L E D 全彩显示屏
项目名称：户外全彩LED显示屏（PH16）
设计单位：武汉冠拓科技有限公司
地址：
日期：2016-5-2
项目负责：
一．设计方案
1.1设计方案
1.1.1室外P6全彩显示屏方案
设计本电子屏幕必须考虑到观众的观看效果，结合贵单位的需求，我们推荐使用室外P6全彩显示屏，本显示屏的有效面积为: m(长) * m(高)。以下是方案内容：
1 单元尺寸256mm*256mm
2 单元像素16*8点
3 像素构成2R1G1B
4 箱体尺寸1024mm*768mm,
5 屏体象素61440*像素点
6 显示尺寸
7 显示面积
1.1.2发光部件设计
本系统中,我们选用了美国科瑞（CREE）公司生产的高品质发光二极管做为发光部件，不仅具有很高的色纯度、高亮度、长寿命，而且有宽广的视角。
1.1.3画面设计
1.1.3.1高亮度
为了使图像能够鲜明地从亮画面转到暗画面,为此我们采用了的高亮度LED.以保证显示屏的亮度能达到以下指标:P6户外全彩显示屏方案亮度可达到6500cd/㎡（P16全彩屏是6500-7000 cd/㎡左右）
1.1.3.2高对比度
为了能够清晰的显示出亮度均一的文字和图像，具有识别周围环境亮度与发光光源点（LED）之间的明暗是非常必要的。一般来说周围环境亮度为50,000Lx时，对比度必要值应该在600以上。
1.1.3.3可视角宽广
为了使光适度的扩散，正面亮度和侧面亮度的比率一定要小，这样才能从显示屏的正面或侧面看到画面。水平和垂直可视角度达到120度，以满足最佳视角要求。
1.1.3.4清晰的再现影像
我公司的显示屏的换帧频率达到每秒钟传送60幅画面以再现清流畅的影像，画面的切换为全画面同时切换，而非扫描方式。
1.1.3.5画面亮度均一性好
考虑到人的视觉与听觉具有同样的对数性这一特点，维持画面亮度均一性（普通电视机在80％以上）是很必要的，我公司的LED全色显示系统相邻像素间亮度均一性达90％以上，达到了高品质全彩色LED显示屏的要求。
1.1.3.6色彩再现性好
由于LED的发光特性和显象管不同，因此，必须对LED显示屏的输出灰度进行非线性校正。目前我公司可实现从线性65536级到非线性256级灰度的实时校正，并且校正系数可以从2.2至2.8连续可调，其技术指标居世界领先水平。确保画面层次清晰、色彩鲜艳、对比度好、信噪比高。
1.1.3.7清晰度高
清晰度的高低是由显示画面的像素所决定的，使用的像素量越多，被显示画面的清晰度就越高，如屏幕显示面积相同，点间距越小所用的像素就会增多，画面的清晰度就越高。
1.2.3马赛克处理技术
马赛克现象产生的原因共有以下几条：
1)我公司现在严格规定了每一个模块，选用同一品牌、同一型号、同一档次的LED。
2)提高显示屏的平整度，相邻模块之间的平整度达到了行业规范中的最高水平。
3)同一档次的LED其单管亮度也存在着差异，因此我公司在采购发光二极管时，考虑适当的余量，以达到系统优化筛选的目的。另外我们依托国内大型LED发光管生产厂家对同一档次的LED时行二次分档，同时在控制上采用具有国际先进水平的亮度校正技术，可以确保相邻像素之间亮度差小于10％。
以上措施可从根本上消除马赛克效应。
2.3室外P6全彩显示屏技术参数及指标
2.3.1室外P6全彩显示屏构成：
2.3.1.1 屏体
该部分是显示系统的主体，由显示屏箱体、结构架构成。
◇单元像素：尺寸256mm×128mm，16*8像素
◇结构架：用于固定与支撑屏体。
2.3.1.2 控制设备
该部分由计算机、控制卡、视频卡等构成，主要用于显示数据的编辑、处理与分配，并控制显示屏的显示。
2.3.1.3 供电设备
显示屏输入功率较大，供电设备为之提供开关、过压、过流、过热、短路、漏电等各种保护及指示功能。
2.4.参数指标
A、LED灯管组成
（1）实物图片展示
单元模组图片屏体实物效果
B 、屏体参数
说 明
技 术 指 标 参 数
（2）结构示意图
结构说明：每个像素点内采用2红1纯绿1纯蓝，共4颗LED 发光管。
（3）专业分析
序号 分析项目 专业分析内容
1
配色分析 为使配色达到最佳的白平衡效果，配色对LED 发光的亮度有严格要求，其中各种颜色亮度的配色比例为: R:G:B/3:6:1。
2
序 号
项 目 中心波长 亮 度 晶片厂家 1 纯红LED 620nm-625nm 600mcd 台湾光磊 2 纯绿LED 520nm-525nm 2000mcd 士兰 3
纯蓝LED
465nm-470nm
350mcd
士兰
1、像素管单元箱1）物理点间距：16mm
2）物理密度：3906点/m2
3）像素管产地：红：台湾光磊绿、蓝管: 士兰4）发光点颜色：2R1G1B
5）基色：纯红+纯绿+纯蓝
6）箱体尺寸：(宽)1024mm×(高)768mm
7）箱体分辨率：(宽)64点×(高)48点
8）箱体重量：防水密封箱≤65kg/m2
2、显示屏整屏1）屏体显示面积：
2）单元箱数量：
3）物理分辨率：(长)320点×(高)192点=61440点
4）最佳视距： 16～300m
5）最佳视角：水平110度，垂直45度
6）环境温度：存贮 -40℃～ +85℃，工作 -20℃～ +50℃7）相对湿度：10%～95%
8）屏体厚度：≤15cm＋维护厚度70CM
3、供电1）工作电压：AC220V±10％，50Hz（三相五线制）2）平均功耗：400～750W/m2
3）最大功耗：≤1000W/m2
4、控制系统1）控制主机：联想开天主机或同档次计算机以上2）操作系统：WIN 98/ 2000/ NT/XP
3）控制方式：同步控制
4）显示卡：DVI显卡
5）编辑卡：PCTV卡
5、主要技术参数1）驱动器件：采用LED专用驱动器件
2）驱动方式：静态恒流驱动
3）换帧频率：≥60帧/秒
4）刷新频率：≥180帧/秒
5）灰度 /颜色：红绿蓝各256级，可显示16.7M颜色
6）白平衡亮度：≥6500cd/m2
7）亮度调节方式：软件调节100级可调
8）视频信号：PAL/NTSC
9）视频输入/输出方式：八路输入/八路输出
10）控制系统采用：PCTV非线性编辑卡＋DVI显卡＋全彩控制卡＋光纤传输11）平均无故障时间：≥10000小时
12）寿命：10万小时
13）平整度：任意相邻像素间≤0.5mm
模块拼接间隙<1mm
14）均匀性：像素光强、模块亮度均匀
15）电源开关：自动开关
16）开关电源负荷：5V/40A
17）计算机显示模式：800×600，1024×768
18）有效通讯距离：≤120m（超五类双绞线，无中继），
多模光纤500m，单模光纤20km
6、软件LED通用播放软件（MDK）
7、保护技术防潮、防尘、防腐、防静电、防雷击，同时具有过流、短路、过压、欠压保护功能。
8、播放内容文本文件，WORD文件，所有图片文件（BMP／JPG／GIF／PCX．．．），所有的动画文件（MPG ／MPEG／MPV／MPA／AVI／VCD／SWF／RM／RA／RMJ／ASF．．．）。
9、拼装结构单元模组化结构设计，屏面采用模组—显示箱体—显示屏组合拼装结构，组装方便。
三．技术及功能介绍
3.1显示屏安装架及控制系统组成
显示屏安装架及控制系统组成由显示屏、显示屏驱动器、安装架及控制系统组成。如图所示：
3.2功能说明
本屏采用了多媒体和同步控制技术，其显示与播放与控制计算机屏幕上相应区域的信息完全一致，LED显示屏的图像色彩、对比度、亮度可通过软件调整。
◇文字显示可以任意点阵显示中英文各种字体，有多种显示进
入和退出方式，显示变换灵活。
◇表格显示可绘制各种表格进行显示，表内数据既可利用编辑
软件人工输入和更改，也可通过编制专用软件，从
网上指定的数据库中自动采集显示。
◇图片显示可将各种山水、人物图片放到屏上显示。
◇动画播放可显示由动画软件制作的图文动画内容。
◇视频播放接入VCD/DVD、录像机、摄像机等视频信号源，
屏上可显示视频画面；接入闭路电视信号，屏上便
可收看各频道的电视节目。
◇组合显示利用编辑软件可将文字、图片、表格、动画和视频
进行组合、迭加显示。
◇时间显示可采集计算机内的当前时间，并适时分幅显示，内
容可包括：年、月、日、星期、时、分、秒等。
◇温度显示接入温度传感器，显示屏可适时分幅显示当前温度。
◇声音播放接入音响系统，可实现有声显示。
◇ 联网显示 可进行网络控制，远程编辑。
3.3显示屏视频系统构成
LED 显示屏系统由显示屏主体系统、编辑与控制系统、运行环境智能监控与安全保护系统、多媒体配套设备系统等部分构成，如图所示。
3.3.1系统组成
系统由显示系统、前端系统、计算机网络系统、音视频控制单元、配电控制系统，系统软件等几部分组成。
3.3.1.1显示系统
显示系统主要由通信单元、数据分配和扫描单元、LED 显示屏、控
显示控制
音响系统
散热系统
运行环境智能监控系统
显示编辑系
摄像机
配电系统 录像机
VCD/DVD
扫描仪
数码相机 避雷系统
多媒
视频压
传 感 器
显示屏主体系统
包括：屏体
结构骨架 密封舱
LED 显示屏视频系统构成图
制计算机等几部分构成。
3.3.1.1.1数据分配和扫描单元
数据分配和扫描单元是模块化结构设计，它将显示数据按区域分配到显示屏上，并完成显示数据扫描。
3.3.1.1.2显示屏屏体
显示屏是有许多显示单元模组组成，它们分成不同的区域接受数据分配和扫描单元传来的显示数据，以模组化结构显示。保证系统安全可靠运行。
每一个模组有独立的排风系统，保证模组内温度一致，保证白平衡。模组化结构设计，整个显示屏是由许多个单元模组组成，方便安装、调试和维修。系统所使用的开关电源均使用通过国际安全认证的知名品牌、屏幕背后保留有维修空间，方便屏幕的安装调试，以及日后的维修维护等操作。在显示屏背后安装有温、湿度探测传感系统，探头均匀分布在屏幕背后，为了保证系统寿命和显示效果，当温度和湿度高于某值时，控制系统将采用措施，如开启空调、排风扇，以调节显示屏工作温度及湿度，有效地延长显示系统的使用寿命。当持续高温或湿度过高时，将报警并自动关闭显示屏。
在显示屏正面安装有亮度探测传感系统，它将当前采集的亮度值定时传送到控制计算机，控制计算机根据当前环境亮度值和播放内容调整显示屏的亮度和非线性灰度校正数据，以达到最佳观看效果。
3.3.1.2前端系统
在显示屏控制室外，由控制计算机、编辑计算机、视频处理器等组成显示屏前端系统。
3.3.1.2.1视频处理及控制单元
视频处理系统采用专业的多媒体视频控制器，自动完成视频信号地采集、处理及播放，我公司的系统软件功能强大，能让您轻易完成对视
频、文本、图片、动画的编辑，具有电视画面上叠加文字、动画、静态图片、全景、特写、慢镜头、特技等播放功能，方便地完成整套节目的制作。
视频前端处理设备臵于控制室外，负责显示信号的接收、处理以及发送，可以支持VGA、DVI、YUV输入，各种制式的视频输入。对输入信号进行数字化处理，具有多种视频非线性补偿功能，视频处理系统采用先进的视频控制方式，自动完成视频信号采集、处理及播放，根据画面大小无级调整显示窗口。
3.3.1.2.2视频处理器
视频处理系统采用专业的多媒体视频控制器，自动完成视频信号地采集、处理及播放，我公司的系统软件功能强大，能让您轻易完成对视频、文本、图片、动画的编辑，具有电视画面上叠加文字、动画、静态图片、全景、特写、慢镜头、特技等播放功能，方便地完成整套节目的制作。
视频处理器采用美国专业视频处理芯片与大规模可编辑逻辑芯片，具有极强的视频处理能力与多种显示屏控制模式，可处理来自四个以上视频源的信号，完成在显示屏上多画面叠加、多画面显示等功能。输出采用LVDS接口技术，满足数据低噪声高速传输的要求。
视频前端处理设备臵于控制室外，负责显示信号的接收、处理以及发送，可以支持各种制式的视频输入。对输入信号数字化处理，具有多
种视频非线性补偿功能，视频处理系统采用先进的视频控制方式，自动完成视频信号采集、处理及播放，完成对视频的完美处理。
视频处理器除了提供复合和S－Video信号输入以外，还提供了分量YUV和RGB信号输入。
标准功能包括：
可选择输出纵向刷新速率为60Hz和75Hz，允许亮度最大且无抖动的图像。
在对输入的视频图像消除隔行的使用先进的运动补偿特性，消除了不需要的人为调整，支持16:9显示设备,例如宽屏幕录影带和DVD.
在NTSC、PAT和SECAM标准制式下,可切换的复合信号和 S－Video输入.
噪点消除(可选的亮度和色度).
对亮度、对比度、色彩饱和度和色调的调整
3.3.1.3计算机网络系统
采用系统集成的方式规划整个LED显示系统。屏幕控制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。
具备方便的控制方式和开放的接口协议，系统配备有标准网络接口，可接入计算机局域网，并能播网络信息（包括局域网内的视频、动
画信号），共享网络信息资源，实现网络控制。
采集播出各种数据库实时数据，实时远程网络控制，通过网络系统可以进入Internet网。通讯线采用非屏蔽五类双绞线。
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。
3.3.1.4音视频控制单元
LED大屏幕显示系统具有多种视频、音频输入源，系统采用视音频切换矩阵对视音频源进行管理。
3.3.1.5系统软件
系统软件：WIN98/2000/NT/XP
工具软件
3DSMAX Animator PRO
Flash
高光显示
Office
显示屏播放软件
显示屏编播软件
显示屏监控软件
3.3.2系统功能
3.3.2.1高水准的显示屏控制系统
国际一流水平的灰度控制技术，具有4096级灰度显示能力和视频降噪处理。
智能化的控制技术，γ校正系数在2.2～2.8之间随意可调，通信线路工作状态的检测与回报。
具有300Hz以上的显示屏刷新频率。
3.3.2.2稳定的高质量的显示功能
我公司具有多年的软、硬件开发经验，在视频接收电路、存储电路、高速读写电路、显示屏控制扫描电路中都进行了抗干扰处理，保证信号不受干扰。
整个显示屏屏闪烁感，无常亮点，图像清晰稳定，色彩还原真实，亮度一致性好，无马赛克现象，高速运动画面无拖尾现象，屏幕旋转或控制系统操作时不影响屏幕显示，无掉帧，无停顿感。
3.3.2.3输入输出设备
系统采用先进的控制方式，可播放各种多媒体节目。
系统具有视频接口可接收多路及多种规格的视频信号。
系统具有音频接口，预留有音箱位臵与音频线路，方便日后用户音频系统的接入。
3.3.2.4显示屏播放功能
播放系统配有多媒体软件，可以灵活输入及播放多种信息：图形、文本、动画、视频、声音等，支持VGA显示，具体功能有：视频接口：
（1）系统与电视系统兼容，支持各种视频制式：NTSC、PAL、SECAM 等；
（2）可以实时显示真彩色视频图像，实现现场实时转播、精彩画面的回放功能；
（3）可以转播广播电视、闭路电视及卫星电视；
（4）播放电视机、录放机、摄像机、影碟机、VCD、DVD以及自制视频节目；
（5）能够实现视频处理多窗口、动态切换、缩放等功能，并能在显示屏上任意开窗口进行视频的播放；
（6）具有在视频画面上叠加文字信息、全景、特写、慢镜头和特技等实时编辑的播放功能以多种特技混合效果的功能，可以方便的实
现各种信号源的无缝切换；
（7）能够同时接入多路视频信号。
（8）播放来自各种设备的视频信号，具有视频切换矩阵，能随时编辑、切换不同的视频源，多种视频源可通过多种多媒体控制器同时监控与切换，并可对视频画面进行缩小或放大操作。
（9）具有在同一块显示屏上同时播放视频画面及文字的功能，且左右比例可调；
（10）可对新闻和重要通告进行编辑、播放以及即时发布，并有多种字体供选择。
文字显示：
可播放多种文字的各种字体、字形和不同的文字信息，以及各种符号。还能实现单／多行平移、单／多行上／下移，左／右拉，上下推，翻页、移动、旋转、飘雪、缩放、闪烁等十余种显示功能，可以输入中文、英文、西班牙文、法文、拉丁文、俄文、希腊文、日文等不同的国家文字以及数字符号等。
计算机图像信息：可播放不同格式的图形、图像文件。如：BMP、TGA、JPG、GIF等。
动画播放：
能播放用ANIMATORPRO、3Dstudio、3DSMAX等软件制作二、三维动画，并支持用压缩卡采集的AVI信号，的软件包具有方便的界面接口，
丰富的材料库，形体库和先进的渲染技术，能制作高质量的三维动画，使广告创意成为逼真的现实。
声音同步：
提供多通道声音接口，视音频切换矩阵输出与视频同步的音频信号，通过两芯屏幕专用音频电缆，将音频信号送到功放，达到声像同步，视频、音频信号可同步切换。
支持声卡及CD－ROM等多媒体设备，可播放WAV/MID等声音文件，还可直接控制CD唱盘。
网络接口：网络接口具有IEEE802.3以太网络接口。
具备方便的控制方式和开放的接口协议，系统配备有标准网络接口，可接入计算机局域网，并能播出网络信息（包括局域网内的视频、动画信号），共享网络信息资源，实现网络控制。
采集播出各数据库实时数据，实现远程网络控制，通过网络系统可能进入Internet网。
3.3.2.5其他功能
具有白平衡控制技术；
具有文字、图象编辑功能，在编辑时不影响屏幕的正常播放。
具有声音接口，可接入音频设备，达到声像同步。
可根据环境自动和手动调整显示屏亮度，采用每色逐点非线性视频校正技术，提高视觉效果。可调节对比度及白平衡。画面清晰、稳定，
色彩逼真。能补偿人眼对亮度的非线性感光特性。
具有锁屏、清屏显示功能。
配电系统具务全面保护功能，对过压、欠压、过流、缺阻、短路等异常情况具有监测、记录、自动保护功能。
系统可以手动选择各种节目源进行播放。
系统可以根据编排好的程序定时、定长、定节目源编排节目。
当系统发生严重错误时能自动关闭、报警，保证系统运行时的安全性和可靠性。
系统可以接收计算机网络的控制命令并显示相应的资料和画面。
LED显示屏系统与信息编辑系统匹配，各个系统的信号彼此兼容，接口连接无障碍，使用及连接方便。
系统操作灵活简便，维护方便，软件系统稳定可靠。
3.3.2.6系统优点
制作容易：开发工具是基于WINDOWS面向对象的多媒体平台，所见即所得。采取图标工具栏，无需编程。
内容丰富：本系统支持多媒体及外围设备，使LED显示屏显示的内容丰富多彩。如：声卡、视卡、CD－ROM、触摸屏及各种视频设备。
布局随意：强大的软件功能可单独显示视频、文字或图像等；可在同一屏上显示多种信息，任意编排；还可在视频图像上叠加文字信息、动画等。