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一、概述
1.2全彩色显示屏全彩屏系统部分主要包括全彩显示屏屏体、全彩显示屏控制器、控制电脑、配电设备、光纤、音视频设备和控制软件等组成。
1.2.1 显示屏屏体
显示屏屏体由许多显示单元箱体组成。屏体可以根据不同的尺寸要求进行横向和纵向的单元箱体组合而成。显示屏接受从光纤传输的控制器输出的全数字信号，进行解码并显示。显示单元箱体安装有LED发光模组，驱动部分、开关电源、散热风扇等。
1.2.2 显示屏控制器
显示屏控制器是大屏幕处理信息的核心设备。显示屏控制器可以直接接受视频信号或计算机信号，进行信号解码、转换、处理、运算、编码、数字化传输，向显示屏屏体输出显示信号。在控制器或计算机上直接可以调节显示屏的亮度等显示屏参数。
1.2.3 显示屏工作计算机
显示屏工作机可以向屏控制器输出计算机信号。显示屏显示计算机信号时，显示屏上的像素与显示屏工作计算机显示器相应区域上的像素一一对应，直接映射。运行显示屏控制软件，显示屏工作计算机通过控制端口可以对全彩屏控制器进行显示屏的各项参数调节和操作。
1.2.4 光纤
显示屏系统的信号传输载体。光纤，不但提高了信号的传输距离，而且，在提高了信噪比的同时，减少了前后级之间的相互影响，使得整个控制系统布线简练、美观；可靠性高；抗干扰性强；易于安装维护。
连接光缆 |
控制器与屏体间连接光缆 |
1.2.5 配电设备
配电设备为显示屏的运行提供了电力。配电设备采用交流三相五线制。可以在控制室远程控制配电设备，开关显示屏。根据具体使用环境，进行具体设计。
1.2.6 音视频设备
为显示屏提供视频源和音频源。利用视频编辑设备可以对视频信号进行编辑。
1.2.7系统软件
系统软件包括控制软件和播放软件。计算机操作系统使用WINDOWS98/2000/xp。
控制软件可以通过计算机的RS232口与显示屏主控制器进行连接，通过控制软件进行显示屏参数的调节。
播放软件播放显示各种计算机文字、表格、图形、图像和二、三维计算机动画等计算机信息。
二、全彩色显示屏系统特点
静态恒流驱动
光纤传输数字视频信号
纯视频及计算机多媒体双重处理技术
多种输入及良好的兼容性
显示屏色温、亮度等多种参数可调
远程控制，网络通讯技术
视频图像完整还原、清晰逼真、鲜艳靓丽
三、方案及各子系统的功能说明
3.1系统功能说明
显示屏系统是一个集视频技术、计算机及网络技术、超大规模集成电路等技术综合应用于一体的大型电子平板显示器。具有多媒体、多输入、可实时显示高速变化的数据信息，主要可实现以下功能。
A.视频图像显示功能
可以在全彩显示屏上播放全彩视频图像。利用我公司的纯视频处理技术可以直接播放有线电视及卫星电视、摄像机、影碟机、录像机等视频信号；实现现场实时转播。具有可以播放视频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的功能（需要配置非线性视频编辑系统和字幕机的支持）。
在系统设计中，配备有多路音视频切换器，可实现
与摄像机连通实现实况转播。
与广播电视卫星无线网和有线网相连，可以接收电视节目。
与视频播放设备相连，如：LD、VCD、DVD、VHS、BT-SP等，可以播放各类电影、电视剧、记录片、录像（NTSC、PAL、SECAM等电视制式）等等。
与场地音响（功放、扬声器等）配合，可广泛服务于大型集会、文艺表演、新产品广告展示等等。
通过与背景音响系统连接可以实现声像同步。
B.计算机信息显示功能
在系统设计中配有一台用于可对各类文字信息、图片信息等进行编辑制作的计算机，可实现：
显示各种计算机文字、表格、图形、图像等（包括BMP、JPG、GIF等格式）；
播放二、三维计算机动画等（包括AVI、MPG、SWF等格式）；
在该计算机内安装一块以太网网卡，用网线把网卡与LAN的HUB/Switch相连，即可实现与局域网（或比赛网络或INTERNET）的互联，实现远程控制，显示屏远程播放信息内容，通过网络下载、播放网络信息。
对所需要显示的信息进行文字编辑，如：字型、字体、大小等,特技效果编辑，如：左拉、右拉、百页窗、上推、下推、旋转、缩小、放大、滚动、精彩镜头回放、暂停、慢动作等，以及播放文件的整体编辑。有临时信息插播功能。
3.2设计方案
根据贵单位的要求，并参照使用要求以及显示效果，初步设计全彩色LED室外显示屏方案主要技术参数如下：
l 36.864m2显示屏：面积：7.68m(W)×4.8m(H)=36.864m2（20mm）
具体技术参数见3.3
方案将按实际立面尺寸，建筑比例，结构等因素最后审议确定。详细的设计方案将以最终选定方案为准进行设计。
3.3主要技术参数
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序号 |
型号 参数 |
LDFO-20P256G211 |
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设计方案 |
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1 |
显示面积 |
36.864m2 |
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2 |
发光器件: |
日本日亚纯红、纯绿、纯蓝室外高亮发光模组 |
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3 |
像素管构成 |
2R+1G+1B |
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4 |
显示单元尺寸 |
1280mm(W)×960mm(H) |
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5 |
像素间距 |
20mm |
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6 |
像素密度 |
2500点/m? |
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7 |
像素数 |
384(W)×240(H)=92160 |
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8 |
显示图像比例 |
16∶9 |
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9 |
亮度 |
＞6000cd/m? |
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10 |
灰度等级 |
256 |
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11 |
视角 |
Hor.120, Ver.50 |
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12 |
显示颜色 |
16.7M |
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13 |
图像频率 |
100/120Hz |
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14 |
输入信号 |
Video: Composite video, S-video Computer: XGA, SVGA, VGA |
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15 |
电视制式 |
NTSC, PAL, SECAM |
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16 |
信号传送距离 |
大于1000M(无中继) |
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17 |
使用环境： |
-20℃--50℃ |
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18 |
电源 |
AC100-240V，50/60Hz |
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19 |
显示屏重量 |
70kg/m? |
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20 |
功耗 |
最大30Kw,平均18Kw |
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21 |
使用寿命 |
>100000小时 |
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22 |
平均无故障时间 |
>10000小时 |
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23 |
防护等级 |
≥IP66 |
四、显示屏设计中的先进技术
4.1图像信号的视频处理技术
作为全彩色LED显示屏其主要用于要求显示视频图像的场所，因此，显示屏还原图像的清晰度（图像层次）和分辨率（主要是指水平方向的分辨率）都会影响显示屏的视觉效果。
目前，国内全彩色显示屏制造厂家，在视频信号的处理技术方面，普遍采用一种基于计算机处理技术的多媒体卡，该卡的特点是较好的还原计算机显示的各类信息，如：文字、字符、图片、图形、动画、2DS、3DS等等，在显示视频图像时，特别是快速运动物体图像，由于多媒体卡硬件设计本身的限制以及计算机软件对图像数据的处理运算速度不够等，都无法与视频图像的变化速度相匹配，由于这些原因，将会造成：图像的停顿、模糊、马赛克、丢帧等等现象，在还原图像清晰度方面，一般可以达到64级灰度。所以，多媒体卡比较适合用于一些对还原图像要求不高、非实时性显示的场所。
我公司在图像信号的视频处理技术方面，采用的是一套独立的视频处理系统，它在视频信号的解码、转换、处理、运算、编码、传输等方面均是通过硬件实现的。克服了多媒体卡在实时性显示方面的不足；同时，在还原图像清晰度方面，一般可以达到256级灰度以上。不但可以较好的显示文字、字符、图片、图形、动画、2DS、3DS等计算机信息，而且，可以最佳的还原视频图像信号。因此，它被广泛地应用于体育场馆、文化广场、博览会、电子广告牌、信息发布媒体等等。国际上著名的显示屏制造厂商，如：索尼、松下、三菱等也都是采用这种视频处理技术。
4.2场倍频技术
目前，世界上采用的电视制式主要有PAL、NTSC、SECAM三种，场频一般为50Hz或60Hz，对于电视机显示视频图像信号时，由于其亮度大约在200尼特，人眼在观看时，不会引起闪烁感。但是，随着亮度的提高，人眼的临界闪烁频率也随之相应的提高，否则会引起大面积闪烁现象。当全彩色LED显示屏在户外或户内环境光较亮的场所使用时，亮度要求高达3000—7000尼特（cd/m2），在这么高的亮度下，只有提高场频，才能避免观看时，出现的大面积闪烁现象。我公司采用场倍频技术处理后，即将LED显示屏的场刷新频率变为100Hz或120Hz，就可以有效的克服LED显示屏在高亮度下的频闪现象。
4.3帧刷新技术
在通常的LED显示屏控制系统设计中，对显示屏数据信号的刷新处理采用的是与电视机逐行扫描方式类似。即将一幅图像平均分成1～n的若干行，当传输图像信号时遵循从第1行至第n行的规则逐行方式传输。这种方式的弊病在于传输第1行和传输第n行期间的延迟时间大约是20ms或16.67ms。那么当显示快速运动图像时，就会造成显示图象的畸变。这些现象用视觉直观体现出来，就是我们平时看到的——高速物体运动图像播放不连续；或画面变成锯齿状等等现象。
为了克服这些问题，我们在LED全彩色显示屏控制系统设计中采用了帧刷新技术，即显示屏的数据刷新方式是整屏同时刷新，而不是逐行刷新，消除了传输第1行和传输第n行期间的延迟时间，提高了图像的还原质量，同时还可以和高速摄像机配合使用，能够较好的显示快速运动图像，不会失真。
4.4非线性校正技术
在广播电视设备发展的初期，由于主要采用的显示器就是我们现在广泛使用的电视机，其中采用的发光器件就是阴极射线管（即CRT），也就是我们通常说的显像管，它的光输出特性与输入控制电压（的γ次方成正比）成非线性关系，为了保证显像管能够正常的还原视频信号，在信号源的发生设备上对信号进行了非线性预校正，也就是说，目前，我们使用的所有视频信号源（广播电视信号、DVD、VCD、摄像机等视频信号）都经过了非线性的预矫正处理，即1/γ校正。
LED显示屏属于大型平板显示设备，发光二极管的亮度与驱动信号成线性关系。所以，LED显示屏在播放视频信号时，必须对输入的视频信号进行非线性γ反矫正，才能够显示正常的图像信号；否则，如果不对输入的视频源信号做非线性校正处理，大屏显示的视频图像在层次和色彩上都会严重失真，直接影响显示效果。
在我们的全彩LED显示屏系统设计中，采用了目前较科学的γ校正处理技术，对数字三基色视频信号分别进行数字γ校正（也可以对模拟三基色视频信号分别进行γ校正），在完成γ校正的同时，并不损失灰度层次，使全彩色显示屏图像更鲜艳、更逼真，更清晰。
4.5 显示屏的慢启动或黑屏开机设计
由于显示屏在开机时，冲击电流会很大，会对配电柜内的元器件使用寿命有较大的影响。为了降低这种影响，我们在系统设计中，采用了慢启动或黑屏开机两种方式，即黑屏开机方式：显示屏亮度为零时开机；慢启动开机方式：开机时，显示屏亮度由零逐步增加至预置值。两种开机方式，都可以最大限度的降低冲击电流对配电柜内元器件使用寿命的影响。
4.6 独特的白平衡调节系统
发光二极管属于半导体器件，长期使用后，亮度会逐步衰减，并且红、绿、蓝三种管子的衰减曲线也不一致，这样就会造成显示屏的白平衡失调，主要表现为屏幕发红，色温降低等，为此在系统设计中采用了在显示屏白平衡失调后，仍能通过主控器调节红、绿、蓝三基色的份量以达到新的白平衡。该处理技术能够精确地实现红、绿、蓝三基色亮度份量的数字微调，使三种基色达到理想的配比值，实现最佳的白平衡视觉效果。
4.7 数据传输
在以往的显示屏系统设计中，有关主控器与显示屏体之间的数据传输往往是采用同步时钟和图像数据并行的方式通过很多数据线传输（差分RS422），当传输信号的频率较高时，传输线上的延时差异，将会导致同步时钟和图像数据之间的相位差异，使屏体显示不正常，具体表现为：花屏、杂波点多、图像镶边等等现象。
为了克服传输延时对显示屏整体效果的影响，在系统设计中，我们在主控器与显示屏体之间的数据传输上，采用了同步时钟和图像数据串行的方式通过一根数据线（光纤）传输，虽然这种传输方式也会带来一定的延时，但它属于群延时，而不会改变同步时钟和图像数据之间的相位，因此，这是一种有效且可靠的传输方法，并且，我们通过特定的数字视频编码技术实现了显示屏的控制量与同步时钟、图像数据一起通过一根数据线传输，优化了整个系统设计。在信号的传输媒介上，我们选择了光纤，不但提高了信号的传输距离，而且，在提高了信噪比的同时，减少了前后级之间的相互影响，使得整个控制系统布线简练、美观；可靠性高；抗干扰性强；易于安装维护。
4.8 多种输入及良好的兼容性
在我们的系统设计中设计有多种输入接口供选择，主要是：VGA、VIDEO、S-VIDEO三种接口，其中视频输入接口可支持PAL、NTSC、SECAM等多种电视制式信号，并自动识别，VGA输入接口是标准的计算机显示器接口，可支持640×480、800×600、1024×768等多种计算机显示器分辨率，具有良好的兼容性。
五、方案设计依据
5.1 显示屏系统设计目的
显示屏系统设计的目的：在充分了解、理解用户需求的基础上，利用本公司的世界领先的专业技术和丰富的经验为用户设计能够完全满足用户需求的，具有最高性能价格比高的显示屏系统方案。
5.2 显示屏系统设计原则
先进性：在满足用户的需求的同时根据广场显示屏系统建设的发展要求，有关运动比赛项目发展的趋势，大型活动的要求，结合显示屏的最新技术进行设计，保证显示屏系统的先进性。
实用性：可以满足广告、图文信息，二维三维动画的播放以及大型活动显示信息的要求。
兼容性：显示屏系统能够接入各种视频源、计算机信号，能够与网络接口，能够与网络系统接口，播放各种信息。
可靠性：整个显示屏系统适应周边环境，系统硬件与软件能够长期稳定运行，保证娱乐与活动的顺利进行。
性能价格比：力求显示屏系统的性能价格比高。系统操作简单维护量少，软件可以轻松升级，保护用户的投资，有效降低用户的系统总体拥有成本（TCO）
适用性：显示屏亮度等环境参数根据周边使用情况不同，进行不同设计。