LED視頻同步系統(tǒng)技術(shù)突破

時間：2020-01-05作者：大連達(dá)明科技有限公司瀏覽：593

作者：吳穎高
摘要：
隨著LED芯片發(fā)光效率和散熱技術(shù)的**提升，顯示屏分辯率越來越高，目前填充因子系數(shù)已達(dá)到10%。當(dāng)填充因子系數(shù)**過10%時，控制系統(tǒng)的8位灰度反GAMMA變換對圖像色彩的損失已非常明顯。文中介紹了D801全彩同步控制系統(tǒng)14位灰度的反GAMMA變換，大大降低了色彩的損失,系統(tǒng)采用“千兆網(wǎng)卡+接收卡”的控制方式，降低了成本和對硬件設(shè)備的要求，讓筆記本電腦也能輕松控制大屏幕，開創(chuàng)了新一代同步控制系統(tǒng)的設(shè)計模式。
關(guān)鍵詞：LED；顯示屏；控制系統(tǒng)；填充因子；千兆網(wǎng)卡；灰度


The technique break of LED synchronized video system
Abstract： With the rapid promotion of the LED chip light-emitting efficiency and heat dissipation technology, the fill factor coefficient of the LED display has been up to 10%. With the 8-bit gray-scale anti-GAMMA transform of the display control system, the loss of the image color is very evident when the fill factor coefficient is more than 10%. This paper introduces the 14-bit gray-scale anti-GAMMA transformation of the D801 full-color synchronous control system, which reduces the loss of color significantly. The system uses "Gigabit Ethernet + receiver cards" control mode, reducing the requirements of costs and hardware. And Notebook computers can also easily control the big LED display. The new generation design pattern of the synchronous control system has been set up.
Keywords：Display; control system; fill factor; Gigabit Ethernet; gray;


引言：
在LED顯示、光源和照明應(yīng)用三個層面，LED的控制是一項關(guān)鍵技術(shù)，采用**的千兆網(wǎng)傳輸技術(shù)，反Gamma校正技術(shù)、位變換技術(shù)、像素校正技術(shù)、單接收控制卡級聯(lián)技術(shù)等，使LED顯示色彩較逼真、**畫面表現(xiàn)較持久。

1、LED視頻同步控制系統(tǒng)
1.1、高清晰圖像顯示
由于LED芯片發(fā)光效率和散熱技術(shù)的提升，顯示屏LED芯片的填充因子系數(shù)越來越高， 目前室內(nèi)顯示屏產(chǎn)品已可達(dá)10%。


當(dāng)填充因子達(dá)到40-50%時，室內(nèi)大屏幕LED顯示可以替代液晶或等離子。
控制系統(tǒng)需有三大突破：
      當(dāng)填充因子**過10%，反GAMMA變化灰度需≥12 位；否則圖像信息損失過大，**過15%。
      對目前控制系統(tǒng)的挑戰(zhàn)是提升到大于12位的反GAMMA灰度變化；對目前的驅(qū)動芯片的要求：OE變化單位需由100-200ns到30-50ns.
      控制系統(tǒng)的圖像實時傳送和處理同驅(qū)動技術(shù)匹配就變得較加關(guān)鍵和復(fù)雜。

2、設(shè)計原理
2.1、亮度衰減校正 
LED芯片發(fā)光的不均勻和亮度衰減特性，要求在電路設(shè)計時能提供補償和校正技術(shù)，對LED顯示芯片亮度衰減的校正技術(shù)變得非常重要。
兩種校正方法：
      單純亮度校正——適用于屏廠校正
      亮度和色域雙目標(biāo)校正——適用于室外使用中顯示屏校正
三種實現(xiàn)方法：
      驅(qū)動級實現(xiàn)——適用于單元板制作廠家
      接受卡系統(tǒng)級實現(xiàn)——適用于屏廠和用戶
      上位機系統(tǒng)級實現(xiàn)——適用于終端用戶
每種實現(xiàn)方式有各自的特點和技術(shù)要求。
2.2、色彩真實 
由于LED的顯示色域同液晶等傳統(tǒng)顯示材料的色域不同，色彩的真實再現(xiàn)需要進(jìn)行色彩校正，而變化的灰度精度對圖像質(zhì)量起到很大影響， 衡量標(biāo)準(zhǔn)：色彩信號損失小于5%是中**控制系統(tǒng)的主要衡量指標(biāo)。
目前市場上主流控制系統(tǒng)的圖像色彩損失在15-20%左右。其主要的原因是色域空間變化前是8位256級灰度，變換后的掃描是10位1024級灰度或是12位4096級灰度。
2.3、D801特點 
2.3.1、低灰度**，色彩表現(xiàn)較**
本系統(tǒng)對色彩校正采用14位運算，并進(jìn)行了算法優(yōu)化，使色彩表現(xiàn)較豐富，特別是針對中低端的驅(qū)動芯片，如MBI5024、MBI5026和TB62762等，表現(xiàn)效果仍能做的很出色。在進(jìn)行的灰度測試顯示，本控制系統(tǒng)能分辨的較小灰度達(dá)到1。這樣，在播放灰度較低的畫面或視頻時，本系統(tǒng)能較**地再現(xiàn)視頻。


2.3.2、單網(wǎng)線傳輸系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)較簡單 
本系統(tǒng)只需要在上位機運行軟件，通過網(wǎng)線發(fā)送數(shù)據(jù)到接收卡，接收卡負(fù)責(zé)掃描工作。與傳統(tǒng)發(fā)送卡加接收卡的結(jié)構(gòu)相比，少一個發(fā)送環(huán)節(jié)，這樣不僅節(jié)省了成本，也提高了穩(wěn)定性。
通過對網(wǎng)絡(luò)傳輸模塊的嚴(yán)格設(shè)計和較高的PCB設(shè)計工藝，本系統(tǒng)用國產(chǎn)的**五類網(wǎng)線傳輸距離較遠(yuǎn)能夠達(dá)到170米，**傳輸距離達(dá)到140米，方便工程布線。
2.3.3、較大的帶載面積，成本較低
本系統(tǒng)采用了優(yōu)化FPGA軟件結(jié)構(gòu)，單卡的帶載面積較大能達(dá)到684x256，相對傳統(tǒng)的接收卡，帶載面積提高了大約20%，這意味著成本的節(jié)省。

3、結(jié)論
本文介紹的D801控制系統(tǒng)同市場普通驅(qū)動芯片組合使用，就可完成14位的反GAMMA變換，能在1時起灰，大大減少了LED顯示圖像色彩損失。系統(tǒng)采用的千兆網(wǎng)卡傳輸技術(shù)，簡化了系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)，提升了系統(tǒng)的性能和穩(wěn)定性。

注：此文發(fā)表在《現(xiàn)代顯示》2010年**期

作者簡介:
大連達(dá)明科技有限公司董事長兼總經(jīng)理，模型*、教授級**工程師、英國威爾士大學(xué)博士。多年從事LED技術(shù)開發(fā)、項目開發(fā)工作和企業(yè)管理工作；曾承擔(dān)多項地區(qū)部委項目和工程，主要負(fù)責(zé)地區(qū)科技部《100lm/W功率型白光LED制造技術(shù)》，地區(qū)**《高亮度藍(lán)綠發(fā)光二極管芯片產(chǎn)業(yè)化》，遼寧省科技廳《小體積功率型發(fā)光二極管芯片產(chǎn)業(yè)化》等項目。**刊物發(fā)表論文30篇。
E-mail：yinggw@ 。
 
 

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