自动问放系统，电视转播系统相联接的标准接口；

■采用视频隔离器，消除系统不共地造毅的视频信号干扰；

■采用光纤通讯技术，通讯距离》500m（无中继）；

■具有视频画面无级缩放功能：

■支持多路视频播放信息输入并自由选择切换的功能和编辑功能，具有电视画

面叠加文字信息，全景，特写，慢镜头，特技的功能，实时编辑和播放功能：

■具有多窗口显不功能，显不屏上可以同时显不视频和文字窗口：

■可显示各种计算机信息、图形、画面及动画等，支持VGA显示：

■可显示中文、英文、数字等多种文字（包括口文、西班牙文、德文、法文、

俄文、希腊文、拉丁文等），可以选择多种字体，字型：等需操作系统支持！

■提供多媒体节目编辑和播放软件，可灵活输入、编辑、播放多种信息；

■具有多种播出方式，例如单行左移，多行上移，左右拉，上下推，旋转，放

大，缩小，闪烁，飘雪、百叶窗等：

■显示屏的白平衡在35OOK-9OOOK之间可调：

・全天候不间断连续工作；

■显75屏电源风扇自动控制，、”|温度过图时自动启动降温：

■风扇工作噪音W34分贝

■专用视频处理器；

■LED显示屏专用驱动芯片，恒流驱动，保证发光管不会在过压、过流情况卜工作；

■配电箱进线端和信号进线端均安装德国0B0防宙浪涌保护模块，保证系统免受宙ili的损

告：

■系统配有1KVA的不间断电源，保证系统数据的安全:

■智能型配电箱，具有防宙、远程控制、电流、电压、功率指示，过流、短路、过压、断电等多

种保护。具有定时自动开关显示屏的功能，具有多路输出和延时上电的功能。

■具有过热自动保护和自动恢复功能，可以控制风扇的自动开启和关闭；

7、基本技术参数与特点

■显示屏的技术指标（亮度、白平衡、亮度一致性、可靠性、易维护性、经济性）具有国际先进

水平：

■采用专用视频处理器，对视频图像进行数字化处理；

■屏幕色彩柔和逼真，灰度丰富（4096级灰度），层次感立体感好（两次反伽

马校正技术），亮度均匀；

■具有良好的色平衡，图像空间色彩自然；

■工作稳定可靠，抗干扰能力强，寿命长，能不间断连续工作：

■操作简便，维修方便，屏后留有检修通道：

■可视距离：10—300米

■屏体自然温升：W10度

■工作电压：AC38OV+10%：50Hz；：相五线制

■外部防护：防潮、防尘、防高温（散热）、防腐、阻燃

■可靠性防护：防静电、抗震动、防雷击；智能化开关电源风扇，温度过高自

动启动。

■屏体设计考虑到防尘，防腐，防防潮及散热措施并保证低噪音运行；

■安全报警：视频监控、温升报警

8、LED全彩屏基本功能

视频功能

■采用专用视频处理器，对视频图像进行数字化处理，实现无压缩传输;

■可以直接播放电视、影碟、录像等视频信号，具有图文信息叠加功能：

■兼容DVI、VGA、PAL、NTSC、电视信号，兼容SDTV及HDTV信号；

■允许叠加字幕以及其他视频特技，具有窗口任意调整和无级缩放功能；

■实时显示彩色视频图像，实现现场转播：

■转播广播电视、卫星电视及有线电视信号；

■支持多窗口播放；

■支持DVI-D、SDk夏合视频、YCtCb和S-VIDEO端子等各种输入方式；

■在显示视频信息的同时，能同步播放音频信息，可实现多路视频、音频信号同步切换；

计兑机图文显示功能

■支持VGA显示，显示各种计算机信息、图形、图像。

■支持各种输入方式，可显示中文、英文、阿拉伯数字、常用字符、图形、通告、信息、交流简

介、活动预告等；

■可以运行国内外各种二维、：维动画制作和播放软件；

・可以通过键盘对显示内容进行编辑、增加、删除、修改，

・可以选用各种字体即编即显，可以随时随地地变换现实内容和颜色；

■具有同时播放左右不同比例的画面及文字的功能。

■可显示各种计算机信息、图形、图像及：、二维动画，诃同屏显示多种信息，如视频、文

字、图像、动画等，显示信息可以任意进行编排。支持AVI、MOV,MPG、DAT、

VOB等多种文件格式。

■可显示各种图形，图案、动画等计算机信息。

■可显示中文、英文、数字等多种文字，有多种字体字型供选择，文?可无级缩放。

■播放系统使用方便，具有全自动播放功能。

■显示屏播放具有放大、缩小、左右拉、百页窗、上下推、多项移动、旋转、瀑布、淡出、淡

入、马赛克、拉帘、冻结、开窗口、漫游、色彩交替、重叠、分割、反白、闪烁、飘'无等

多种显示方式。可以根据设定时间控制字体、画面、图形：可进行分割或重叠播放；

■可以4:3到16：9范围内调整纵横比，且图像大小位置可调，可通过软件精确定位“

・具有声音接口，可达到声像同步。

■有多种字体和字型可供选择。

■大型庆典、文艺活动、体育、背景图像显示、新闻发布、通知、标语、广告信息显示。

■可以显示各类文本或超文本文件、显示符合我国国家标准的各种字体和字形的汉字；

・具有联网功能，可将系统中的信息实时显示，可以将制作好的节目按一定时序显示。

其他功能

■产品满足防尘、防燃烧、防腐蚀、防宙、防工业干扰的要求：

■配电系统具有过压、过流、欠压、缺相、短路、断路保护与报警、记录功能。具有故障报警

功能，并进行对应的防护处理3

■系统能实现显示屏的定时自动开关屏或手动开关屏；

・系统能根据外界环境亮度的变化自动调整显示屏的亮度。

第二章全彩屏系统设计

1、屏体设计

1)LED灯管的选取

■LED显示屏的亮度、亮度的一致性、可视角度等关键技术指标都取决于LED灯管的选取。

也就是说，LED灯管正确的选取决定了整屏的品质。

■LED显示屏的亮度影响显示屏的可视距高。根据我们的考察，本次环境要求为室外LED

显示屏，有灯光照明，有反射光。这就要求必须采用亮度高、亮度衰减小的LED发光管。

■亮度的一致性问题。亮度不•致主要原因是同•块显示屏选用了不同批次的LED或同一批

次的LED亮度离散性太大而造成某些象素相对于某一观察点的亮度不一致。针对上述产

生显示屏亮度不一致的原因，我公司采用国外先进的波K、亮度分析系统对同一•批次的

LED进行亮度和波长的逐个筛选，从根本上消除马赛克现象。

■视角的选择，LED的结构特点决定了LED角度的视角，因此应该选择角度较大且•致性

好的LED,才能保证显示屏在•定的视角范围内具有良好的均匀性。

根据以上几点要求我们选用美国CREE公司的管芯制做绿色和蓝色LED发光管,

台湾晶元公司的管芯制做红色LED发光管，以上选用的发光管芯片是目前国际上最

好的发光管芯片之一，质量稳定，亮度一致性好，亮度一致性好。即可满足项目的

技术指标要求，又可满足项目的经济指标要求。

2）驱动电路的设计

根据LED发光管的工作条件要求，考虑系统的可靠性、经济性和使用要求，采用恒流驱

动方式，驱动电路为先进的第二代恒流驱动集成电路（MBI5024恒流驱动芯片），输出电流满

足驱动要求，并对也路进行改善，使得芯片造成的亮度误差不超过3%,其技术性能指标达到世界

领先水平。

如果驱动芯片的温度稳定性不好，输出电流随温度变化的幅度过大（超过5%），将使得

显示屏的色彩随温度发生变化，造成显示屏色彩还原的失真。因此设计显示屏电路时，驱动芯

片的选择十分重要。当环境温度在-15-C-+60-C范围内发生变化时，MBI5024恒流驱动芯片

的PIN脚误差不超过3%,片与片之间不超过6%,其优异的电流输出稳定性和一致性特性保证

了显示屏的亮度均匀性和色彩还原的稳定性.

3）关键原材料介绍

I

本项目所用的关键原材料全部采用优质品，或者是国际知名公司的成熟产品，或者是在业界广

泛采用，质量稳定可靠的产品

11/371111的

厂家产地

LED发光管CREE,晶元美国、台湾

聚积台湾

超大规模集成电路

飞利浦荷兰

PCB板超声印制板厂汕头

开关电源模块铭伟台湾

接插件TDK口本

屏体控制器AA南京

4）对比度的处理

LED全彩屏的对比度是人工重现图像的•个非常关键的技术指标，如果对比度达不到要

求，图像重现的层次感和色饱和度无从谈起。屏幕图像对比度至少要保证不小于100,才能获得较

为满意的视觉效果。为了提高对比度，采取了以下2种方法:

1.提高显示屏亮度，从而提高了不同灰度间的级差，从根本上提高了对比度，

2,降低屏幕表面的光反射系数。我们采用经亚光黑化处理的塑料板作为显示面罩，大大降

低了显示屏表面的反光。涂敷材料经电脑配色，颜色的一致性得到充分的保证，没有“色差”现

象。

5）框架钢结构设计

・钢构件主要采用Q235B钢材；

Handson

■屏体安装方式可提供双立柱钢架式、吊挂式、壁挂式三种结构形式，装屏框架结构由工字

钢、槽钢、侑钢等材料制作；

■双立柱钢架式采用巾50()的钢柱制作，通过预埋件固定在已制作的水泥怜基上，水泥碎基

深3000mm,基础混凝土C25,柱混凝土C25,混凝土垫层C10;钢筋：O-HPB235

(fy=210N/mm),-HRB335(fy=300N/mm).基础部分钢筋保护层厚度40mm，柱钢筋

保护层厚度30mm；

■吊挂式结构采用钢结构，由工字钢、槽钢、角钢等材料制作，固定在建筑物的圆形立柱

上；

■壁挂式屏体结构采用钢架结构，由钢管、工字钢、槽钢、角钢等材料制作，用化学螺栓固

定在建筑物的横梁与立柱上。

■钢结构的焊接严格按照《建筑钢结构焊接规程》执行。

6)结构平整度以及箱体防锈、强度设计

根据福建地区空气中粉尘和腐蚀性物质含景较高的特点结构设计要特别注意防腐和防潮5

为保证显示屏长时间稳定运行，我公司对金属结构间进行双层镀锌处理，真正意义上做到：防潮、

防尘、防盐雾、防霉。

从设计，加工，安装，调试各个环节以严格的工艺措施确保显示屏的尺寸精度，以保证显

示屏有良好的外形观看效果、平整度、平面弧度、垂直度及水平度等。模块采用箱体结构以保证

刚性，固定箱体的网架用冷轧钢板成形有较高的平整度。可以保证显示屏平整度达到以下标准：

1.大屏平整度优于1.0mm

2.水平错位小于0.5mm

3.垂直错位小于0.5mm

显示屏由多个模组组成，每个模组在机械结构、电源、数据信号等各方面都是相对独立的。

冷扎板在专业厂家用高精度数控设备加工成形，内部采用加强筋提高模组的刚性，使模组具有平

整、牢固稳定、不变形等优点。

模组安装采用经奥氏体发黑处理的螺丝，固定在数控加工的安装槽钢上以保证钢性及平整

度，再通过调整垫圈来调整箱体之间的平整度，其工程操作方便、简练、可靠。

Handson

7）显示屏的维修和维护措施

如结构设计方案图，屏体尺寸较大，出于安全和人性化考虑，以及为了便于以后的屏体维

护和维修，显示屏后面设计维修、维护平台：

平台焊64的钢板网或花纹钢板，平台之间留有检修口，检修口处有焊接的垂直爬梯，以

便人员上下各平台之间。

8）框架结构外部装饰、装潢设计

结构防腐措施为：基层防锈采用优质无机富锌底漆二度，干膜厚度N80um；中间为环氧

富锌漆二度，干膜厚度N40um,面漆二度，颜色由客户自定。

为了保持结构与显示屏的整体美观，在结构框架外表面装潢同色铝塑板，达

到结构和显示屏的和谐统一、

■从设计，加工，安装，调试各个环节以严格的工艺措施确保显示屏的尺寸精

度以保证显示屏有良好的外形观看效果、平整度、平面弧攻、垂直度及水

平度等，

9）生产工艺和结构设计

LED发光管选定之后，生产工艺的科学性和合理性将成为LED显示屏质量成

败的关键。我公司拥有现代化的生产条件和科学的生产工艺。用于显示屏制造和质

量控制的主要设备仪器有：

・四温区双波峰无铅焊机；

■全自动剪脚机；

■全自动下线机；

■全自动温湿度可调试验箱；

■全自动大型盐雾试验机；

■60nV温度可调步入式高温老化房；

■40nf移动式显示单元板老化架：

■大型数控钻床;

Handson

■大型数控剪板机:

■美能达光光学测量系统（可测显示屏亮度、色坐标、白平衡）

■40m'移动式调试架；

■绝缘电阻测试仪（兆欧表）；

■I.5KV耐压测试仪；

■液压升降调试车台；

■钳型电流表、400顽1游标卡尺、精密电源、数字示波器等；

■钳型电流表、40（）m游标卡尺、精密电源、数7示波器等;

■8000厂房；

■以卜是我公司部分生产设备实物图片：

Handson

单元板的生产制造

发光管采用大型四温区双波峰无铅自动焊机焊接。具有（）.01m定位精度，保证了像素之

间的精度。为了保证焊接后LED的高度致性，我们特设计了；维LED定位夹具。在X、Y

平面和高度方向上进行精确定位，经夹具固定后焊接的单元板上的LED在高度上一致，并且保

证了与PCB板的垂直度。同时焊接温度曲线经过多次验证，符合芯片和LED的焊接加温要

求，

检验和控制

每块显示屏均按照IS0900I质量标准和LED显示屏行业标准进行检验。使合格率

达到100%。并对显示模组进行5%的抽样高温实验。

老化

显示屏场内两次老化：（1）显示单元板的老化；显示单元板焊接后在移动式显示单元

板老化架上进行48小时常温通电老化，（2）显示屏组装完成后在温度可调步入式高

温老化房内进行24小时高温老化。确保了整屏出厂后的可靠性。

2、控制系统设计

1）视频输入源部分

我公司显示屏，可由一台计算机控制，同步显示在计算机显示器上指定区域的内

容。同时，我公司采用专业级电视卜，可接收多种视频信号源的数据。如DVLVGA,

S-Video,AV等，经过视频格式处理芯片的处理，转化为统一的视频信号提供给全彩

屏使用。

2）视频信号传输部分

一般而言，全彩屏体和主控计算机被安放在了不同的位置。由于同步全彩视

频数据的特殊性，决定了其数据量非常大，我公司将根据客户的招标要求采用性

能较好的光纤方式传输。即满足了视频数据的带宽要求，提何了显示屏的换帧频

率，又提高了系统的抗干扰能力。

3）视频显示，灰度处理，反伽马校正技术

LED大屏幕的显示像素单元为发光二极管，二极管的导通、阻断两个状态

决定了发光二极管只有亮、灭两种状态。我们采用了脉宽调制方法实现灰度。

其原理为：在很短的单位时间内，多次刷新发光二极管，每刷新一次即是给发

光管通电一次，每次刷新通电时网的长短（脉宽）由灰度参数控制，从而实现

了灰度控制。我公司的控制系统可以实现4098级灰度控制，并可以升级为

16384级灰度控制。

Handson

通常的视频信号是送给CRT显示器的，由于CRT的北线性发光原理.，视频信号被发

送时都经过了伽马校正，以便在CRT显示器上显示对比度正常的图像。由JLED和CRT

的发光机理不同，在将视频信号送LED屏幕前，还要进行反伽马校正。

我们利用超大规模集成电路，进行两次矫正。首先，采用查表的方法，将输入的8bit未

修正灰度信号转换为lObit—12bit的修正灰度信号。反伽马修正过程是非线性的，若修正后

信号依然为8bit,则将损失灰度，虽然加强了画面的层次感，但是由于灰度级数的降低，会使

画面显得生硬。我们将转换完的lObit—12bit灰度数据用过线性脉宽调制方式，通过查表方

法，重新分配灰度等级，而查找表的生成经过的计算和测量修正，使得LED屏幕上显示出的

色彩真实自然。

4）整屏亮度校准技术

LED显示屏不仅要满足白天正常观看的要求，还要满足夜晚灯光下的观看要求。而白

天口光卜和夜晚灯光下的环境亮度可以相差儿十倍，如果显示屏的亮度保持不变，必然是或

者白天亮度不够，或者夜晚亮度太高。因此，显示屏的亮度应根据环境的亮度进行调整。我

们提供的显示屏亮度可以通过人I：进行无级调整，或根据环境亮度自动进行32级或64级调

整，我们的控制系统不会因为亮度的降低而降低显示屏的灰度。

5）色温调整技术

根据人眼的色知觉判断，理想的白是偏冷的，即为色温较高的白光。索尼显示器的白色

偏冷，因此感觉其色彩非常艳丽，适合人眼的特点。在技术上，我们用色温（K）来表示光源

的色品质。对于色温与光源的色品质，可以这样认为，色温越高，光越偏冷，色温越低，光越

偏暖。国际照明协会制定的色彩测定标准中，D65色温为6500K,这种光源的辐射能分布与典

型的平均口光十分相似，故应用最广。因日光随气候和时间而异，其光源色温在5500-

75OOK间变化.许多显示器都提供了色温选择，一般有5600K、6500K、9300K°人们习

惯选择9300K或6500K的色温。

卜面是标准光源和口光的相关参数。

■标准D65：6500K

■直射阳光：533OK

・阴天天光：65OOK

・45。仰角北天空：10000K

■等能光源E：5400K

对于普通电视等CRT显示器而言，白场以D65作为标准。我们的显示屏山厂时色

温校准在6500K（全彩屏）。同时:考虑到客户对不同的颜色偏好和现场环境的需要，

可以对系统设定不同的色温值，范围在3500K-9300K之间，以保证显示屏的色温符合人

们的视觉观•看习惯。我们采用色度空间变换技术，降低红色发光管的亮度，提高色温，

达到9300K（全彩屏），提高绿色和兰色发光管的亮度，降低色温，达到35OOK。

6）DVI数字显示接口

与计算机监视器采用模拟信号对图像进行处理和显示的方法不同，我们采川数字显

示接口（DigitalVisualInterface,DVD标准，将显示的图像送往LED显示屏，由于没

有D/A和A/D转换过程，避免了图像细节的丢失，也不会产生信号噪声，从而可以实现

计算机生成图像的完整再现。保证了现实画面的稳定。

视频处理技术和真实动态图像还原技术

1）动态画面补偿技术

通常视频信号源采用隔行方式传输画面,奇数场和偶数场叠加后形成一幅完整的画面,

这对于静止画面是可行的，但是对于高速运动的画面，就会出现两场画面不能很好拼接的

现象，既高速运动的物体边缘呈锯齿状，出现“拉毛”现象。因此对静止画面和运动画面

应采取不同处理方法才能既保证静止画面的清晰度，又去除运动画面的拉毛现象。我公司

运用国际上最新的智能动态侦测法，对每一帧图像进行实时检测识别出每一帧画面是静止

图象还是运动图像,然后运用不同的数学模型进行实时处理确保画面处于动态最佳状态。

2）降噪

相较于普通的CRT显示器，LED显示屏的亮度可达到其儿1倍。由此，在CRT±

凡乎看不见的一个小雪花噪声，在LED屏幕上就会显示为一个非常明显的亮点。我们通

过视频处理器，对输入视频信号进行动态平均降噪处理。当发现在儿帧范围内的一个色块

中出现色彩奇点时，对其进行动态平均处理以达到降噪的同时，同时保留画面原有信，口

3）边缘锐化

由于对LED大屏幕一般是远距离观看，人眼观察原始图像会觉得较为模糊,我公司

采用大规模集成电路，通过算法锐化色块边缘，以达到明快，亮丽的显示效果.

4）色坐标空间变换

比较LED红、绿、蓝的色品坐标和视频摄像机红、绿、蓝的色品坐标可以发现，二

者存在较大差异。从理论上说，LED全彩屏的色彩表现能力大于电视机的色彩表现能力，

使得LED全彩屏的画面颜色十分艳丽，反而让人们觉得和自然界的物体颜色相比存在失

真，I大I此，LED显示屏在还原视频图像时必须进

行色彩空间变换，才能保证不出现色彩的失真。我们运用超大规模集成电路对视频信号

进行实时矩阵变换，将视频源色空间上的每一点与发光元素色空间上的每一点对应,

大大提高了视频画面的色彩还原度。

5）高速刷新

LED与CRT的光电机理不同，CRT中的荧光粉在电了束的表击下发光后会有一个

较长的余辉时间，而LED的电光响应速度极快，达到纳秒级。因此，LED显示屏对刷新

频率的要求比CRT显示器高得多。

我们采用分布式控制方式使显示屏最高灰度的刷新频率达到1200Hz,最低灰度的刷

新频率也达到240Hz,最高换帧频率可达到60帧/秒，整个画面无抖动、水波纹、频闪等

不良现象。人们可以长时间舒适地观看显示屏，而没有疲劳感。

6）灰度脉宽调制

对发光二极管来说，亮度信玲的强弱是由通过其中的电流决定的。因为在LED的

发光时间小于人眼的光残留时间时.，人眼对光线强弱的感受主要由光线的强度和感受

的时间决定，因此，在电流恒定时，图像的灰度等级完全由电流脉冲宽度占空比决

定。低端具有8192（23）级编码显示能力，灰度处理深度达到8192级，从上万个灰

度数据北线性选择若干个灰度数据，实现高端红、绿、蓝每•基色有256灰度级的显

示，且每基色各有8条北线性校正曲线，以适应不同的外界环境。

7）虚拟像素技术

通常，全彩屏上的一个全彩像素点是由2R1G1B构成的，各发光管是均匀间隔分布

的。同时，相邻像素点的发光管，间隔也是均匀的。

对于实像素显示技术来说，一个显示像素点，对应了屏体上的一个实际的像素点，这

样•个分辨率为MXN的屏体，能够显示的分辨率就为MXN。

对于虚拟像素显示技术来说，屏休上的每一个像素点，同样对应「一个显示像素点；

与此同时，每一行上相邻的像素点的发光管，还可以构成一个新的像素点（虚拟像素点）。

这样，每一行上的像素点数量变为M+（M-l）=2M-1»同理，每一列的像素点变为2N-1;

这样屏体的像素点总数变为（2M-1）（2N-1）o当M、N足够大时，像素点总数约等于

4MNo

由此可知，在硬件条件基本不变的情况下，采用虚拟像素技术，可以使像素数量提

高4倍，得到更加柔和的画面。缺点是：在同样分辨率情况下，虚拟像素的显示效果，会

较实像素模糊：虚拟像素的实现技术比较复杂，增加了控制系统的成本。通常，只有在显

示屏像素数量不够的情况下，才会考虑使用动态象素技术。

8）自动或手动亮度无级调节功能

1:检测系统中带有光敏传感器，可以测得当时的环境亮度。系统在缺省方式下，自

动根据这一测得的亮度值调节显示屏的亮度，使之最适合人的视觉观察。也可通过通信命

令切换到手动设置亮度。如果检测系统中的光敏传感器发生故障上位机可发送通信命令，

将显示屏的亮度设置方式从自动改为手动，并指定亮度他

2：系统中的自动调节亮度软件在一天中不同是时段和不同的季节里会根据设定好

的参数进行亮度调节！避免了在光敏传感器不起作用是显示屏的正常使用！

9）光纤传输

从控制室到显示屏的信号传输若采用通信电缆进行传输的。该方式存在抗干扰能力

差、信道频率窄、温度变化适应性能差、连接可靠性低、传输距离短和施工布线难度大

等弱点。

采用先进的光纤传输技术，完全克服r电缆平衡传输存在的上述缺点，使得信号的

远距离传输变得轻而易举。

10）软件特色

采用标准MPEG-l、MPEG-2或MotionJPEG视频编码技术，实时压缩，并保存成各种格

式（AVLMPEG）的影像文件：进行“非线性”编辑以及多种特技制作；预留多路视频

源输入和多路摄像机输入接口；利用软件固化技术，提高了视频采集与编辑的速度；上

百种的特效处理方法。满足了该彩色屏日后将从事广告播放的需求。其特色：

■分口寸袈建制显示：系统可根据用户要求，在不同时间段内显示不同内容，并智能完成

各个时间段的切换工作；

■洒程栓削：显示屏控制机可利用局域网和后台控制机通信，实现远程遥控，以完成显

示内容“开”“关”“暂停”等操作。此外，后台控制机还可对显示内容进行修改、

预览，对当前显示内容进行实时监控，这样大大地方便用户对显示屏的控制，提高系

统处理速度和工作效率：

・弓勇大的接口功熊:提供强大的数据库接口功能，可利用现有网络，通过ODBC和大型

数据库交换信息，具有强大的系统扩充性；

■晁清的地场由零食畏力：节目正常播出时，如需临时修改显示内容，可将当前画面''定

格”，待完成修改后，再将节目继续显示，而无需退出整个显示系统，黑屏修改。

11）冗余设计

为了满足不同地域，不同场合等各种用户的需求，设计时既考虑到产品的性能保证，乂考虑到了

产品的质量保证。电路上主体发热芯片在设计上使其工作在1/2的额定功耗下，保证其可以长久可靠的

工作；电路PCB设计时，采用大面积铺铜产生冗余地层，提升了电路板的散热性和电可靠性。选用的

IC器件均为世界名牌且经过严格的老化测试，开关电源的工作功耗留有30%的余量，保证了屏体在

各种环境条件下均可正常工作。

3、系统设计

1）屏体系统

1）屏体系统由屏体、.外框、.窜定玄架、.底座等组成。

2）显示屏屏体由模组坊等箱体而成，模组是组成显示屏的结构上独立的安装单元。模组与

模组之间无缝拼接，仅需要简单的电气连结和机械紧固。模组主要由箱体、模块、开关电源、控制板、

连接电缆等组成。

2）视音频系统

视音频系统由DVD、视音频矩阵切换器、视频处理器、视频隔离器名II成。

3）视音频矩阵切换器

支持视音频信号的输入，以满足播放录像、影碟、闭路电视、电视实况转播等多种

信号的需要，可随时控制视音频设备播放、节目的选择和信号的输出。

技术参数：

■输入

m抗;75Q

电平:IVp-p

连接器：BNC

■输出

负载阻抗：75Q

电-F.'IVp-p

连接器：BNC

■传输

增益：OdBiO.IdB

信噪比:70dB

微分增益：+0.2%

微分相位：±0.2°

K系数：£0.3%

色亮增益差：±0.5%

色亮时延差：±2ns

频响：±0.1dB（6MHz内）

串扰抑制：-68dB

4）视频处理器

我公司为本项目配备的视频处理器，可以实现从VGA到UXGA分辨率输出

的视频格式转换，可以实现数字降噪，图像轮廓修复，可以进行图像解析度的任意变换，

实现了大屏幕显示完美图像的功能。在国际同类产品中是唯•-无须二次开发即可直接适用

于LED大屏幕显示的高档视频处理设备。也可以认为该产品就是为LED显示屏专门设计

开发的。其主要特点如下：

直接输出优化的数字图像:通过标准的DVI-D数字视频接口和VGA视频图象接口直

接输出数字化的视频信号，而国际上许多视频处理器，包括英国史诺伟思公司的

SUPERVISOR,均只能输出模拟视频信号，不能被LED显示屏控制系统直接使用。而将模

拟信号数字化时，极容易产生信号噪声，使得图象质量变坏。

多路通用图像源输入：可以通过RCA端子接收妊合视频信号；可以通过S端子接收

YC分量信号；可以通过三个RCA端子接收YcbCr分量视频信号，另外，还可以接收标

准的DVI数字视频信号和兼容VESA标准的RGB格式信号。这也是其他厂家的视频处理

器所不具备的。

专业数字视频图像处理及控制技术：可以控制图象的亮度；可以控制图象的对比度；

可以进行图象的边缘处理（锐化或钝化）：可以调节色温，包括9300K、6500K、5000K,

此功能对体育场的显示屏十分重要，在日光和灯光环境下，通过对LED显示屏色温的调

节，可以得到符合人眼观看习惯的色彩（白场）。

多机联用实现多信道叠加和监视。

简便操作和简单的误机处理，内置微处理器，通过面板按键和液品显示窗口可以方

便地实现各种操作，也可以通过RS232接口和PC机相连，实现联机控

视频画面与文字的叠加，我公司具有自主知识产权的显示屏节目编辑和播放软件可

以实现文字和视频的叠加。

5）视频隔离器

本系统在进行电视现场）’i■播时，由于电视直播系统和本系统中的视音频系统很可

能不使用同一相线电源，那么，由于三相电配载的不平衡会带来两个系统的零线和地线不

等电位从而给显示系统带来50Hz的工频干扰。因此，当电视直播系统与本系统对接时，

应接入“视频隔离器”进行有效的隔离，方能确保系统的正常可寒地运行。视频隔离器技

术特点如下：

采用宽频带（lOMhz以上）、高速光耦合器件、高性能视频运算放大器

光电隔离视频信号

有效地抑制黑纹滚动干扰

有效地抑制高频网纹干扰

有效地抑制高频脉冲干扰

有效地隔离雷电对系统设备

的冲击

CARVEOS-V2220视频隔离

器是采用宽频带、高速光电耦合器

件和高性能视频运算放大器绢成

的低失真、高性能视频隔离器，它

的运用使远端和近端的视频电缆

从电的意义上完全处于隔离状况，

这样就从根本上完全避免了地电

位差引起的干扰，同时又可有效

地抑制雷电冲击造成的系统设备

损坏。由于隔离了电信号，该视

频隔离器还可以有效地避免由于

环境高频、脉冲等干扰信号对视频

信号的干扰，提高视频转播的质

量。

6）DVD播放机

增强型逐行扫描-PAUNTSC

双制式声音强化模式（声效增强）,

超薄设计。

兼容光盘类型：DVD-VIDEO、

DVD-RAM,DVD-R/-RW/+R/+RW,

VCD、SVCD,

CD、CD-R,CD-RW.MP3、WMA、JPEG、HighMAT

光盘放入方式:托盘式

音场解码：dts和杜比数码解码

卡拉OK娱乐高级碟片浏览快速屏幕显示一指通AV增强超高速200倍速搜画可变

速播放（含音频）

7）编辑系统

编辑系统的作用是完成显示屏显示内容的整理、编排和设计。编辑完成后的显示内

容，须由编辑系统送入播映控制系统才能进行有效的实时播放。

编辑机负责文本、图片、二维/三维动画等计算机信息的编辑及节目单的编排制作，

通过RS232n监视控制多媒体控制器的工作状态，同时负责显示屏的

远程遥控、工作状态检测信息获取及打印，我公司的系统软件功能强大，能让您轻易完成

对视频、文本、图片、动画的编辑，

编辑系统由编辑计算机、视频压缩卡、多媒体制作软件、二维/三维动画制

I

作软件等构成。

8）播映控制系统

播映控制系统主要用于显示数据的制作、处理与分配，并控制显示屏的显示。

控制室内设置有计算机，机内装有多媒体卡、控制卡等；该机安装有多媒体播放软

件、导播软件、亮度自动控制软件等。采用开放式结构，显示屏与计算机CRT同步显示，

可以接驳TV、VCD/DVD.撮像机等多种设备。输入的视频及冲算机信号：VIDEO：NTSC、

PAL、SECAM：Computer：VGA,SVGA,XGAo输入接口为：Video/S-Video/VGAoi+

算机系统是系统的核心，由主机为“奔腾四”以上计算机及VCR、VCD、DVD、LD、打

印机、扫描仪等外设组成，构成一个简单的LAN。播放机负责接收来自编辑机和显示屏的

同步控制，装有多媒体制作和播放软件包，可编辑和播放视频、文本、二维/三维动画。

主机同时控制大屏，可以保证最佳的响应速度，实现视音频和网络数据库有关数据的同步

显示。视频处理系统采用专业的视频处理器，自动完成视频信号采集、处理及播放。

系统切换和操作设备全都集中于一个控制中心，用户只需通过控制中心对显示屏系

统进行远程遥控，实现远程播放、远程开关屏等操作，给用户带来极大的方便。

在视频接收电路、存储电路、高速读写电路、显示屏控制扫描电路中都进行了抗干

扰处理，保证信号免受干扰。

4、防护系统

1）防高温散热系统

针对此项目我公司在本系统中同时采用了4种方法构成了一套由环境参数