前言

　　近期機(jī)場(chǎng)安全事故頻發(fā)，光上海就發(fā)生了2起因空管指揮失誤導(dǎo)致的機(jī)場(chǎng)事故，所以空管的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性對(duì)整個(gè)機(jī)場(chǎng)安全運(yùn)行起到非常關(guān)鍵的作用。

　　空中交管指揮是機(jī)場(chǎng)的大腦，主要由塔臺(tái)，進(jìn)近，區(qū)調(diào)，飛服組成，塔臺(tái)主要負(fù)責(zé)控制飛機(jī)的地面滑行和指揮飛機(jī)起降，有空中交警之稱(chēng)，而空中指揮不比地面，機(jī)場(chǎng)建設(shè)成本高昂，所以對(duì)機(jī)場(chǎng)設(shè)施的合理重復(fù)利用是空管的重點(diǎn)，而在塔臺(tái)里面實(shí)際操作的空管人員更是整個(gè)機(jī)場(chǎng)管控和飛行安全關(guān)鍵，一天幾百架次的飛機(jī)從一條或2條跑道上進(jìn)行高速起飛降落，只要出一點(diǎn)事，就有可能是機(jī)毀人亡的大事， 因此空管人員業(yè)務(wù)的熟練和應(yīng)急情況的快速反應(yīng)成為整個(gè)機(jī)場(chǎng)有序安全運(yùn)行的根本，

　　如何快速的讓空管人員熟悉空中交管指揮系統(tǒng)，可以無(wú)縫對(duì)接機(jī)場(chǎng)塔臺(tái)實(shí)景情況，成為了空中交管模擬系統(tǒng)中的關(guān)鍵，只有場(chǎng)景越真實(shí)，才能讓空管人員更快積累經(jīng)驗(yàn)，人工模擬各項(xiàng)機(jī)場(chǎng)突發(fā)險(xiǎn)情，可以快速的鍛煉空管人員，提高空中交管指揮的安全性和高效性，漸少或杜絕威脅飛行安全事故發(fā)生。

　　本方案以我司去年在華東某空中交通管制模擬訓(xùn)練系統(tǒng)項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程的設(shè)計(jì)方案和施工過(guò)程為依據(jù)進(jìn)行闡述。

　　一：方案概述

　　1：需求分析

　　圖 1 ：塔臺(tái)外景

　　圖 2 ：塔臺(tái)內(nèi)景

　　如上2張圖片所示，機(jī)場(chǎng)塔臺(tái)因?qū)σ曇暗囊筝^高，所以塔臺(tái)指揮一般是360°環(huán)形透明狀態(tài)，即人站在塔臺(tái)里面可以看到機(jī)場(chǎng)的所有情況，從真實(shí)再現(xiàn)場(chǎng)景的角度出發(fā)，即需要建成一個(gè)360°環(huán)形的顯示屏幕來(lái)模擬機(jī)場(chǎng)實(shí)時(shí)場(chǎng)景顯示信息。

　　而1比1建造一個(gè)真實(shí)的塔臺(tái)成本太高，且實(shí)用性不大，例如本次項(xiàng)目實(shí)際的建設(shè)地點(diǎn)為客戶(hù)一樓的會(huì)議室改建，不同于機(jī)場(chǎng)實(shí)際塔臺(tái)，空管人員可以乘垂直電梯進(jìn)出，所以需要360°環(huán)形屏幕中有一個(gè)門(mén)型裝置，可以打開(kāi)和關(guān)閉，且不能影響整體的顯示。

　　圖3：項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)模擬系統(tǒng)放置平面圖

　　2：設(shè)計(jì)原則

　　本方案全彩LED顯示系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本指導(dǎo)思想和原則是：統(tǒng)籌規(guī)劃，以需求為導(dǎo)向，以應(yīng)用促建設(shè)，同時(shí)考慮高起點(diǎn)、高度集成、實(shí)用性與先進(jìn)性相結(jié)合，具有安全性、易用性，前瞻性。

　　以需求為第一出發(fā)點(diǎn): 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)核心就是提供全方位、方便、快捷多媒體信息發(fā)布的服務(wù)。

　　高起點(diǎn): 即先進(jìn)性，系統(tǒng)采用的硬件設(shè)備應(yīng)是目前世界上較為先進(jìn)的設(shè)備，能夠滿足業(yè)務(wù)和應(yīng)用的發(fā)展需要。軟件設(shè)計(jì)上應(yīng)著眼于超前打算，綜合利用，有較長(zhǎng)的使用周期。

　　高度集成： 將計(jì)算機(jī)處理、全彩色LED顯示屏通信、視像顯示以及所有信息處理集成在統(tǒng)一的平臺(tái)上同步、集中控制，各功能子系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)同步聯(lián)動(dòng)。并可通過(guò)強(qiáng)大的通用接口，將原有顯示屏系統(tǒng)掛接進(jìn)來(lái)，實(shí)現(xiàn)同步控制，提供了一個(gè)高度集成、同步控制的戶(hù)外顯示應(yīng)用系統(tǒng)。

　　系統(tǒng)化的設(shè)計(jì)： 突破傳統(tǒng)設(shè)計(jì)慣式，運(yùn)用LED顯示技術(shù)的科技內(nèi)涵，結(jié)合行業(yè)特色，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行完善的細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)。

　　實(shí)用性與先進(jìn)性相結(jié)合： 系統(tǒng)的各種設(shè)備及軟件系統(tǒng)應(yīng)講求實(shí)用，滿足現(xiàn)有的應(yīng)用需求，并對(duì)未來(lái)需求提供良好的擴(kuò)展能力。

　　安全性： 充分考慮系統(tǒng)對(duì)信息安全的需求，保證各類(lèi)信息安全可靠運(yùn)行。設(shè)計(jì)時(shí)各部分關(guān)鍵線路、設(shè)備、數(shù)據(jù)均采用相應(yīng)的技術(shù)措施。

　　易用性： 充分滿足用戶(hù)的功能要求，易于操作，保證系統(tǒng)信息處理、傳遞安全，可靠，準(zhǔn)確。

　　前瞻性： 即系統(tǒng)具有可擴(kuò)展性并適度超前。采用的硬件設(shè)備和軟件系統(tǒng)應(yīng)具有足夠的擴(kuò)展接口、支持相應(yīng)的協(xié)議和升級(jí)能力。同時(shí)，由于當(dāng)前顯示技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展十分迅速，而隨著應(yīng)用的不斷增長(zhǎng)，對(duì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)資源(包括速度、容量、網(wǎng)絡(luò))的要求會(huì)越來(lái)越大。因此，本系統(tǒng)在保證技術(shù)先進(jìn)性的基礎(chǔ)上適度超前。

　　3：設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)

　　本項(xiàng)目顯示系統(tǒng)設(shè)計(jì)遵循以下原則：

　　《LED顯示屏通用規(guī)范》SJ/T 11141-2003

　　《LED顯示屏測(cè)試方法》SJ/T 11281-2003

　　《中國(guó)電氣裝置安裝工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》GBJ232-82

　　《微型數(shù)字電子計(jì)算機(jī)通用技術(shù)條件》GBJ98113-88

　　《總線局域域標(biāo)準(zhǔn)》IEEE802.3

　　《環(huán)型局域域標(biāo)準(zhǔn)》IEEE802.3

　　《建筑與建筑綜合布線系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)規(guī)范》CECS 72.95

　　《藍(lán)皮書(shū)K11建議“過(guò)電壓和過(guò)電流防護(hù)的原則”》CCITT

　　《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50057-94

　　《通信電路和通信設(shè)備的防雷手冊(cè)》CCITT

　　《計(jì)算機(jī)通訊技術(shù)條件》GB9813-88

　　《信息技術(shù)設(shè)備的安全》GB4943-95

　　符合最新版中國(guó)電磁兼容性(EMC)標(biāo)準(zhǔn)要求

　　《電力子操作工作站機(jī)房設(shè)計(jì)規(guī)范》　　GB50174-93

　　《國(guó)際串行通訊標(biāo)準(zhǔn)》　　EIARS-232-C

　　《工業(yè)操作工作站系統(tǒng)安裝環(huán)境條件》　　ZBN18-001

　　《UTP電纜芯線定義》　　EIA/TIA-T568B

　　《電磁兼容》　　GB/T17626

　　《工業(yè)與民用電力裝置的接地設(shè)計(jì)規(guī)范》GBJ65-88

　　《遠(yuǎn)動(dòng)設(shè)備及系統(tǒng)工作條件環(huán)境條件和電源》　　GB/T 15153-94

　　《計(jì)算機(jī)信息系統(tǒng)安全保護(hù)等級(jí)劃分準(zhǔn)則》 　　GB17859-1999

　　國(guó)際電信聯(lián)盟有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)　　ITU-T

　　國(guó)際電氣與電子工程師學(xué)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)　　IEEE

　　《標(biāo)志用公共信息圖形符號(hào)/通用符號(hào)》　　GB/T10001.1—200

　　通信行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《電信專(zhuān)業(yè)房屋設(shè)計(jì)規(guī)范》

　　《計(jì)算機(jī)信息系統(tǒng)防雷保安器》　　GB173-1998

　　《建筑電氣設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》　　JDJ16-83

　　《電氣裝置安裝工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》　　GBJ232-82

　　《電氣裝置件暗裝用、調(diào)整板和接線盒》　　GB1245-87

　　《電氣裝置安裝工程 接地裝置施工及驗(yàn)收規(guī)范》　　GB50169-92

　　《計(jì)算機(jī)機(jī)房設(shè)計(jì)規(guī)范》　　GB50174-93

　　《低壓配電設(shè)計(jì)規(guī)范》　　GB50054-95

　　《建筑與建筑群綜合布線系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)規(guī)范》　　CECS72：97

　　《智能建筑設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》　　DBJ08-47-95

　　二：系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　2.1設(shè)計(jì)需求

　　Ø  要求可以完整點(diǎn)對(duì)點(diǎn)顯示9個(gè)1080P的圖像畫(huà)面。

　　Ø  9個(gè)1080P組成一整幅圖像，即總分辨率為9*1920點(diǎn)寬，1080點(diǎn)高。

　　Ø  整個(gè)畫(huà)面無(wú)顏色，亮度差異，無(wú)明顯縫隙，相鄰2路1080P顯示無(wú)撕裂

　　Ø  顯示屏幕為環(huán)形360°內(nèi)弧顯示

　　Ø  施工完成后內(nèi)弧直徑為9.0m-9.5m。

　　Ø  通道側(cè)必須有可打開(kāi)和關(guān)閉的門(mén)，且開(kāi)門(mén)和關(guān)門(mén)不影響顯示。

　　Ø  產(chǎn)品必須采取無(wú)噪聲設(shè)計(jì)，即在環(huán)形操作臺(tái)處聽(tīng)不見(jiàn)屏工作聲音

　　Ø  屏幕支持廣播級(jí)色域調(diào)整，可以真實(shí)還原物體實(shí)際顏色。

　　2.2 詳細(xì)設(shè)計(jì)說(shuō)明

　　2.2.1 產(chǎn)品選型

　　實(shí)際內(nèi)弧半徑很小，要做到很好的觀看效果DLP和LCD由于其產(chǎn)品尺寸大，無(wú)法實(shí)現(xiàn)360°環(huán)形效果，所以只能選用投影機(jī)和LED小間距屏，但是投影機(jī)處理環(huán)形融合時(shí)的融合帶和梯型融合算法會(huì)導(dǎo)致圖像色彩失真和變形，因此最終選定使用LED小間距顯示屏為本次項(xiàng)目的顯示產(chǎn)品。

　　圖 4 ：弧形效果對(duì)比圖

　　選用小間距LED顯示屏作為顯示終端，則需要考慮2個(gè)設(shè)計(jì)需求，一個(gè)是360°環(huán)形屏幕需要點(diǎn)對(duì)點(diǎn)顯示9個(gè)1080P，即總的橫向點(diǎn)數(shù)為17280*1080，一個(gè)是完成后的內(nèi)弧直為9米至9.5米，依據(jù)GB50464—2008,LED視頻顯示屏系統(tǒng)的安裝現(xiàn)場(chǎng)視距要求，選擇1.667mm作為本案的LED小間距顯示屏的像素間距，通過(guò)周長(zhǎng)與模組夾角CAD模擬結(jié)果，選用400X300壓鑄鋁箱體產(chǎn)品為本次LED小間距顯示屏的最小安裝單元。

　　圖5：CAD弧形模擬圖

　　2.2.2 系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)

　　本案的場(chǎng)景模擬是通過(guò)三維圖像實(shí)現(xiàn)的，人工采集機(jī)場(chǎng)周邊的地形圖像信息，加入機(jī)場(chǎng)航班飛行信息組成空管真實(shí)場(chǎng)景模擬，通過(guò)服務(wù)器管控9臺(tái)工作站輸出矢量三維圖像信息至大屏，為了保證9臺(tái)工作站組成的圖像信息完整性，采用北京小鳥(niǎo)科技的小間距LED顯示屏專(zhuān)用拼接器，使每個(gè)1080P顯示單元的同步性控制在0.1ms以?xún)?nèi)。

　　圖 6 ：系統(tǒng)拓?fù)鋱D

　　圖七：實(shí)際調(diào)試顯示圖

　　2.2.3 開(kāi)關(guān)門(mén)設(shè)計(jì)

　　此項(xiàng)設(shè)計(jì)是整個(gè)方案的難點(diǎn)，要做到開(kāi)門(mén)和關(guān)門(mén)不能影響顯示效果，而且門(mén)關(guān)上后四周的縫隙必須要達(dá)到與周?chē)鶯ED屏幕一樣，即看不出有門(mén)在此，所以如何開(kāi)門(mén)和關(guān)門(mén)成為此案的焦點(diǎn)，客戶(hù)要求重點(diǎn)闡述開(kāi)關(guān)門(mén)方案設(shè)計(jì)，

　　如上述3個(gè)方案圖所示，內(nèi)弧LED屏的橫截面是梯形的，單純使用鉸鏈?zhǔn)介T(mén)開(kāi)合時(shí)間一長(zhǎng)精度無(wú)法保證，移動(dòng)式門(mén)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的鋼結(jié)構(gòu)要求很高，所以結(jié)合二者的優(yōu)缺點(diǎn)，采用移動(dòng)加鉸鏈雙控制的設(shè)計(jì)，梯形門(mén)的移入，移出采用高精度的電動(dòng)馬達(dá)，行程小，精度易于控制，轉(zhuǎn)向則采用大功率電動(dòng)馬達(dá)，此轉(zhuǎn)向?qū)鹊目紤]可以不考慮LED屏的縫隙，只考慮和移動(dòng)馬達(dá)直接的銜接精度，這樣整個(gè)方案分工明確，易于實(shí)現(xiàn)，實(shí)施后的顯示效果很好。

　　圖 8 ：合上門(mén)后的效果

　　三：阿爾泰 LED小間距產(chǎn)品的優(yōu)勢(shì)

　　高密度、小間距LED無(wú)縫拼接大屏幕顯示系統(tǒng)是一個(gè)用于數(shù)字化媒體內(nèi)容發(fā)布與播出的專(zhuān)業(yè)系統(tǒng)，它的大空間、大畫(huà)面、大縱深、大境界的特點(diǎn)是其他顯示設(shè)備均無(wú)法實(shí)現(xiàn)的。其卓越表現(xiàn)完全通過(guò)高質(zhì)量、高技術(shù)含量、高可靠性達(dá)成的，先進(jìn)的硬件組合配以?xún)?yōu)化的軟件資源，能夠讓大屏幕展示各種信息，其傳達(dá)信息更有效，產(chǎn)品、服務(wù)、活動(dòng)或任何營(yíng)銷(xiāo)溝通的內(nèi)容更加具吸引力，極具商業(yè)價(jià)值與可靠的實(shí)用主義特征。

　　高密度、小間距LED無(wú)縫拼接大屏幕的出現(xiàn)，彌補(bǔ)了LCD電視、投影機(jī)在亮度、尺寸、節(jié)能、防護(hù)效果上的不足，在最直觀的畫(huà)面上，又省去了拼接縫和黑框的問(wèn)題，極大地提高了可視區(qū)域和觀感。

　　同時(shí)高密度、小間距LED無(wú)縫拼接大屏幕又區(qū)別于市場(chǎng)上一般的LED顯示屏，具有高密度發(fā)光點(diǎn)，黑表面LED具有的高對(duì)比度，視頻處理更高級(jí)、呈現(xiàn)效果更多樣等特點(diǎn)。

　　3.1 高可靠性

　　雙冗余電源供電 ：?jiǎn)卧潴w采用雙冗余電源供電方式，在某一路供電電源故障的情況下，依然可以保證箱體正常運(yùn)行，從而保證箱體供電的安全性。

　　雙路信號(hào)熱備份 ：?jiǎn)卧潴w采用雙路信號(hào)熱備份輸入方式，各單元箱體控制模塊會(huì)自動(dòng)檢測(cè)兩路輸入信號(hào)完整性，在主輸入信號(hào)完整性良好的情況下，系統(tǒng)默認(rèn)將主輸入作為輸入源，當(dāng)主輸入信號(hào)不完整或信號(hào)故障則系統(tǒng)自動(dòng)切換至備輸入信號(hào)，切換時(shí)間<0.5秒。

　　信號(hào)回傳機(jī)制 ：箱體具備完整的信號(hào)回傳機(jī)制，單元箱體當(dāng)前運(yùn)行的所有狀態(tài)均可回傳至上位機(jī)，包括箱體當(dāng)前的運(yùn)行溫度、參數(shù)設(shè)置、電源工作狀態(tài)、信號(hào)線工作狀態(tài)等等。上位機(jī)軟件在采集到回傳信息后，通過(guò)軟件以圖片或信息的形式呈現(xiàn)給用戶(hù)，這樣用戶(hù)便可實(shí)時(shí)監(jiān)控屏體的運(yùn)行狀態(tài)，如果屏體異常，軟件自動(dòng)報(bào)警，以提示用戶(hù)采取措施，另外，所有回傳信息均會(huì)生成日志，并自動(dòng)保存，以便用戶(hù)需要時(shí)查看。

　　3.2 真正無(wú)縫拼接技術(shù)

　　拼接大屏幕顯示技術(shù)在最大限度滿足客戶(hù)需求同時(shí)，一直無(wú)法避免邊框的影響，在目前最新的超窄邊DID專(zhuān)業(yè)液晶屏，拼接后的拼縫依然沒(méi)能達(dá)到客戶(hù)的無(wú)縫拼縫要求，正因?yàn)檫@樣，所有拼接屏廠家一直致力于此的研究，但是因?yàn)橄炔蛔阋廊粺o(wú)法如愿。得益于LED顯示大屏幕無(wú)縫拼接這一先天優(yōu)勢(shì)，阿爾泰多年來(lái)一直致力于高密度小間距LED無(wú)縫拼接大屏幕產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)與運(yùn)用。

　　LED屏幕可以任意方向、任意尺寸、任意造型拼接，畫(huà)面均勻一致，受眾范圍更廣，真正無(wú)縫拼接屏。特別是用在監(jiān)控背景墻或演出舞臺(tái)背景屏幕的情況下，無(wú)縫屏幕的優(yōu)點(diǎn)更加明顯，圖像畫(huà)面任意分割，可以接收多路輸入信號(hào)，同時(shí)顯示在屏幕上，且畫(huà)面無(wú)分隔，沒(méi)有黑線，不存在遺漏信息的情況。

　　3.3 納秒級(jí)響應(yīng)

　　在數(shù)字顯示技術(shù)中，任意連續(xù)視頻是由許多靜止畫(huà)面幀組成，其中每相鄰兩幀畫(huà)面的更換時(shí)間，是衡量觀眾收看到的圖像連貫、清晰的重要指標(biāo)。LED顯示屏的這一時(shí)間極短，在納秒級(jí)別內(nèi)，故與液晶和投影機(jī)相比，特別是在監(jiān)控畫(huà)面及播放動(dòng)態(tài)視頻的時(shí)候，具有極大的優(yōu)勢(shì)。

　　屏幕類(lèi)別 液晶顯示屏(LCD) 等離子(PDP) 投影 LED顯示屏

　　原理 背光源投射 自發(fā)光 背光源投射 自發(fā)光

　　顏色數(shù) 低 高 低 很高

　　亮度 高 高 低 高低可調(diào)

　　對(duì)比度 低 高 低 很高高

　　尺寸 小于108寸 大于42寸 任意大小 任意大小

　　功耗 低 高 較高 低

　　響應(yīng)時(shí)間 中等毫秒級(jí) 很小微秒級(jí) 中等毫秒級(jí) 極小納秒級(jí)

　　相對(duì)于照相機(jī)、攝像機(jī)這種記錄圖像的設(shè)備而言，顯示屏幕是還原影像的一種設(shè)備，我們最常接觸的有液晶顯示屏(LCD)、等離子(PDP)、投影和LED顯示屏，LED屏幕的亮度、顏色、功耗以及響應(yīng)時(shí)間等方面優(yōu)勢(shì)明顯。

　　注：1毫秒=1000微秒=1000000納秒

　　3.4 視距與清晰度的完美平衡

　　與常用的近距離觀看的電子產(chǎn)品不同，如手機(jī)屏幕，筆記本電腦屏幕等，LED顯示屏適合稍遠(yuǎn)距離觀看，對(duì)于同一款LED屏幕產(chǎn)品，視距會(huì)決定觀看者收看到的顯示效果清晰與否。

　　人眼的理論分辨能力是20角秒，可是由于感光細(xì)胞的分布以及本身的缺陷，實(shí)際上對(duì)可見(jiàn)光的分辨能力是1角分，寬度超過(guò)1角分的物體就和背景融在一起了。

　　以上所說(shuō)人眼的分辨率1角分，是在十分理想的情況下(足夠明亮的晴天，同時(shí)無(wú)反光)對(duì)于白紙上的黑條測(cè)試，并且是眼睛特別好的人得到的。實(shí)際上，一般人的眼睛沒(méi)那么好，如果在昏暗的燈光下做這個(gè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果會(huì)偏離，人眼對(duì)這種圖案的靈敏度高，會(huì)3到5倍于黑背景上的白點(diǎn)。

　　本項(xiàng)目采用的產(chǎn)品，其最小視距為3.0m，最大視距為8.0m，最佳視距在4.1m處，即在此處收看到的屏幕效果最佳，既沒(méi)有像素信息損失，也沒(méi)有因細(xì)小像素發(fā)光而形成的顆粒感。

　　3.5 亮度可調(diào)

　　LED顯示屏的亮度是指單位面積所發(fā)出的光強(qiáng)度，單位cd/㎡，簡(jiǎn)單說(shuō)就是一平方米顯示屏發(fā)出的光強(qiáng)度。LED顯示屏的亮度是衡量大屏幕的關(guān)鍵性技術(shù)指標(biāo)。屏幕的亮度決定其應(yīng)用的場(chǎng)合，室內(nèi)環(huán)境安裝一塊顯示屏，亮度在600cd/m ² 以?xún)?nèi)即可。像素間距決定像素密度，LED燈品牌及型號(hào)確定的前提下，給出像素間距就能得出屏幕的理想狀態(tài)下，在顯示全白畫(huà)面時(shí)所能到達(dá)的最大亮度值。

　　根據(jù)顯示屏在白平衡時(shí)紅、綠、藍(lán)三色發(fā)光二極管亮度需滿足3:6:1的關(guān)系，確定發(fā)光二極管的典型發(fā)光強(qiáng)度參數(shù)，以及紅綠藍(lán)燈的像素配比，得出一個(gè)像素點(diǎn)的理論發(fā)光強(qiáng)度，最后與點(diǎn)密度的乘積得出顯示屏白平衡時(shí)的亮度值。

　　3.6 超高刷新速率

　　LED顯示屏刷新率即為圖像每秒鐘顯示數(shù)據(jù)被重復(fù)的次數(shù)，高速的刷新頻率可完全適應(yīng)高速攝影機(jī)和高清電視轉(zhuǎn)播需要，顯示屏達(dá)到3840 赫茲以上時(shí)，攝取畫(huà)面穩(wěn)定無(wú)波紋無(wú)黑屏，應(yīng)對(duì)動(dòng)態(tài)顯示畫(huà)面，圖像邊緣清晰，將圖像信息準(zhǔn)確真實(shí)地還原。

　　為了讓客戶(hù)更加直觀的了解我司產(chǎn)品的刷新頻率，我們現(xiàn)在利用高速相機(jī)對(duì)全白場(chǎng)的LED模組進(jìn)行拍照。其原理是通過(guò)調(diào)整相機(jī)快門(mén)速度對(duì)產(chǎn)品成像進(jìn)行抓拍，當(dāng)快門(mén)速度低于模組刷新率時(shí)，觀測(cè)到模組呈現(xiàn)的是完整的白場(chǎng)，當(dāng)快門(mén)速度高于模組刷新率時(shí)照出的照片上模組呈現(xiàn)的是不完整的白場(chǎng)(明顯的黑白間隔線)，從而可以定性的判斷一款產(chǎn)品的刷新頻率高低的影響。

　　由上圖示意所示，截取對(duì)比的是火車(chē)頭部分，需要注意的是此部分是否有重影，虛化，如果拖尾現(xiàn)象嚴(yán)重，都可以從這張屏攝圖中大致表現(xiàn)出來(lái)。刷新速率越高，動(dòng)態(tài)表現(xiàn)越好，這些負(fù)面現(xiàn)象越小?！　?duì)一塊顯示屏用單反數(shù)碼照相機(jī)進(jìn)行屏攝，可以模擬人眼接受圖像的實(shí)際效果，我們對(duì)快速運(yùn)動(dòng)的火車(chē)影像的屏攝，需要注意的圖片表現(xiàn)包括火車(chē)頭、車(chē)窗、火車(chē)背后的景物等等。

　　測(cè)試視頻動(dòng)態(tài)響應(yīng)

　　灰度也就是所謂的色階或灰階，是指亮度的明暗程度。對(duì)于數(shù)字化的顯示技術(shù)而言，灰度是顯示色彩數(shù)的決定因素。一般而言灰度越高，顯示的色彩越豐富，畫(huà)面也越細(xì)膩，更易表現(xiàn)豐富的細(xì)節(jié)?！　?.7 廣播級(jí)灰度處理

　　灰度等級(jí)主要取決于系統(tǒng)的視頻處理芯片、存儲(chǔ)器和傳輸系統(tǒng)性能，目前國(guó)內(nèi)主流顯示屏采用8位處理系統(tǒng)256級(jí)灰度，從黑到白共有256種亮度變化，共有0.167億種顏色。我公司采用進(jìn)口高端驅(qū)動(dòng)芯片，16bit處理系統(tǒng)達(dá)到65536級(jí)灰度，可構(gòu)成281萬(wàn)億色。

   　　作為畫(huà)面灰階層次對(duì)比的兩極，黑、白兩色對(duì)比是顯示屏幕對(duì)比度最直接的表現(xiàn)?；译A層次部分采用的是黑白背景與黑白衣服的對(duì)比，當(dāng)然中間色彩如酒杯、頭發(fā)、人物膚色都也起到了很好對(duì)比效果。

　　從人的視覺(jué)生理學(xué)出發(fā)，人的眼睛對(duì)于高亮度和低亮度的灰度分辨力都較差，而對(duì)中等亮度的分辨力高。顯示屏的灰度表現(xiàn)越出色，特別是在低亮度下顯示屏灰度表現(xiàn)越完整，其顯示的畫(huà)面層次感和鮮艷度比傳統(tǒng)顯示屏越高，能表現(xiàn)出的圖像細(xì)節(jié)更多，無(wú)信息損失。

　　3.8 廣播級(jí)視頻處理技術(shù)

　　在整個(gè)圖像還原系統(tǒng)的各個(gè)環(huán)節(jié)中，LED顯示屏本身屬于終端顯示設(shè)備，視頻信號(hào)未經(jīng)過(guò)處理，是無(wú)法在屏幕上顯示的。在對(duì)標(biāo)準(zhǔn)視頻信號(hào)進(jìn)行解壓、編碼、編輯等處理操作后，發(fā)送到LED顯示終端。這也是采用相同的LED燈，相同的結(jié)構(gòu)技術(shù)、安裝方法，并且有相同的尺寸和相同的分辨率后，能區(qū)分不同品質(zhì)的LED制造商的必要辦法。這種會(huì)影響顯示屏成像效果預(yù)期的因素，恰恰是最容易忽視的地方。

　　3.9 單點(diǎn)亮度校正

　　每個(gè)LED顯示屏由很多個(gè)顯示單元以及成千上萬(wàn)顆LED燈構(gòu)成，三種顏色LED燈組合成為一個(gè)像素。由于LED的離散性，同一種顏色每顆LED的亮度都不同，導(dǎo)致其每個(gè)像素的亮度有很大的差異。在同檔同批篩選后的產(chǎn)品中，最亮和最暗LED之間的亮度差有時(shí)甚至能高達(dá)10%～15%。

　　即便是使用同一批次同一檔次的LED燈，恒流驅(qū)動(dòng)電路也存在著較大的差異，并呈離散性分布，驅(qū)動(dòng)電路的差異也導(dǎo)致LED像素的亮度差達(dá)到6%，不進(jìn)行修正也將影響到整屏亮度一致性。

　　為彌補(bǔ)這種差異滿足屏幕的觀看效果，除使用經(jīng)過(guò)仔細(xì)分檔篩選的LED燈以及相應(yīng)驅(qū)動(dòng)芯片外，必須采用單點(diǎn)亮度校正技術(shù)，即通過(guò)調(diào)整流入每個(gè)LED的電流來(lái)控制像素亮度。最終實(shí)現(xiàn)整屏LED一致的亮度。

　　單點(diǎn)校正工作是從顯示單元組裝完成后開(kāi)始的，通過(guò)光感照相設(shè)備測(cè)量每顆LED的亮度，指定整個(gè)系統(tǒng)中亮度值最暗的像素為基本LED點(diǎn)，其他所有像素均與其進(jìn)行對(duì)比，改變輸入電流實(shí)現(xiàn)改變亮度，同時(shí)達(dá)到整屏亮度一致目的。

　　單點(diǎn)亮度校正前 單點(diǎn)亮度校正后

　　其中x軸為L(zhǎng)ED，y軸為以mcd表示的LED亮度和以mA表示的LED驅(qū)動(dòng)電流值。在未進(jìn)行點(diǎn)校正前，所測(cè)得的面板中每個(gè)LED之間的亮度差可高達(dá)±8%。這樣大的亮度差在高端顯示器中是無(wú)法接受的。

　　單點(diǎn)亮度校正前 單點(diǎn)亮度校正后

　　校正前，通過(guò)精確技術(shù)采樣，各LED的色度偏差范圍超過(guò)±20%以上，即偏差值最大差距高達(dá)40%以上。因此，直接使用LED組裝的顯示屏，必然出現(xiàn)色度亮度不均勻的馬賽克現(xiàn)象。

　　校正前 校正后

　　通過(guò)LED單點(diǎn)亮度色度校正，使得各LED的色度偏差范圍小于±1.5%，人眼已經(jīng)無(wú)法察覺(jué)此偏差范圍，因此可以保證LED顯示屏的色彩鮮艷均勻，消除了色度亮度不均勻的馬賽克現(xiàn)象。

　　單點(diǎn)顏色校正原理

　　3.10 單點(diǎn)顏色校正技術(shù)

　　從色度圖上我們可以看到，CRT的色空間三角形與紅色、純綠色、藍(lán)色LED發(fā)光二極管的色空間三角形是不同的。LED的色空間大于并包含了CRT的色空間，但是，CRT的還原顏色是最接近自然色的，如PAL制或NTSC制電視的效果，人眼看起來(lái)最適應(yīng)。而在全彩色LED視頻顯示系統(tǒng)中如果不對(duì)紅、綠、藍(lán)色信號(hào)進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整(色坐標(biāo)空間變換或顏色校正)，LED顯示屏上反映出的色彩便不是視頻源色彩的真實(shí)對(duì)應(yīng)，色彩還原效果會(huì)非常差，原本應(yīng)發(fā)白色光時(shí)有可能發(fā)粉紅色或產(chǎn)生其它色偏現(xiàn)象。為解決以上問(wèn)題，要對(duì)視頻源和LED顯示系統(tǒng)的顏色進(jìn)行色坐標(biāo)變換即顏色校正，從而使畫(huà)面色彩更貼近真實(shí)。

　　將呈離散分布的同批同檔LED，經(jīng)過(guò)色坐標(biāo)變換校正技術(shù)，都移至PAL制式色度區(qū)域內(nèi)，使顯示屏播放的視頻顏色在PAL或NTSC制式之內(nèi)，因此能夠完全適合人眼對(duì)顏色的感覺(jué)習(xí)慣，真實(shí)還原自然界的顏色。

　　人物膚色作為中間顏色，且要細(xì)膩表現(xiàn)出人物表情，因此也被認(rèn)為是難以表現(xiàn)的色彩之一。下圖綜合色彩表現(xiàn)中，有紅、黃、白三色玫瑰、有人物膚色、衣服、頭發(fā)顏色可供比較，其中背景顏色是25%灰色。

　　由于每顆LED燈的特性都不一樣,所以必須對(duì)每顆LED燈進(jìn)行獨(dú)立顏色校正，單點(diǎn)顏色校正技術(shù)實(shí)現(xiàn)兩個(gè)功能：

　　一是使LED顯示屏幕展現(xiàn)出自然界的真實(shí)色彩，實(shí)現(xiàn)顏色的真實(shí)還原。

　　再就是使每個(gè)像素同種顏色的色坐標(biāo)之間的誤差△x,y<0.003，保證LED顯示屏色彩還原的均勻一致性。

　　LED的顏色是非常純正的，紅、綠、藍(lán)色半導(dǎo)體發(fā)出的光非常鮮艷——比激光外的任何其它光源或顯示器都更加鮮艷。LED的色純度通常在90%以上，所以實(shí)際顏色比視頻中使用的熒光陰極射線管的顏色強(qiáng)得多。在LED顯示器上播放視頻廣播圖像可能會(huì)導(dǎo)致某些場(chǎng)景著色過(guò)強(qiáng)而不準(zhǔn)確，整個(gè)圖像也會(huì)出現(xiàn)明顯的色彩(紅色或綠色)。我公司的單點(diǎn)顏色校正系統(tǒng)采用全矩陣校正，將像素的原色用電子裝置搭配成視頻標(biāo)準(zhǔn)色，最終屏幕能準(zhǔn)確地顯示各種顏色，沒(méi)有色彩偏紅或綠或異常色彩。

　　單點(diǎn)顏色校正前 單點(diǎn)顏色校正后

　　以LED出廠色度值點(diǎn)亮顯示屏，顏色失真，特別是綠色偏差較大，人的皮膚顏色偏紅不真實(shí)，有較差的還原度。

　　經(jīng)單點(diǎn)顏色校正后，圖像柔和，顏色過(guò)渡平滑，符合觀眾的色彩區(qū)分能力。特別是人眼最敏感的皮膚色還原力的表現(xiàn)，已接近真實(shí)感覺(jué)，將色彩偏差帶給人眼的刺激降到最低。

　　單點(diǎn)顏色校正前 單點(diǎn)顏色校正后

　　從顏色校正曲線原理圖不難發(fā)現(xiàn)，紅綠藍(lán)三色色坐標(biāo)變換幅度最大的屬綠色LED，在顯示屏上的色彩差別也最大。上圖為選擇波長(zhǎng)525nm的純綠LED構(gòu)成顯示屏效果，可以看出綠色荷葉成像偏離真實(shí)顏色，細(xì)部特征失真，缺乏層次和真實(shí)感。校正前LED綠色波長(zhǎng)。

　　將LED發(fā)光顏色校正到PAL制曲線后，成像具有明顯提升，特別是綠色還原能力，真實(shí)地再現(xiàn)了大自然綠色植物固有的顏色，畫(huà)面更具層次感，更加引人入勝。

　　3.11 運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償技術(shù)

　　運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償是一種描述相鄰幀差別的方法，具體來(lái)說(shuō)是描述前面一幀的每個(gè)小塊怎樣移動(dòng)到當(dāng)前幀中的某個(gè)位置去。這種方法經(jīng)常被視頻壓縮/視頻編解碼器用來(lái)減少視頻序列中的空域冗余。它也可以用來(lái)進(jìn)行去交織(deinterlacing)的操作。處理器接收到各種視頻標(biāo)準(zhǔn)的圖像后，首先進(jìn)行解隔行掃描。

　　視頻圖像是由許多水平掃描線組成的，NTSC視頻可見(jiàn)的掃描線數(shù)目約為486線;PAL視頻則為576線。將一個(gè)隔行掃描信號(hào)轉(zhuǎn)化成非隔行掃描信號(hào)，最簡(jiǎn)單的方法就是，提取第一組掃描線，將它翻番后顯示出來(lái)，忽略第二個(gè)掃描場(chǎng)。

　　運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償技術(shù)對(duì)比

　　更好的方法是將第一個(gè)掃描場(chǎng)保存在存儲(chǔ)器中，在第二個(gè)掃描場(chǎng)到達(dá)之后，將它與第二個(gè)掃描場(chǎng)合并在一起，然后顯示完整的畫(huà)面。每個(gè)掃描場(chǎng)代表一個(gè)一秒快鏡的1/60或1/50。如果某個(gè)物體處于快速運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，則它在奇數(shù)掃描場(chǎng)和偶數(shù)掃描場(chǎng)中的位置是不同的。解決這一問(wèn)題需要使用實(shí)時(shí)數(shù)字處理，在合并這兩個(gè)掃描場(chǎng)之前，對(duì)其進(jìn)行插值處理，避免出現(xiàn)圖像抖動(dòng)，這種處理被稱(chēng)之為運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償。這一過(guò)程意味著模擬視頻信號(hào)被數(shù)字化，所以處理過(guò)程會(huì)影響最終的成像結(jié)果。

　　結(jié)束語(yǔ)

　　好的方案，好的產(chǎn)品離不開(kāi)優(yōu)秀的人才，阿爾泰積聚了行業(yè)內(nèi)有著數(shù)十年研發(fā)經(jīng)驗(yàn)的高級(jí)結(jié)構(gòu)，電子，軟件等工程師，開(kāi)發(fā)出了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)和多項(xiàng)發(fā)明專(zhuān)利的D-MAX顯示單元，我司產(chǎn)品規(guī)劃，產(chǎn)品研發(fā)，市場(chǎng)銷(xiāo)售已經(jīng)進(jìn)入了一個(gè)良性循環(huán)，所以有如此優(yōu)秀的項(xiàng)目完成，準(zhǔn)確高效，讓客戶(hù)放心。

　　正是精于技術(shù)，專(zhuān)于產(chǎn)品的主體思路，認(rèn)真傾聽(tīng)客戶(hù)反饋，不斷修改與完善，解決客戶(hù)基于小間距LED顯示屏的各種需求。

　　基于 LED 小間距顯示屏的空管模擬系統(tǒng)顯示方案設(shè)計(jì)

　　作者姓名：游勝?gòu)?qiáng)

　　作者單位：阿爾泰顯示技術(shù)有限公司

　　時(shí)間：  2017  年  3  月  16  日