户外LED电子显示屏系统技术方案

户外LED电子显示屏系统设计方案设计单位：日期：目录一、项目背景31、LED大屏幕系统构成32、视频播出方式43、计算机播出方式4二、屏幕设计要点4三、屏幕设计参数指标及建议51、LED参数52、像素模组53、驱动ＩＣ64、显示屏屏体主要指标7四、LED大屏幕性能特点81、发光材料的特征８2、视觉非线性校正93、像元同步映射技术9五、室外全彩屏幕关键技术简介91、数字视频图像接口SDI技术92、数字视频通讯采用DVI标准的数字显示接口93、多媒体控制技术104、视频处理技术10六、多媒体播放控制软件14七、施工规范和验收标准14八、培训计划和售后服务15一、项目背景１、LED大屏幕系统构成整个LED大屏幕系统，以微型计算机（PC）为控制中心，通过采集、传输、数据缓冲、和分组并行扫描，实现屏幕内容的播放。不论是电脑制作的二、三维动画、平面广告，或者是外围设备播放的视频内容，都可以及时地显示在ＬＥＤ显示屏上。屏幕控制器采用的硬件透明映射技术，使监视器上的像元和大屏幕上的像元一一对应，既所谓的所见即所得。屏幕控制器从显示卡的DVI接口上，直接捕获显示图像数据，传送到LED显示屏的数据缓存卡。缓存卡中的数据，通过多路并行扫描技术，逐行逐列控制各LED像元的辉度和色调，实现图形的显示。这种控制技术就是业界众所周之的计算机（PC）监视器像元同步映射技术。按照结构方式的不同，LED大屏幕系统可以划分为显示屏体，控制计算机、系统软件和应用软件、屏幕控制器、外围音视频设备，配电系统，固定框架等几个部分。各部分的关系如下图所示。系统能够实现的各项功能如下：全彩色LED显示屏系统拓扑图数码相机接口录像机接口通讯光纤视频信号扫描仪打印机局域网或INTERNET配电设备全彩屏控制器全彩色显示屏示屏计算机信号摄像机接口DVD影碟机闭路电视节目卫星电视节目音视频切换矩阵视频源监视器显示屏控制机控制信号视频前端处理器音响系统２、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：支持VGA显示，显示各种计算机信息、图形、图像实现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支持各种输入方式：VGA/SVGA/XGA/SXGA/VSGA（1680×1024）和SDI输入支持高清晰度信号输入：1080i×720P实时显示真彩色视频图像，实现现场转播，播放背景画面、广告宣传画面等功能转播广播电视、卫星电视及有线电视信号电视、摄像、影碟等视频信号的即时播放（VCR、VCD、DVD、LD）支持PAL、NTSC等各种制式、支持HDTV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）配有音视频切换矩阵，可在多路视频输入时任意选择其中一路播放。可满足文艺表演的使用要求，并灵活输入和播出多种信息。３、计算机播出方式图文特技显示功能：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播出系统配有多媒体软件，可以灵活输入及播出多种信息有多种中文、西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。主要时新闻的编辑与播放，并有多种字体供选择重要通告的即时发布广告信息的播放等二、屏幕设计要点根据大楼的结构特征、屏幕的安装方和受众人员走动范围，结合我们公司的产品技术规格和特点，我们对此项目作了系统性的规划。技术设计和施工安装中，我们综合考虑的要项包括：屏幕目标观众的分布范围和屏幕安装方位的几何关系屏幕的整体解析度和尺寸屏幕的最大亮度和对比度屏幕的可视角度屏幕的主要视频指标参数屏幕的结构屏幕的操控性能屏幕的寿命屏幕的可靠性和可维护性屏幕的配电和防雷三、屏幕设计参数指标及建议1、LED参数序号项目芯片品牌波长（λP）亮度（IV）1红色管光磊620-625nm＞400mcd（1：1.2一档）2纯绿管士兰520-525nm(2.5nm一档)＞1600mcd（1：1.2一档）3纯蓝管士兰465-470nm(2.5nm一档)＞300mcd（1：1.2一档）2、像素模组模组图外壳序号项目说明备注1像素排列匀点式排列A、模组对角线尺寸误差＜0.2mm。B、无废边、缩影、毛刺、变形等缺陷。C、抗UV，耐候性强。D、面罩的反扣式设计可防止变形脱出，装配更平整。E、面罩表面无螺钉暴露，全部由后体装入，使表面更整洁美观，并可有效延长螺钉使用寿命。2像素间距10mm3像素构成1PR+1PG+1PB4面罩结构反扣式设计。5后体结构后维护设计。6外壳材料低膨胀系数聚碳酸脂黑色塑料(PC)PCB及元器件序号项目说明备注1板材（FR4）双面铜铂全玻纤板A、保证板材厚度，确保不易变形。2板厚1.6mmB、保证铜铂厚度，提高电流负载能力，确保LED发光一致性。C、保证铜铂厚度可提高整体散热性能。有助提高LED及元器件的工作稳定性，延长使用寿命。3铜铂厚度≥1安仕4工艺绿油阻焊、双面喷锡5PCB材质全玻纤双面铜铂镀金板材63、驱动IC驱动IC序号项目说明备注1驱动位数16位恒流驱动ICA、恒流输出值不受输出端负载电压的影响，保证了电流输出的稳定性。B、极为精确的电流输出值，确保LED可在正常的电流环境下工作。C、快速的输出电流响应，使画面更流畅D、高达25MHZ的时钟频率，画面更清澈，灰度表现更优秀。2通道间最大差异值＜±3%3恒流输出范围5-90mA4晶片间最大差异值＜±6%5时钟频率25MHZ6输出电流响应200ns7工作电压5V8电流输出调节电阻调整PH10户外屏实例户外箱体调试户外箱体老化测试4、显示屏屏体主要指标：序号项目参数1.像素点构成1红、1绿、1蓝2.像素点匀点排列3.模组分辨率16*164.单元板结构灯板与驱动板分离，以确保散热良好，增加使用稳定性及寿命5.像素点间距10mm6.图形分辨率（长）304点×（高）192点=58368点7.有效显示面积（长）3.04米×（高）1.92米=5.84平方米8.模组数量长19个×高12个9.亮度均匀性整屏亮度偏差不超过10%10.像素点密度10000像素点/平方米11.屏体最大亮度（20mA供电）≥6000cd/平方米12.视角水平：110º，仰角20º，俯角45º13.最佳视距≥10米；可视距离：国标1.0正常视力≥200米14.灰度级别红、绿、蓝各256级（最高可达4096级）15.显示颜色数16百万色。16.显示方式4扫17.换帧速度60帧/秒18.扫描频率≥240HZ无闪烁19.计算机显示模式32位真彩色1024×76820.画面延迟0.01秒21.像素管寿命≥10万小时22.平均无故障工作时间≥1.2万小时23.连续失控点无24.盲点率≤万分之三25.相邻像素间拼缝误差≤1mm26.模块拼接间隙≤1mm27.单元箱的拼缝误差≤2mm28.最大功耗1500瓦/平方米29.平均功耗约750瓦/平方米30.整屏最大功耗33000瓦31.整屏平均功耗16500瓦32.屏体重量≈65KG/平方33.供电要求AC220V/50HZ(380V±10%；三相五线制)34.适应工作环境温度-20℃～+60℃35.适应工作环境相对湿度10%～95%RH（无凝结）36.防护等级IP6537.控制距离八芯双绞线：＜100米38.支持模式VGA640×480800×6001024×768VGA全跟踪方式39.亮度调节自动4级/手动逐极调节（256级亮度），非线性纠偏40.通讯线类型八芯双绞线41.数据传输串行42.抗风能力可抵抗10级大风43.防雷等级2级44.对地漏电电流≤1mA45.过流保护额定115%46.过压保护额定120%47.欠压保护额定80%四、LED大屏幕性能特点１、发光材料的特征LED大屏幕使运用LED发光器件的大型屏板显示系统。LED发光器件是新型发光材料，它具有驱动电压低、响应速度快、色纯度高等优点，在当今发光和显示领域，可谓是最活跃的前沿技术。与传统的CRT显示技术和投影技术相比较，LED发光器件带来的优点包括：还原颜色的色域更加宽广。见下图所示。可以实现中心距3mm~52mm的各种类型的平面显示装置，满足各种工众场合对视觉工具的要求。可以从各种解析度模式中，自由选择不同的解像度，使用户能够在实现的显示效果满足应用要求的同时，造价可以接受。几乎各种特殊应用，都可以通过细化设计，来达到最优的价格性能比。对于这一特征，目前其他平面显示技术是无法比拟的。２、视觉非线性校正LED的亮度调节采用13Bits的脉冲数量调制技巧，使得每种基色拥有256级灰阶的同时，还可以实现人眼的视觉非线性校正（校正功能）,使的灰度的可辨识性大大提升。从而给人对画面的主观感觉是灰度层次分明，色彩逼真。视觉校正曲线如下图所示，其中的幂次是可以改变的。05001000150020002500300035004000450011835526986103120137154171188205222239256NIntensity
红色绿色蓝色３、像元同步映射技术由于采用的控制方式是监视器像元直接映射技术，屏幕上显示的图像是透明地从监视器显示数据中对应获得，其中没有任何软件介入。这一特征使得屏幕的现实信息的能力几乎与控制PC相同，能够显示的文字、动画、图案、视频节目等，仅仅取决于PC上安装的操作系统和应用软件。五、室外全彩屏幕关键技术简介室外全彩屏幕系统，采用的各项技术和实现各项功能的方案描述如下。１、数字视频图象接口SDI技术为保证本系统技术指标不落后，将采用先进的前端控制。预计3~5年之内，电视机视频图象将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象机，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、视频传输设备等将成为主流设备。为了符合这种发展趋势，我公司的LED显示屏系统除满足模拟视频信号输入要求以外，还可以提供无压缩的数字高清晰电视信号标准输入接口既SDI接口，此接口可兼容电气标准为SMPTE259M、SMPTE292M。它为纯数字信号接收、解码。信噪比无穷大。它为标准的10位数据灰度、12位内部图象处理操作，灰度等级可达到4096级，非线性处理使显示颜色达到10亿色，图象分辨率可支持1920dots×1080dots（显示比例16:9）或1440dots×1080dots（显示比例4:3）。２、数字视频通讯采用DVI标准的数字显示接口1999年，由SiliconImage、Intel、Compaq、IBM、HP、NEC、Fujitsu等公司共同组成数字显示工作组（DigitalDisplayWorkingGroup，DDWG）推出的数字显示接口（DigitalVisualInterface，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Ａ/Ｄ（模拟/数字）转换器，将模拟信号转变为数字信号。在经过Ｄ/Ａ和Ａ/Ｄ2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SiliconImage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（TransitionMinimizedDifferenti