室内全彩LED电子显示屏技术方案.doc
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1、室内全彩LED电子显示屏技术方案目 录1LED显示屏系统组成及原理11.1 显示控制系统11.1.1 信号源11.1.2 LED控制仪31.1.3 控制计算机41.2 通讯系统51.3 配电设计61.4 LED显示屏71.4.1 LED性能71.4.2 LED显示屏工艺设计71.4.3 LED主要部件描述91.4.4 LED显示屏播出方式102LED显示屏系统关键技术122.1 数字视频图像接口SDI技术122.2 数字视频通讯采用DVI标准的数字显示接口122.3 箱体结构132.4 基于人眼非线性和TV非线性的变换和色空间变换132.5 色温及颜色再处理132.6 图像增强与钝化142.7
2、 亮度142.8 对比度142.9 白平衡142.10 帧同步152.11 运动补偿和静态网络152.12 单模组亮度控制152.13 高速扫描152.14 恒流源驱动技术162.15 采用最新技术标准173系统软件183.1 系统软件结构183.2 软件功能183.3 软件特性193.4 软件主要界面204安装、运行与维护224.1 系统安装224.1.1 LED显示屏外框224.1.2 施工准备224.1.3 安装方式224.2 保质期的维护组织234.3 维护服务的作业模式234.3.1 用户档案管理系统234.3.2 用户热线支持系统244.3.3 定期巡检、问题分析及配置变更服务24
3、4.3.4 应用维护服务244.3.5 售后服务245施工进度计划266项目预算311 LED显示屏系统组成及原理LED显示屏系统物理结构上由显示控制系统、通讯系统、供电系统和LED显示屏构成。系统组成结构如下图:1.1 显示控制系统显示控制系统主要包括信号源、视频编辑系统(可选)、LED视频仪和控制计算机。1.1.1 信号源l 常用输入设备:n DVD(及其它碟片输入设备)n TV(摄/录像设备、视频编/播设备、有线电视及现场转播设备等)n 图片生成设备(扫描仪、照相机等)l 输入信号格式:接入设备信号格式可输入分辩率范围PCVGA, DVI19201600DVD机、VCD机、EVD机S-V
4、ideo,C-Video,分量RGB,SDI,DVI.19201600摄像机、转播系统、录(放)像编辑系统S-Video,C-Video,分量RGB,SDI,DVI.HDSDI19201600CATV、监视系统S-Video,C-Video19201600扫描仪、照相机各类图片格式192016001.1.2 LED控制仪LED全彩显示系统是一个集计算机网络技术、多媒体视频控制技术和超大规模集成电路综合应用技术于一体的大型电子信息显示系统。为了实现多媒体信息的高精度数字化处理以及实时传送和显示,前端的视频多媒体控制仪的功能有着决定性的作用。全彩显示系统配备的前端视频多媒体控制仪采用了国际领先的多
5、媒体图像处理技术,将多媒体信息的完美体现,进一步确保了全彩显示系统实现高清晰度数字显示终端的功能。视频多媒体控制仪具备以下特征:第一、输入:CVBS、S-Video、YPbPr、YCbCr、SDI/HD-SDI(标清/高清数字视频接口)、模拟RGB(DB15)以及数字DVI; 第二、输出:其中一路以单像素24/30位或者双像素48/60位TTL电平,经过光纤传输上LED大屏幕;另一路通过DB15或者DVI接到监视器;输出分辨率满足从VGA到WUXGA(640480到16001200);并支持所有ATSC DTV/HDTV模式;第三、图像处理功能包括如下:a)运动自适应逐行处理;b)电影模式3:
6、2/2:2下拉,并及时纠正坏编处理;c)显示模式4:3以及16:9互换;d)亮度色度瞬态提升;e)可编程亮度对比度;f)色度饱和度全彩处理;g)图像边缘增强;h)空间归一化标定技术运动补偿技术的结合彻底实现图像的流畅缩放;i)画中画技术实现任意两个输入视频的叠加;j)画外画技术使视频显示模式更丰富。由于多媒体控制仪具备了完备的输入接口,因此可以实现与几乎现有所有视频前端设备的无缝连接。摄像机与多媒体控制仪之间可以选择通过SDI/HD-SDI连接;由于SDI信号为10位精度的数字信号,因此,经过多媒体控制仪后将使摄像机的视频图像更好展现;如果需要对摄像机的视频图像进行编播,可以先将摄像机与非线形
7、编辑系统相连,编辑后的视频信号由非线性编辑机的SDI输出与多媒体控制仪相连;DVD与多媒体控制仪之间可以选择通过YCbCr连接;这样,可以在全彩显示品显示屏上播放光碟媒体信息;录放像机与多媒体控制仪之间可以选择通过S-Video 或者CVBS连接;选择前者将保证更好的图像画质;计算机与多媒体控制仪之间可以选择通过DB15或者DVI连接;在通用软件的支持下,可以在大屏幕上显示计算机多媒体信息(包括网络信息通过计算机上的网卡输入后由专用软件处理后传输)。同时,在多媒体控制仪的画中画功能的支持下,可以在计算机多媒体信息上叠加来自其他输入通道的电视视频信号,比如,在进行体育比赛的现场直播时,同时播放诸
8、如赛场信息,获奖运动员信息等其他文本信息;建议选择纯数字的DVI信号,可以更好展现计算机多媒体信息;有线电视信号通过多媒体控制仪的Tuner直接输入,确保了赛场信息的实时性;由于多媒体控制仪拥有两个Tuner,通过画外画功能,可以在终端的大屏幕中同时显示一个大画面和最多16个小画面,其中大画面实时显示视频信息;而小画面则以轮巡方式对其他频道进行搜索显示。除此之外,在多媒体控制仪上还预留了YPbPr和DB15各一个视频输入口,更有利于用户选择其他相应的视频输入设备进行显示。所有输入接口都可以根据用户的需求和喜好自由分配,用户所需要进行的操作只是通过视频控制仪面板或者遥控器上的按键选择OSD菜单上
9、的内容进行控制。人性化的界面操作,方便用户进行简便快捷的操作。另外,在多媒体控制仪上也预留了两套音频通道,满足音响信息播放的需求。1.1.3 控制计算机 控制计算机直接控制LED显示屏的显示效果。它可以自动运行一个不断循环的程序,根据给定的节目单取得相关的显示数据,也可以人工干预,产生屏幕上的显示效果。屏幕上像素和屏幕控制机显示器相应区域上的像素对应,直接映射。 通过屏幕控制机可以手动调节显示屏的亮度,选择适合当前环境的灰度非线性校正数据,屏幕控制机也可以通过网络系统根据环境亮度自动调节显示屏亮度和选择不同的灰度非线性校正数据。 通过屏幕控制机可以调节图像显示的对比度、色度等。屏幕控制机将要显
10、示的信息传送到视频处理和控制单元进行视频处理。配置要求:n P4以上处理器,分辨率:1024*768, CD-ROM n Windows平台n Explorer 5.5以上版本n 已安装相关LED控制操作软件1.2 通讯系统通讯系统保证控制计算机的显示内容、控制信息准确无误地长距离传输到显示屏上,并且将显示屏的相关工作状态回传到控制计算机,利用系统集成的思维方式来规划。系统采用开放的计算机局域网络技术,能够将当今许多成熟的数字技术引入大屏幕显示系统,如数据库技术、网络通讯技术、网络互联技术、信息自动化处理技术、接口技术、多媒体技术。通过通讯系统,LED显示系统可以和网络系统相连,包括局域网和广
11、域网等。通过多媒体视频控制技术,可以方便地将多种形式的视频信息源引入计算机网络系统,如广播电视和卫星电视信号、摄像视频信号、录像机VCD视频信号、计算机动画信息等,因而可以实现下列功能:l 实时显示真彩色视频图像,实现现场转播l 转播广播电视及卫星电视l 电视、摄像、影碟等视频信号的即时播放l 电视画面上叠加文字信息,全景、特写、慢镜头、特技等效果的实时编辑和播放(需另加非线性编辑系统)l 具有同时播放左右不同比例的画面及文字的功能通讯系统对传输的信息进行编码解码处理,进行长距离传输和接收数据处理。通讯系统将显示信息传送到数据分配和扫描单元上,典型的通讯系统拓扑结构如下图所示:1.3 配电设计
12、本系统配电采用放射式和树干式相结合的方式,对各用电系统采用集中配电和分散配电,最大限度地使整个配电系统安全、优质、稳定、经济且维护简便。本块屏单元板组成24x22,显示面积约18。5M2一块,每平米峰值功率1200W,整屏峰值功率22。18KW。本显示屏的配电箱上口要求引入三相五线制电缆线,线径不低于10mm2,规格可选BV-5x10,下口分若干路RVV-3x2.5的电源线接到屏体电源上。配电示意图如下所示。1.4 LED显示屏1.4.1 LED性能n 显示屏可显示各种视频、图形、文字,显示效果稳定、清晰、可靠,无盲点和常亮点等。n 显示漏点率低于万分之一。n 显示屏采用模块化设计,整个屏幕可
13、由多个模块拼装而成,屏幕大小没有限制,可根据客户需要任意定制,各模块间可互换,给维护带来极大方便。n 显示材料采用高亮度表贴三并一发光二极管。像素间点距均匀,模组间拼缝小于1mm,发光亮度均匀、色度均匀(同一颜色无色差),在室内各种环境下均达到极佳的显示效果。n 显示屏主要元器件采用表面贴片安装技术。线路板进行防潮、防腐处理,以增加产品的可靠性和系统的使用寿命。n 显示屏内部装有光电隔离装置。n 显示屏主要元器件都是自主研发、生产并经过多次实践应用的。部分元器件芯片还获得国家专利。n 电磁干扰防护:所有电路板经过涂抹电磁屏蔽材料,可防止电磁干扰信号对控制电路的影响。n 显示屏线路板进行了防潮、
14、防腐处理,以增加产品的可靠性和系统的使用寿命。1.4.2 LED显示屏工艺设计n 显示屏工艺u 立柱、框架、支撑架、显示屏箱体、控制器箱体等产品构件安装牢固、结构稳定、边角过渡圆滑,无飞边、无毛刺。各种固定螺栓紧固,满足环境要求。u 显示屏屏体可在全天候条件下24小时连续工作,电路板等均进行了三防处理。n 显示屏通风散热性能由于显示屏采用贴墙挂装的安装方式,屏体后面采用自然通风散热的处理方式。n 显示屏结构如下图所示:1.4.3 LED主要部件描述n 显示模组LED显示屏的LED发光器件采用进口晶粒,经封装工艺,制成表贴三并一超高亮全彩模组,可显示24位真彩色。显示模组外观如下图所示:LED显
15、示模组外观图(正面、背面)全彩色LED显示模组由红、绿、蓝三原色组成最小的显示单元。每一发光单元都包含红、绿、蓝三种颜色LED发光管,能真实还原红、绿、蓝色及各级灰度所组成的全彩颜色,能显示色彩丰富的视频、动/静态文字、图片(支持jpg格式和bmp格式)和图形(支持jpg格式和bmp格式)。n 电源LED显示屏采用常州创联电源,该电源厂商通过了UL、CUL、TUV、CB、CE认证。电源的外观和结构如下图所示:电源外观图电源具有以下基本功能: 国际通用全范围AC输入; 内置PFC(主动功率因素校正)功能:PF0.95(当230v交流电压输入); 保护:短路保护/过流保护/过压保护/过温度保护;
16、内置磁浮风扇; 开关频率:100KHz; 内置风扇强制风冷; 认证标准:UL/CUL/TUV/CB/CE; 一年保修。1.4.4 LED显示屏播出方式1.4.4.1 视频播出方式通过多媒体视频控制技术和VGA同步技术,可以方便地将多种形式的视频信息源引入计算机网络系统,如广播电视和卫星电视信号、摄像视频信号、录像机VCD视频信号、计算机动画信息等,因而可以实现下列功能:l 支持VGA显示,显示各种计算机信息、图形、图像l 实现VGA/VIDEO信号转换,主画面两侧或左右单侧均能插播时钟及其它图象或文字l 支持各种输入方式:VGA/SVGA/XGA/SXGA和SDI信号输入l 实时显示真彩色视频
17、图像,实现现场转播,播放背景画面、广告宣传画面等功能l 转播广播电视、卫星电视及有线电视信号l 电视、摄像、影碟等视频信号的即时播放(VCR、VCD、DVD、LD)l 支持PAL、NTSC等各种制式、支持HDTVl 具有电视画面上叠加文字信息,全景、特写、慢镜头、动画、静态图片、特技等效果的实时编辑和播放(需另外配置非线性编辑设备)l 可满足文艺表演的使用要求,并灵活输入和播出多种信息。1.4.4.2 计算机播出方式l 图文特技显示功能:具有对图文进行编辑、缩放、流动、动画功能l 显示各种计算机信息、图形、图像及2、3维计算机动画并叠加文字l 播出系统配有多媒体软件,可以灵活输入及播出多种信息
18、l 有多种中文字体和字型可供选择,同时还可输入英文、西班牙文、法文、德文、希腊文、俄文、日文等多种文字,并可无级缩放,系统具有全自动播放功能l 有多种播出方式,如:单/多行平移、单/多行上/下移、左/右拉、上/下拉、旋转、无级缩放等20种以上的方式。l 主要时新闻的编辑与播放,并有多种字体供选择l 重要通告的即时发布l 广告信息的播放等2 LED显示屏系统关键技术2.1 数字视频图像接口SDI技术目前,电视机视频图像普遍采用满足高清晰度电视(HDTV)和全数字化视频技术标准的图像采集设备;高清晰有线电视全数字化摄像机;采用数字输出接口的DVD;采用数字视频技术标准的视频编辑设备、视频摄录设备、
19、视频传输设备等将成为主流设备。2.2 数字视频通讯采用DVI标准的数字显示接口1999年,由Silicon Image、Intel、Compaq、IBM、HP、NEC、Fujitsu等公司共同组成数字显示工作组(Digital Display Working Group,DDWG)推出的数字显示接口(Digital Visual Interface,DVI)标准。目前大多数计算机与外部显示设备之间都是通过模拟VGA接口连接,计算机内部以数字方式生成的显示图像信息,被显卡中的D/A(数字/模拟)转换器转变为R、G、B三原色信号和行、场同步信号,信号通过电缆传输到显示设备中。对于模拟显示设备,如模
20、拟CRT显示器,信号被直接送到相应的处理电路,驱动控制显像管生成图像。而对于LCD、DLP等数字显示设备,显示设备中需配置相应的/(模拟/数字)转换器,将模拟信号转变为数字信号。在经过/和/2次转换后,不可避免地造成了一些图像细节的损失。 DVI标准由DDWG于1994年4月正式推出,它的基础是Silicon Image公司的PanalLink接口技术,PanalLink接口技术采用的是最小化传输差分信号(Transition Minimized Differential Signaling,TMDS)作为基本电气连接。计算机中生成的图像信息传送到显示处理单元(显卡)中,经处理并编码成数据信号
21、,数据信号中包含了一些像素信息、同步信息以及一些控制信息,信息通过3个通道输出。同时还有一个通道用来传送使发送和接收端同步的时钟信号。每一个通道中数据以差分信号方式传输,因此每一个通道需要2根传输线。由于采用差分信号传输,数据发送和接收中识别的都是压差信号,因此传输线缆长度对信号影响较小,可以实现远距离的数据传输。在接收端对接收到的数据进行解码,并处理生成图像信息供数字显示设备显示。在DVI标准中对接口的物理方式、电气指标、时钟方式、编码方式、传输方式、数据格式等进行了严格的定义和规范。对于数字显示设备,由于没有D/A和A/D转换过程,避免了图像细节的丢失,从而保证了计算机生成图像的完整再现。
22、在DVI接口标准中还增加了一个热插拔监测信号,从而真正实现了即插即用。2.3 箱体结构考虑电子产品工艺性设计和产品化发展,本系统采用模块的组装方案,使系统的集成度更高,大大缩短了现场施工周期,改善了系统工作的可靠性,也为系统后期的维护、升级、改造提供了方便。现场的安装只是箱体的和外部线路连接。模组概念的引入对系统的防尘、防震、防潮、防腐蚀等起到一定的保护作用,并便于拆卸和多次组装使用。2.4 基于人眼非线性和TV非线性的变换和色空间变换众所周知,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
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