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談LED全彩色顯示屏的應(yīng)用和技術(shù)指標(biāo)
編輯:葉子 [ 2011-10-17 9:01:47 ] 文章來(lái)源:LED大屏網(wǎng)

    今年以來(lái),LED全彩色大屏的市場(chǎng)需求呈現(xiàn)迅速上升的勢(shì)頭,春節(jié)剛過(guò),大項(xiàng)目就開(kāi)始招標(biāo)。四五月份,雖然遭受非典的影響,但只是使實(shí)施計(jì)劃推遲,而不是項(xiàng)目被撤銷。非典過(guò)后,形成許多項(xiàng)目加緊實(shí)施的局面。各主要led大屏幕廠家的簽約金額與去年同期相比增長(zhǎng)20%,有的甚至較去年幾乎翻了一番。還有許多新進(jìn)入全彩大屏領(lǐng)域的公司,成績(jī)也很優(yōu)異。與往年比較,今年市場(chǎng)萌動(dòng)得早,大項(xiàng)目多,已經(jīng)實(shí)施的千萬(wàn)元以上的項(xiàng)目就有十幾個(gè)。進(jìn)入三季度,許多重大項(xiàng)目進(jìn)入招投標(biāo)階段。另一個(gè)特點(diǎn)就是由企業(yè)投資的項(xiàng)目明顯增加,這些項(xiàng)目包括在商業(yè)廣告方面的應(yīng)用。可以說(shuō),led大屏幕作為商業(yè)廣告媒體,在沉寂了近十年以后,再一次受到廣告界的青睞。同時(shí),全彩屏出口的形勢(shì)也令人鼓舞。九月初,在深圳舉辦了一年一度的光博會(huì),這次展會(huì),是一年來(lái)LED產(chǎn)業(yè)的大展示。led大屏幕,LED照明,LED交通信號(hào)燈,LED生產(chǎn)設(shè)備、測(cè)試設(shè)備等琳瑯滿目,說(shuō)明我國(guó)LED產(chǎn)業(yè)的新高潮已經(jīng)到來(lái)。筆者認(rèn)為,本次展會(huì)是一個(gè)標(biāo)志,標(biāo)志我國(guó)LED產(chǎn)業(yè)走到了一個(gè)國(guó)產(chǎn)化的轉(zhuǎn)折點(diǎn)。國(guó)際知名的LED發(fā)光管廠家,屏幕廠家,也開(kāi)始大規(guī)模地轉(zhuǎn)到中國(guó)內(nèi)地,中國(guó)內(nèi)地將成為L(zhǎng)ED及其產(chǎn)品的制造中心。廣闊的市場(chǎng)、良好的投資環(huán)境、低廉的勞動(dòng)力成本,使得中國(guó)逐漸成為世界電子工業(yè)的制造中心。正如電腦,手機(jī),電視機(jī)等電子產(chǎn)品一樣,中國(guó)也是led大屏幕業(yè)的制造中心。

 
    作為長(zhǎng)期從事led大屏幕研發(fā)的科技工作者,筆者一直關(guān)注我國(guó)led大屏幕事業(yè)的發(fā)展,關(guān)注國(guó)際大屏顯示業(yè)的新成果。三年前,筆者在《led大屏幕發(fā)展芻議》一文中,談到我國(guó)led大屏幕的幾個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域和特點(diǎn),并提出全彩大屏在我國(guó)主要是形象工程。應(yīng)當(dāng)說(shuō)這個(gè)總格局沒(méi)有變化,但是商業(yè)廣告的需求增加也是非常重要的發(fā)展趨勢(shì)。可以說(shuō),我國(guó)LED全彩色大屏行業(yè)正在迎來(lái)一個(gè)新的高潮。認(rèn)真地研究市場(chǎng)發(fā)展和技術(shù)進(jìn)步的新情況,采取正確的對(duì)策,抓住機(jī)遇,迅速提高并持續(xù)發(fā)展,應(yīng)是同行值得研究的問(wèn)題。在這里冒昧地提出有關(guān)技術(shù)指標(biāo)等問(wèn)題,希望同行和專家指正。


    1形象工程:瞄準(zhǔn)國(guó)際一流水平


    形象工程就是指建造大屏的主要目的是為城市或某一個(gè)重大活動(dòng)增添風(fēng)采,它并不直接創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)收益,但是能提升城市知名度,塑造城市形象,改善投資環(huán)境,營(yíng)造商業(yè)氛圍,有利于經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,有良好的社會(huì)效益,從而間接地創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益。形象工程主要是政府投資,著重于社會(huì)效益,而不是或主要不是通過(guò)商業(yè)運(yùn)營(yíng)取得經(jīng)濟(jì)效益。近年在全國(guó)許多地方建造的城市中心區(qū)大型廣場(chǎng)或市民休閑廣場(chǎng)的led大屏幕,就是典型的形象工程。大量的體育場(chǎng)館led顯示屏,是現(xiàn)代化體育場(chǎng)館必備的配套設(shè)施,也屬這一類。


    既是形象工程,就必然追求盡可能完美的性能和效果,特別是優(yōu)質(zhì)的視頻圖像。通俗地說(shuō)就是要做成巨型彩色電視機(jī),這也是國(guó)內(nèi)許多廠商長(zhǎng)期以來(lái)一直在努力的,而且也取得了相當(dāng)大的進(jìn)展,但是距離我們的理想的目標(biāo)還很遠(yuǎn),與國(guó)外的全彩大屏相比,差距還很大。

    今年年初,南京市湖南路商業(yè)一條街,投巨資建造了一座面積達(dá)114平方米的全彩大屏,該屏由英國(guó)UNITEK公司建造,至今已運(yùn)行半年多,從效果來(lái)看,堪稱目前國(guó)內(nèi)最好的大屏。筆者參與了該屏技術(shù)指標(biāo)的制定和最終的驗(yàn)收測(cè)試工作,感到有許多方面是值得國(guó)內(nèi)同行學(xué)習(xí)和仿效的。


    作為全彩大屏,其關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)有:足夠高的亮度、觀看距離及視角;良好的色還原度;足夠高的灰度能力;足夠高的掃描刷新速率。足夠高的視頻信號(hào)處理能力,特別是,一致性要好,結(jié)構(gòu)工藝等也要下大功夫。湖南路大屏在招標(biāo)時(shí)所定的技術(shù)指標(biāo)是:


    白平衡亮度大于5000cd/m2;
    白平衡色溫6500K;
    視頻處理位數(shù)大于10bit;
    灰度級(jí)每種基色大于10bit,  能顯示10.7億色;
    刷新頻率大于400Hz;
    顯示屏無(wú)可覺(jué)察的色差,全屏各基色色差小于4nm;
    顯示屏無(wú)可覺(jué)察的亮度差,相鄰象素亮度差小于5%,顯示紅、綠、藍(lán)單色灰度畫(huà)面時(shí),沒(méi)有可覺(jué)察的馬賽克現(xiàn)象;
    MTBF大于5000小時(shí),MTTR小于30分鐘;


    客觀地說(shuō),這些指標(biāo),不僅在當(dāng)時(shí),就是在今天,國(guó)內(nèi)廠商的產(chǎn)品還沒(méi)有完全達(dá)到。在許多情況下,由于發(fā)光管水平的提高,正常設(shè)計(jì)的大屏亮度已不成問(wèn)題,能夠達(dá)到要求。但是亮度只是一個(gè)重要指標(biāo),而不是全部。現(xiàn)在大家普遍感覺(jué)到國(guó)內(nèi)廠家的大屏亮度有余,柔和不足,總體效果不如國(guó)外知名廠家,原因就在于有更多技術(shù)問(wèn)題還沒(méi)有解決好。筆者認(rèn)為,從技術(shù)角度,有必要在以下幾方面下功夫。


    (1)配色和混色


    大屏是由大量的發(fā)光二極管組成的,必須對(duì)所用發(fā)光二極管的光電參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)、計(jì)算和測(cè)試,才能達(dá)到良好的白平衡。簡(jiǎn)單的估算和憑肉眼感覺(jué)判斷是不可能有好效果的。這里涉及到發(fā)光二極管的選用和驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì),不僅影響屏幕的光電性能,而且影響可靠性。特別是在室內(nèi)全彩屏的設(shè)計(jì)中,熱設(shè)計(jì)應(yīng)引起足夠的重視,否則效果和可靠性都會(huì)成問(wèn)題。

    (2)色差校正
    由于色坐標(biāo)的差異,電視視頻信號(hào)的色域與LED的色域存在差別,造成播出的電視節(jié)目顏色顯得不真實(shí)。所以,色坐標(biāo)的校正十分重要。校正的轉(zhuǎn)換計(jì)算比較復(fù)雜,難于用軟件完成,從各廠家的產(chǎn)品來(lái)看,盡管大家都聲稱有這種色校正功能,恐怕都沒(méi)有做到色校正。


    (3)一致性
    全彩大屏的最大難點(diǎn)就是一致性,或者說(shuō)最容易被觀眾覺(jué)察的毛病就是一致性不好,屏幕顯得一塊深一塊淺,俗稱馬賽克現(xiàn)象,是最令人反感的。造成一致性不好的原因是多方面的,包括選用的發(fā)光二極管、驅(qū)動(dòng)電路、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和施工等。但是,除非所用發(fā)光二極管的離散性太大外,否則一致性的問(wèn)題主要是設(shè)計(jì)和施工問(wèn)題。湖南路大屏,觀眾的第一反映就是觀察不到馬賽克現(xiàn)象(嚴(yán)格地說(shuō),是很輕而不是沒(méi)有,普通觀眾與專業(yè)人士的觀察有一些差別)。這塊大屏在結(jié)構(gòu)工藝上非常有特點(diǎn),沒(méi)有采用國(guó)內(nèi)普遍使用的模組灌膠等辦法,值得研究。通常,發(fā)光二極管廠家把發(fā)光二極管按亮度和色品分成若干檔,同一檔的差異是可以通過(guò)精心地設(shè)計(jì)和調(diào)試解決的。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和施工不良,是造成馬賽克現(xiàn)象的另一大原因,而且往往到大屏安裝完畢,投入運(yùn)行時(shí)才會(huì)發(fā)現(xiàn),已無(wú)法補(bǔ)救了,所以應(yīng)當(dāng)特別下功夫。如果說(shuō),國(guó)內(nèi)廠家顯示屏在電氣指標(biāo)上存在一定差距的話,那么在結(jié)構(gòu)和工藝上的差距就大得多,這些往往嚴(yán)重地影響顯示效果。


    (4)灰度等級(jí)
    湖南路大屏和國(guó)外眾多大屏的經(jīng)驗(yàn)證明,灰度級(jí)必須足夠高。目前高檔產(chǎn)品普遍為同屏顯示1024級(jí),10.7億色。國(guó)內(nèi)大多是256級(jí),差距甚遠(yuǎn)。許多廠家提1024/2048/4096甚至16384級(jí)編碼,256級(jí)非線性顯示16.7兆色。有一種意見(jiàn)認(rèn)為,256級(jí)非線性灰度對(duì)于大屏應(yīng)當(dāng)足夠,因?yàn)镠DTV標(biāo)準(zhǔn)也是規(guī)定256級(jí)灰度。據(jù)筆者測(cè)試,并非如此,實(shí)際效果相差很大。事實(shí)上要實(shí)現(xiàn)1024級(jí)以上的灰度,技術(shù)難度會(huì)增加許多。簡(jiǎn)單地計(jì)算一下就會(huì)明白。當(dāng)刷新頻率為400Hz時(shí),非線性灰度為1024級(jí),亮度調(diào)整等級(jí)為32級(jí),這時(shí)如果丫修正系數(shù)為2.8,PCM的最小調(diào)寬脈沖的寬度應(yīng)為10ns左右,已經(jīng)達(dá)到驅(qū)動(dòng)電路的帶寬極限。實(shí)際上是無(wú)法實(shí)現(xiàn)的,要考慮調(diào)幅與調(diào)寬復(fù)合使用的辦法。同樣還有傳輸帶寬的問(wèn)題,當(dāng)屏幕行列數(shù)多,刷新頻率要求高(例如400Hz以上)時(shí),數(shù)據(jù)的傳輸難度也會(huì)增加,有時(shí)必須采用光纖傳輸,才能保證圖像的質(zhì)量。所以,灰度從非線性256級(jí)到非線性1024級(jí),在技術(shù)上需要一個(gè)跨越。


    (5)數(shù)字處理能力
    要得到優(yōu)質(zhì)圖像,必須有高質(zhì)量的視頻信號(hào)源。對(duì)于一般的大屏用戶,所能得到的最好信號(hào)就是廣播電視信號(hào),DVD、VCD等只是家用級(jí)的。因此,對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行數(shù)字處理、提升圖象質(zhì)量就是必不可少的了。事實(shí)上大家都有這樣的體會(huì):播放經(jīng)過(guò)挑選的節(jié)目時(shí),顯示效果是非常滿意的,但如果是實(shí)況轉(zhuǎn)播電視節(jié)目或放映VCD/DVD,難免有各種畫(huà)面和鏡頭,例如夜景等暗畫(huà)面或大面積的高亮度明亮畫(huà)面,那時(shí)效果就要大打折扣了。怎樣才能在各種畫(huà)面和鏡頭下都有滿意的效果呢?這就要靠數(shù)字信號(hào)處理,例如數(shù)字梳形濾波,濾波降噪,邊緣銳化,遠(yuǎn)動(dòng)預(yù)測(cè)和補(bǔ)償,色度修正,非線性修正等等。特別值得一提的是比例縮放(SCALE)處理,是led大屏幕的特殊問(wèn)題,要由大屏業(yè)界下功夫研究。

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