馬小華
（深圳三升高科技股份有限公司 研發(fā)中心）
摘 要：本文通過北京某體育館巨型LED項目，簡要介紹了超大面積不規(guī)則異形LED顯示屏的控制方法和功能，包括超大LED顯示屏的視頻拼接帶載技術(shù)、異形顯示屏技術(shù)指標(biāo)的特殊性、異形顯示屏硬件設(shè)計以及控制系統(tǒng)控制顯示的解決方案、冗余技術(shù)、多功能卡監(jiān)控以及開屏漸亮技術(shù)運用等。
關(guān)鍵詞：超大LED顯示屏；異形天幕；條形分塊；冗余熱備份；狀態(tài)監(jiān)控；開屏漸亮
Large area of irregular shaped LED display control system solutions discussed
Abstract: In this paper, a Beijing stadium giant LED project, briefed the large area of irregular shaped LED display control methods and functions, including oversized LED display video splicing tape carrier technology, display technology indicators particularity shaped, profiled display control system hardware design and display solutions, redundancy, monitoring, and multifunction card opening screen fade technology utilization and so on.
Key words: large LED display; shaped canopy; strip block; redundant hot backup; condition monitoring; opening screen fade
引 言
隨著LED顯示屏顯示技術(shù)的發(fā)展，LED顯示屏的應(yīng)用越來越廣泛，針對特殊要求的巨型的異形LED顯示屏近年來也迅速發(fā)展，這給控制系統(tǒng)也提出了許多更高的要求。雖然控制系統(tǒng)只占顯示屏成本的很小一部分，但是控制系統(tǒng)對顯示屏的效果起著舉足輕重的作用。如果把LED顯示屏比作一個運動員的話，那么控制系統(tǒng)就可以比作是運動員的大腦。
1 超大屏帶載技術(shù)
對于面積數(shù)百平方甚至上千平方米，或像素點超過130萬像素的顯示屏，需要用多臺主控才能夠帶載。北京某體育館LED顯示屏系統(tǒng)工程項目分辨率高達(dá)3840*2160，達(dá)到820萬像素， 遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了一張控制卡的帶載面積和一臺電腦顯卡所輸出的分辨率230萬像素。為了保證整個顯示屏畫面的完整性和播放的流暢性，該項目采用了視頻處理拼接器，采用了業(yè)內(nèi)頂尖的圖像處理芯片，內(nèi)部 12 位數(shù)字處理，圖像更清晰，色彩更豐富。 先進(jìn)的隔行運動圖像自適應(yīng)處理技術(shù)，消除視頻圖像運動拖尾和鋸齒現(xiàn)象，對于普通的 PAL/NTSC 視頻，輸出圖像更加清晰細(xì)膩，對于高清的 1080i 信號，輸出的圖像細(xì)節(jié)豐富，色彩飽滿，圖像質(zhì)量處于業(yè)界領(lǐng)先水平 。先進(jìn)的圖像縮放技術(shù)，最高 120Hz 刷新頻率，并且可以根據(jù) LED 顯示屏的大小對輸入的圖像進(jìn)行逐點縮放。 智能化的超大尺寸 LED 顯示可以實現(xiàn)多發(fā)送卡的圖像拼暢，無錯位、拖尾現(xiàn)象 。
拼接器分4個輸出口，每個輸出口分別控制一個區(qū)域，每個輸出口可以帶著1920*1080的分辨率。四個口拼接起來形成一個完整的畫面。
2 異形顯示屏控制系統(tǒng)控制技術(shù)探討
2.1 不規(guī)則曲面顯示屏技術(shù)指標(biāo)的要求
不規(guī)則曲面顯示屏大部分指標(biāo)與常規(guī)平面顯示屏相同，其最大的差異是在機械性能的“拼接精度”相關(guān)指標(biāo)中，采用了模組夾角和模組夾角偏差二個新的技術(shù)指標(biāo)。
不規(guī)則曲面顯示屏由多個平面模組拼接而成的不常規(guī)顯示屏，相鄰模塊之間的夾角越小，曲面過度就越圓滑，顯示效果就越趨于常規(guī)的平面顯示屏。在不同大小的弧度位置上，如果要實現(xiàn)夾角一樣，就必須設(shè)計出不同大小和形狀模組來適應(yīng)相應(yīng)的弧度位置的安裝。使多個模塊之間的夾角差異達(dá)到最小，避免顯示屏顯示圖像形狀失真。
具體要求如下：模組夾角越小，圓弧曲面效果越好；夾角偏差等級：A級：大于2.5°，小于5°；B級：大于1°，小于2.5°；C級：小于1°。模組的夾角偏差越小，說明弧形曲面顯示屏的安裝精度越高。
2.2 圓弧曲面異形顯示屏控制解決方案
由于組成弧形曲面的LED顯示屏的模組是各種不同形狀大小的模組，這給控制點亮這些模組的控制卡提出了更高的要求，一個接收卡必須同時控制一個小區(qū)域內(nèi)不同形狀大小的模組。這些大小不一的模組可能走點方向不一樣，或者長度不一樣�？刂频慕鉀Q方法是：把整個小區(qū)域內(nèi)的不同模組的控制程序制作保存，再進(jìn)行區(qū)域設(shè)計，把整個區(qū)域當(dāng)成一個箱體進(jìn)行箱體設(shè)計，箱體設(shè)計時調(diào)入所有已經(jīng)保存的模組程序文件來完成整個箱體的設(shè)計。在整屏幕連接時根據(jù)不同區(qū)域調(diào)入相應(yīng)的箱體設(shè)計文件。由于箱體設(shè)計的復(fù)雜程度取決于弧形曲面顯示屏的彎曲復(fù)雜程度，這樣越復(fù)雜的顯示屏，發(fā)送卡的帶載面積將會受到影響。發(fā)送卡的帶載面積隨著曲面復(fù)雜的程度的增加而減小。
2.3 不規(guī)則曲面條形分塊顯示屏
條形分塊異形屏是將一個完整屏幕分成若干個條形的屏幕。這些條形小長屏雖然間隔一定距離，但是又能和兩側(cè)的屏相互輝映組成完整的圖像。這使得顯示屏達(dá)到若隱若現(xiàn)的效果，視頻圖像若即若離，虛實結(jié)合，顯得虛幻美麗且絢麗多彩，而這就是條形分塊異形屏的魅力所在。如北京某體育館天幕項目。
3 顯示屏控制系統(tǒng)中“多功能卡”的運用
3.1 顯示屏電源遠(yuǎn)程控制
顯示屏電源可以遠(yuǎn)程控制開關(guān)，開關(guān)實現(xiàn)“順序延時上電，逆序延時掉電”的保護(hù)功能，保證上電和掉電均平穩(wěn)進(jìn)行。同時系統(tǒng)提供開屏漸亮的功能，保證整個系統(tǒng)在啟動時，電流不會瞬間增加，避免了造成其他用電系統(tǒng)的供電不穩(wěn)定所帶來的隱患。
3.2 顯示屏環(huán)境監(jiān)測亮度控制以及聲音傳輸
顯示屏可以通過多功能卡，來傳輸視頻源的聲音，避免了另外拉線，同時具備有溫度，濕度傳感器的信息采集功能。亮度傳感器監(jiān)測環(huán)境亮度，系統(tǒng)根據(jù)現(xiàn)場環(huán)境的亮度來調(diào)節(jié)顯示屏的亮度，達(dá)到人眼感官最適宜的觀看效果。
4 冗余技術(shù)
冗余技術(shù)既控制系統(tǒng)的備份技術(shù)，大致分兩種：一種是單線環(huán)路冗余，這種冗余技術(shù)成本較低，但理論上來講，因為在整個環(huán)路中如果有兩處傳輸故障就會導(dǎo)致部分黑屏，并且在任何一臺主控或掃描板自身出現(xiàn)故障時顯示屏?xí)霈F(xiàn)黑屏；還有一種冗余技術(shù)是將控制系統(tǒng)全部進(jìn)行了冗余備份，也就是采用了雙備份的主控和掃描卡。由于主控系統(tǒng)采用了雙冗余備份，在某臺主控或某塊掃描板發(fā)生故障時，顯示屏還能正常顯示。此方案的成本比環(huán)路冗余成本高了一倍，但其穩(wěn)定性卻得到了很大的提高。相信今后會有越來越多的重大項目會采用該種冗余技術(shù)。
北京某體育館LED顯示屏系統(tǒng)工程項目，采用就是第二種備份技術(shù)，該系統(tǒng)采用的是雙信號雙主控冗余，在某臺主控或某條傳輸線路出現(xiàn)故障時，顯示屏還能正常工作；如果某張接收卡出現(xiàn)故障，只是出現(xiàn)故障的接受卡所帶面積黑屏，不會出現(xiàn)該卡之后的屏體全部黑屏。相比較雙主控雙接收卡冗余備份，節(jié)約了很大的成本。
5 結(jié)論
本文所描述的北京某體育館LED顯示屏項目，視頻處理拼接器和LED顯示屏控制系統(tǒng)方案提供商提供了從播放到控制，簡潔方便的解決方案。在相對較低的成本下，實現(xiàn)了穩(wěn)定性，易用性，綠色節(jié)能環(huán)保等方面全面的提升。顯示屏控制系統(tǒng)更加穩(wěn)定、顯示效果更加細(xì)膩、顯示屏的均勻性也有了顯著改善。實時狀態(tài)監(jiān)控技術(shù)使得顯示屏的維護(hù)更加快速。
參考文獻(xiàn)
【1】宗靖國等。超大的面積室內(nèi)LED顯示屏控制系統(tǒng)之關(guān)鍵技術(shù)。現(xiàn)代顯示，2012.09
【2】ST/T11141.LED顯示屏通用規(guī)范【S】
馬小華：男，廣西桂林人，畢業(yè)于廣西大學(xué)梧州分校電子信息工程專業(yè)，現(xiàn)任職于深圳三升高科技股份有限公司,主要負(fù)責(zé)顯示屏系統(tǒng)集成、控制系統(tǒng)硬件軟件設(shè)計與研究。
