全彩LED显示屏项目设计方案完整版.docx

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全彩LED显示屏项目设计方案完整版

全彩LED显示屏产品项目方案

第1部分产品介绍书

1.1概述

全彩LED显示系统是各种信息传递的基本载体，承担着新闻、消息、文化以及商业的实时信息发布任务，以醒目的显示效果在第一时间内向大众传递。

全彩LED显示屏不但可以集信息发布、文艺娱乐、宣传功能于一身，且作为新型的高科技产品，以其丰富的科技含量、磅礴的外观气势、流畅的显示画面、细腻的色彩表现，可以为环境平添一种新的生机、架设一道活动的风景线。

本项目进行了包括建设规模和内容要求、功能技术指标要求、技术服务要求、框架装修要求等方面的科学论证，进行了客观、科学、细腻的设计，确使显示屏完全能适应当地的日常气候环境、使用中有很高的可靠性。

1.2设计说明

1、实用性：

充分考虑客户需求，系统的功能符合用户应用的实际需要，操控方法符合用户的操作习惯。

2、可行性：

设计方案适应性好、可操作性强，易于拓展变更，最大限度地满足客户的个性需求。

3、可靠性：

系统运行安全、可靠、稳定，并提供优质的售后服务，充分体现系统的使用价值。

4、先进性：

拥有国内最先进的试验检测设备，充分借鉴、利用国内外最新技术，选择国际国内主流品牌原材料，打造成先进的系统集成。

5、规范性：

系统设计符合国家有关的法规和标准。

6、经济性：

系统设计和工程施工中的每个细节均从用户角度出发，追求最佳性价比。

7、可拓展和易升级性：

全面分析本行业现有技术条件与未来发展趋势，系统设计充分考虑未来一定时期内可能发生的技术扩展和升级，确保用户手中的系统在一定时期内不落后于电子产品技术的快速发展进程。

8、标准化和易维护性：

虽然大型综合性系统难以做到系统标准化，但本公司大量采用了零部件或局部标准化设计，使绝大多数主要零部件都具有良好的可互换性能，有利于缩短设计制作周期并有利于日后快速维护。

1.3产品型号说明

1.3.1物理像素间距说明

本次显示屏产品我司推荐室内使用物理像素间距4毫米，室外使用物理像素间距10毫米，决定像素间距选择的主要因素是：

1、显示屏的安装面积；

2、显示屏最密集观看人群离显示屏的距离；

3、显示屏的显示内容；

1.3.2像素点配置说明

根据项目初步信息和我司设计经验，本次显示屏产品我司推荐像素点配置采用1红1绿1蓝模式，在显示屏白平衡状态时，红色发光芯片、绿色发光芯片、蓝色发光芯片满足3:

6:

1的配色需求。

1.3.3显示系统说明

LED显示系统组成主要由三大子系统构成：

信号源子系统，中央控制子系统、LED显示屏子系统。

除了三大子系统以外，根据具体应用情况还包括配电子系统、通讯传输子系统、视频编辑子系统等。

1、信号源子系统

为整个系统提供播放所需的视频、动画及数码图像等各类信息素材，常用输入设备包括：

DVD（及其它碟片输入设备），TV（摄/录像设备、视频编/播设备、有线电视及现场转播设备等），图片生成设备（扫描仪、照相机等），PC计算机等。

2、中央控制子系统

作为整个系统的中央控制部分，视频处理器把不同的信号源数字化后，并对信号进行广播级的高品质图像处理，最后由千兆网信号传送至LED显示屏。

而视频处理器可由一台装有视频显示系统控制软件的PC进行控制或独立工作控制LED显示屏。

3、LED显示屏子系统

各种输入视频源信号，通过中央控制系统处理后，传输到LED箱体上进行显示，同时LED箱体要安装在特定的结构上。

1.4产品技术参数

1）、P4技术参数

像素参数

内容

技术参数

LED类型

表贴三合一发光二极管

像素间距

4mm

灯管配比

1红1绿1蓝

像素密度

625000点/m2

模组参数

模组尺寸

256mm（宽）×128mm（高）

模组材料

纯聚碳酸脂PC料，添加优质高强度玻纤和阻燃剂

面罩

专业防反光面罩

系统参数

（1）系统光学参数

屏幕最大亮度

≥1500cd/m2

配色原理

红：

绿：

蓝=3：

6：

1

亮度均匀性

>0.98

对比度

≥2000：

1

色温调节范围

4500~12000K

屏幕水平视角

≥110°

屏幕垂直视角

≥110°

可视距离

2m～50m

（2）系统控制参数

灰度等级

红、绿、蓝各4096级

灰度校正

16bits

显示颜色

281万亿种颜色

亮度调节

256级手动/自动/时间表

换帧频率

≥60帧/秒，静态画面稳定，无闪烁

刷新频率

≥1200Hz

控制方式

计算机控制，逐点一一对应，视频同步，实时显示

控制距离

采用单模光纤通讯，传输距离≥10公里

显示接口

DVI/VGA，视频（多种制式）

软件接口

DLL动态链接库

输入信号

DVI/VGA，视频（多种制式）

RGBHV、复合视频信号、S-VIDEO

YPbPr（HDTV）、HDMI

（3）系统工作特性

连续工作时间

>72小时

屏幕寿命

>50000小时

无故障时间

>10000小时

离散失控点

<0.0001，出厂时为0

连续失控点

0

盲点率

<0.0001，出厂时为0

工作温度

-25℃~+65℃

工作湿度

5%RH~98%RH，无结霜

防护性能

超温/过载/掉电/图像补偿/各种校正技术/过流/过压/防雷

防护等级

正面≥IP43

（4）系统配电及安装要求

工作电压

AC220V±15%，47~64Hz

驱动电压

DC5V

对地漏电流

<2mA

峰值功耗

≤1300w/h/m2

平均功耗

≤450w/h/m2

屏幕平整度

<1mm/m2

2）室外P10全彩LED显示屏参数

序号

颜色

产地/品牌

亮度

波长

1

LED红管

台湾/光磊

550-660mcd

620-630nm

2

LED纯绿管

台湾/光磊

1800-2160mcd

520-527.5nm

3

LED纯蓝管

台湾/光磊

450-540mcd

465-470nm

红绿蓝亮度配色比例为R：

G：

B=3：

6：

1（白平衡）

1、像素管单元箱

物理点间距：

10mm

物理密度：

10000点/m2

发光点颜色：

1R1G1B

控制方式：

恒流

扫描方式:

1/4扫描

箱体分辨率：

128点*96点=12288点

箱体尺寸：

1280mm*960mm

单位箱体功耗：

1200W

密封箱体厚度：

180mm（包含模组）

箱体重量：

≤60千克

2、显示屏整屏

屏体面积：

6.4m（L）*3.68m（H）=23.55m2

最佳视距：

5M---40M

最佳视角：

140度

环境温度：

存贮－30℃～90℃

工作：

-20℃～+50℃

相对湿度：

25%～95%RH

3、供电

工作电压：

AC220V/380V±10％，50Hz（三相五线制）

平均功耗：

约600W/m2

最大功耗：

≤1000W/m2

箱体输入电压：

220±10％

4、控制系统

操作系统：

WINDOWS98、WINDOWSNTWINDOWS2kWINDOWSXP

控制方式：

同步映像

显卡：

DVI显卡

5、主要技术参数

亮度：

每平方亮度≥6500cd

水平视角：

110°

灰度等级：

≥1024级

显示颜色：

红、绿、兰各256色，共16777216种颜色

最佳视距：

10米~40米

图像传输速度：

≥72帧/秒

屏幕刷新速率：

>240HZ

亮度调节方式：

软件调节256级可调

非线性校正（GAMMA）：

10级可调

视频输入方式：

Video及S-video

控制系统采用：

DVI显卡＋数据采集卡+数据接受卡

传送距离（控制计算机到显示屏）：

超5类线150m；多模光纤传输5公里内

平整度：

任意相邻像素间≤0.5mm；模块拼接间隙<1mm；

均匀性：

像素光强、模块亮度均匀

开关电源负荷：

5V/40A

计算机显示模式：

800×600，1024×768

常亮点：

无

防护等级:

≥IP65

图像切换：

VGA同步同帧

相对湿度：

≤95%

平整度：

≤±1mm

7、控制方式

WINXP计算机+控制软件硬件+播放软件及硬件

8、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。

9、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．．．）。

10、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。

1.5产品功能描述

1、控制系统功能

（1）、控制系统采用LED显示屏逐点校正技术，亮度、色度逐点一致化校正补偿技术、高精度显示灰度控制技术、单点单色亮度调节技术，使显示屏各基色亮度均匀一致性不低于98%，系统单基色信号处理能力不低于16bit，显示颜色能力不低于281万亿色。

（2）、系统具备一致化现场校正能力，使用后出现均匀度明显下降时，在安装现场不拆卸屏体的情况下对显示屏进行亮度一致化及白平衡的校正，保证整个显示屏生命周期中，画面均匀一致性、白平衡色温、显示颜色能力始终如刚出厂时一样。

（3）、系统采用单点单色亮度调节技术，当某发光点故障后需对其维修换灯时，通过该技术能保证其与未换灯的亮度一致。

（4）、系统包含的一切硬件、软件所涉及的专利权、著作权、注册商标权或其它任何知识产权均为我司的合法权益，或我司已取得这些合法权益人的有效授权。

2、视频显示功能

（1）、实时显示现场转播的视频图像；

（2）、显示现场闭路电视监控系统的监控画面；

（3）、转播有线电视、卫星电视节目；

（4）、播放现场摄像机录制或影碟、录像带录制的视频节目；

（5）、播放控制计算机屏幕上同步播放的各种视频、动画，实现多窗口播放；

（6）、支持高清晰度（HDTV）电视节目的播放。

3、视频播出功能

实时显示彩色视频图像，实时现场转播，转播广播电视及卫星电视；高保真播放录像机、影碟机等视频节目；可在文艺表演时实时转播，或播放背景画面等；具有电视画面上叠加文字信息等功能。

可实现：

（1）、多窗口同时播放不同比例的画面及文字；

（2）、实时显示真彩色视频图像，实现现场转播；

（3）、播放录像机、影碟机（VCD、DVD、LD）、VCR输出的s端口和复合视频以及各种自制的基于PC的数字视频信号，支持PAL、NTSC、VGA等各种信号制式；

（4）、播放AVI、MOV、MPEG、DAT、VOB等所有计算机支持的各种格式视频图像文件；

（5）、支持网络流媒体和视频点播（VOB）文件的播放；

（6）、支持数字高清电视信号的直接输入；

（7）、通过软件调节亮度、对比度、饱和度、色度；

（8）、具有图像降噪、增强及运动补偿功能。

4、计算机信息播放功能

（1）、可以显示各种计算机信息，图形、图画及二、三维动画等，具有丰富的播放方式，显示滚动信息、通知、标语口号等，存储数据信息容量大；

（2）、播出系统具有多媒体软件，可灵活输入及播出多种信息，可播放文本信息，播放形式可滚点、滚行、引入引出模式、可上移、左移、消息可循环播出，字体、字号可任意选择，可设置播放速度，另外多条消息可同时播出、或与动画、图像同时播出；

（3）、各项显示信息可由用户进行自由组合编辑，并支持节目表方式，将常规显示内容进行排列，每一显示内容可单独编辑，可自动定时播放或循环播放、自动切换等，也可由控制中心进行插播干预；

（4）、支持各种格式图形图像文件的播放。

如：

BMP、TGA、TIF、JPG、GIF、DIB等；

（5）、可显示中文（含繁体字）、英文、数字等多种文字和多种字体，并支持其它外文文字的显示，如日文、西班牙文、德文、法文、希腊文、拉丁文、俄文、韩文等外文；有多种字体和字型可供选择，除支持Windows提供的所有文字的字型、字体和图形外，还支持自造字、自造标志图案的显示；对文字可以进行无级放大、缩小、变形等操作；

（6）、具有丰富的播放方式，画面和文字播出方式有单行左移、多行上移、左右拉、上下推、旋转、缩小、放大、闪烁、飘雪、滚屏等多种方式，提供画面和文字的滚动、移动、中开、中合、闪烁、淡变、飞动显示、反白、百页窗飘雪等多种的显示方式；

（7）、用于国家政策、法规及服务承诺的宣传，同时利用我司新开发的天气预报屏的技术特点，能够实现天气预报信息的实时播放。

5、其它功能

（1）、通过标准网络接口（RJ-45）和TCP/IP通讯协议等，提供支持以太网接入功能，既可以实现显示数据的网络采集，又为远程控制提供了条件；可与内部信息网相联，共享网络资源、播出网络信息、接受网络控制；

（2）、通过硬件映射技术实现系统同步控制：

显示屏显示内容与计算机VGA显示输出的关系为像素一一对应，同步显示；

（3）、采用智能化安全配电系统，当电源出现过压、过流、欠压、缺相、短路、漏电等情况时提供保护功能；配电设备（低压电器）选用具有过压、过流、欠压、缺相、短路、漏电等保护功能的产品；

（4）、当系统温度过高、通讯中断等严重错误时，自动关闭并报警，保证系统运行时的安全性和可靠性。

1.6产品技术特点

1.6.1阵列式控制技术

我司研制的专利“阵列式”控制系统由主控板、接收卡和安装在显示屏内的若干个分扫卡组成，相当于每个箱体中采用了一套控制系统进行控制，采用这种结构充分提高了显示屏的可靠性和显示的效果，使显示效果上的提升更加明显，很好解决了高档LED显示屏播放视频时换帧频率不高、灰度等级不足、色彩均匀性不好等问题。

采用了“阵列式”控制系统之后，首先，可以将显示屏的换帧频率由现在的60Hz左右提高到120Hz以上，远远大于人的眼睛分辨能力，使人在观看时无任何频闪和水波纹现象出现，提高了显示画面的质量。

其次，可以将显示屏红、绿、蓝三基色的灰度级别从通用的1024级提高到4096级，使颜色更加鲜艳，色彩还原性更好，显示的图像更真实。

最后，采用LDVS信号进行传送，最大化地避免了信号的损失，使整个显示屏显示内容同步，提高了显示屏的一致性，整个显示屏无任何色差色块出现。

1.6.2高效节能技术

为了确保在发光二极管亮度衰减过半之前，显示屏的使用寿命在8年以上，我司在下述几个方面进行了技术创新，以先进的技术确保产品长寿命的高质量和高稳定性运行。

1、自主研发先进的阵列式控制系统，确保显示屏的亮度损耗控制在5%以内；

2、使用优异材质的元器件、电路板、信号线和电源线，确保显示屏亮度在传输过程的损耗控制在5%以内；

3、采用国内领先的单点检测、单点亮度和色度校正系统，在显示屏检测和调试时，对每个像素点的红灯、绿灯和蓝灯进行调校，使红灯、绿灯、蓝灯的驱动电流最小化，确保发光二极管的使用寿命；

4、拥有上述创新技术前提下，我司对每块LED显示屏出厂前进行亮度合理控制技术，考虑各种损耗的因素，将屏体亮度设置为最高亮度的40%~80%（依据使用环境和显示屏类型，通过我司自主研发显示屏亮度自动调节系统实现），既减少对发光二极管的饱和使用现象，又节省电能。

5、在屏体使用3~5年后（依据使用环境和显示屏类型），当发光二极管亮度衰减对显示屏工作产生影响时，再进行现场校正，逐步使用出厂前预留的屏体亮度容量，确保显示屏10万小时以上的正常工作寿命。

1.6.3逐点亮度和色度校正技术

全彩LED显示屏亮度和色度均匀性问题一直以来都是困扰显示屏行业的一大难题，一般认为LED的亮度不均匀可以进行单点校正，来改善亮度均匀性，而色度不均匀是无法进行校正的，只能通过对LED色坐标进行细分和筛选来改善。

随着人们对全彩LED显示屏的要求越来越高，只对LED色坐标进行细分和筛选已无法满足人们挑剔的目光，对显示屏进行综合校正处理，使色度均匀性得到改善是可实现的。

首先，由于LED自身特性的不同导致在一定水平上的亮度和色度是不一致的（例如：

使用同样的电流点亮同一生产批次的两个绿色LED，亮度可能会有15%左右的差异，波长可能会有5nm的差异）。

其次，使用一段时间以后蓝色LED变暗程度最大，红色最小，但是最大的问题是一段时间以后LED变暗程度不同。

因此，即使LED屏在出厂时一致性非常完美，但随着LED的变暗，一致性也会逐渐丧失，在不停使用三年以后LED屏的不一致性将会慢慢体现。

为此，我司使用世界先进的单色亮度与色度校正技术（也称之为：

亮度与色度签名技术），用以解决由于不同颜色发光二极管衰减不一致带来的显色颜色不一致问题。

我司逐点校正系统是一套综合的能够为LED显示屏上每一个像素点进行测量和校正的软、硬件系统，这一系统能为整个显示屏的每一个像素点校正亮度和色度，使其达到一致的表现特性。

校正系统在采集完逐个像素亮度后，数据实时传输到逐点分析软件对该点进行亮度补偿计算，并提供补偿数据录入到数据服务器中，同时补偿数据下传到LED控制系统中，实时对LED各个点进行逐点亮度调整，同时系统提供二次反馈机制对逐点调整后的显示屏进行二次CCD采集，并根据一致性分析结果进行多次校正。

1.6.4信号优化处理技术

1.6.4.1信号安全技术

控制计算机硬件方案可透过管理者功能介面完成使用者的新增与密码设定，并针对各使用者进行管理权限设定。

软件解决方案在每部被控制端计算机上逐一完成设定。

一是服务端，在控制室内，用于播放文件的控制，播放与控制LED显示屏的信号。

二是客户端，通过它可以在局域网通过相应的权限对控制室内的主控电脑进行部分操作。

在集中控制室内，通过TCP、IP协议，利用一定权限，可调取监控资料；在客户端可编辑播放节目；可查询播放状况。

1.6.4.2色坐标空间变换

运用高速图像处理电路实现色坐标变换，将视频源色空间上的每一点与发光元素色空间上的每一点一一对应，从而使画面色彩更加接近真实。

1.6.4.3快速运动图像补偿

我们知道视频信号源是采用了隔行扫描方式，而LED显示屏则是按逐行方式进行显示的。

在隔行向逐行转换中对静止画面和运动画面应采取不同处理方法才能既保证静止画面的清晰度，又去除运动画面的拉毛现象。

我司运用国际上最新的智能动态侦测法，对每一帧图像进行实时检测识别出每一帧画面是静止图象还是运动图像，然后运用不同的数学模型进行实时处理，确保画面处于动态最佳状态。

1.6.4.4反γ矫正二次矫正（适合的LEDγ变换）

来自计算机和电视的信号，为了修正CRT显像管的非线性特性（γ特性），对信号进行了γ预校正，如果将这样的信号原封不动地呈现到全彩LED显示屏上，就会造成对比度低，模糊的图像，这是因为LED不具备CRT的γ特性。

因此我们采用了在通常γ校正（γ=2.6）的基础上再加一阶段适合全色LED的γ校正的方法（见下图），根据LED的发光、亮度特性和全彩LED的安置环境，在系统中将校正系数制表，由此可以实现信号的线性化，从而提高图像自身的对比度和清晰度。

1.6.4.5色空间变换

全彩色LED显示屏的颜色是影响显示屏质量的一个关键因素，它对色彩的要求比一般多色屏更为强烈。

由色度学理论得知，白色是由红、绿、蓝三种基色光经相加混合形成，而目前的半导体技术所能提供的三基色色品坐标与显像管的三基色色品坐标有较大差异。

因此，LED全彩色显示屏的色彩还原度较差。

如果直接采用电视中的R、G、B特征信号去控制LED显示屏必定会带来色度失真，则视频显示就会失真给人以不真实的感觉。

所以需要对LED显示屏进行色度校正。

好在LED的色空间大于并包含了视频源的色空间，我们可利用大规模可编程芯片与DSP处理器对视频信号的红绿蓝色坐标进行适当的调整（色空间变换）后送至LED显示屏，满足视频信号真实再现的要求。

采用色空间变换技术进行色彩还原，使纯红、纯绿、纯蓝的色坐标与彩色电视机的纯红、纯绿、纯蓝色坐标基本吻合。

1.6.4.6色温调节技术

人眼不但对不同波长可见光的感受不同，而且在不同的环境照度下，人眼观察不同波长的可见光达到同样照度时所需的辐射量也不同。

特别是人眼具有普金耶效应，也就是说在明亮光照条件下相同亮度的蓝色和红色，当在弱光条件下再进行比较时，看起来蓝色就会比红色更亮些。

这种现象如果出现在LED全色屏上就表现为夜晚时白色较纯，而在白天时就会因为眼睛对蓝光的感觉减弱而使屏幕颜色由白偏红，大大影响了视觉效果。

为了保证全色屏在白天的观看效果也同样的好，必须采取一定措施来解决。

我们可完成从3000K至10000K色温的连续可调，在不同的环境亮度下，配合不同色温调节使显示屏呈现最佳的效果。

1.6.4.7降噪技术

显示屏的亮度和显示面积是普通电视机等显示设备的数倍，如不对噪声处理，视频信号中的噪声在显示屏中会非常的明显，我司采用大规模可编程集成电路开发了具有递归和中值滤波功能的LED控制系统，更好地改善了全色屏视频图像的观赏效果。

1.6.4.8对比度处理

对比度是图像显示的一种重要指标，对比度不足会使图像暗淡，无层次感，对比度过高又会使图像过于生硬，为达到最佳的观看效果，我司利用大规模图形处理芯片对视频信号的幅度进行动态的调整，使显示效果达到最佳状态。

在对视频信号对比度做动态调整的同时，我们也对显示屏体进行了处理以提高显示屏的自身对比度：

采有高质量的发光二极管，屏幕的表面进行黑化处理，黑色的显示屏罩壳选择低反光系数的设计形状。

1.6.4.9边缘增强

人眼对于图像清晰度程度的感受主要取决于图像轮廓的清晰程度即视频信号中的高频部分，我公司采用大规模芯片进行图像轮廓处理，可使图像的显示更加清晰、逼真，同时又不使图像过于生硬。

1.6.4.10同步换帧技术

为了满足显示屏显示信息在摄像机、照相机的拍摄重放过程中具有很好的效果，我们在显示屏中运用了锁相环技术，保证了显示屏的同步换帧和同步刷新。

1.6.5故障诊断技术

1.6.5.1温度检测

温度传感器检测当前显示屏内的环境温度，转换成电信号后，送温度控制单片机处理，并根据风扇是否启动的预设值来控制风扇供电的继电器进行动作。

1.6.5.2电源检测

将开关电源输出电压与基准工作电压进行比较，比较结果送电源检测系统单片机进行处理。

当输出电压低于基准电压时，视为电源发生故障，将故障报告上传至中心上位机供工作人员查询。

1.6.5.3传输检测

控制计算机周期性向播放计算机发送握手数据A，播放计算机接收到握手数据后，向控制计算机回送握手数据B，如果通信线路出现故障，播放计算机收不到握手数据A，则将通信设备自动复位，控制计算机收不到握手数据B，发出报警信号，提示工作人员检修。

1.6.6智能播放和控制技术

应用我司自主研发编辑播放软件，利用软件固化技术，提高了视频采集与编辑的速度；应用上百种的特效处理方法，满足全彩LED显示屏进行广告传媒的需求。

★分时段控制显示

系统可根据用户要求，在不同时间段内显示不同内容，并智能完成各个时间段的切换工作；

★远程控制

显示屏控制机可利用局域网和后台控制机通信，实现远程遥控，以完成显示内容“开”“关”“暂停”等操作。

此外，后台控制机还可对显示内容进行修改、预览，对当前显示内容进行实时监控，这样大大地方便用户对显示屏的控制，提高系统处理速度和工作效率；

★强大的接口功能

提供强大的数据库接口功能，可利用现有网络,通过ODBC和大型数据库交换信息,具有强大的系统扩充性；

★灵活的临场应变能力

节目正常播出时，如需临时修改显示内容，可将当前画面“定格”，待完成修改后，再将节目继续显示，而无需退出整个显示系统，黑屏修改；

★多窗口灵活播放

提供强大的软件处理能力，可以对显示屏的显示区域进行任意分割，单独控制分割