1 项目概述
本方案为某项目设计一块高清晰LED显示屏，使用高端小像素间距产品，包括前端视频处理设备，配电系统，信号通讯系统和钢结构共同组成，并具有控制播放及终端显示等功能的一套技术解决方案。LED小间距屏幕物理像素间距小，单位面积内的像素数量非常多，可以在很近距离观看并且没有颗粒感。
根据现场具体尺寸，我们推荐采用VVM1.5产品，像素间距为1579mm，单位像素为表贴三合一LED，使用标准的LED显示单元组成。小间距产品一体成型的压铸铝工艺，最大限度地保证了屏幕安装拼接精度和耐久度，并还具有图像无拼缝，静音，轻薄等特点。
LED显示屏的后期维护成本低，显示屏的备品备件通常是模块和电源，且坏品率极低，所以后期的维护费用很小，解决了客户后期维护的后顾之忧。其他大屏幕拼接显示，最大的缺点是后期维护成本高，显示时亮度不均匀，并由于亮度是不断衰减的，需要经常更换灯泡来来提高亮度，成本不断增加。显示的图像质量也因此处于波动状态。
2 方案设计
2.1 屏幕视角分析原理
通过对LED屏幕的视角分析，可以判定LED屏幕设计的适用性和性价比，分析过程实际上是对屏幕能够覆盖的范围的定性衡量，从水平与垂直方向的 LED 发光角度进行计算，得出观众能够收看到屏幕的最佳范围。
实际屏幕发光范围是在屏幕垂直的发现方向内，成一定角度的锥形空间，这也是人们总能够从任意角度都能观看到屏幕上图像的一个证明。从方案设计角度出发，我们选择通常的方法，即垂直屏幕方向和水平方向，垂直方向用剖面图分析，水平方向用平面图分析。
2.1.1 显示屏视角的定义
假定显示屏法线方向的亮度为LF，从显示屏中心法线左右两侧检测显示屏的亮度，当左右两侧亮度值下降到LF/2时，两条观测线之间构成的夹角θS(θS<180°)称为显示屏水平方向的视角。从显示屏中心法线上下两侧检测显示屏的亮度，当上下两侧的亮度值下降到LF/2时，两条观测线之间构成的夹角θC(θC<180°）称为显示屏垂直方向的视角。
2.1.2 LED灯视角规格
本项目使用小间距产品构成屏幕，发光器件使用表贴三合一LED灯，其外形及发光角度见下图。
2.1.3 LED显示屏的发光视角范围
虽然LED显示屏是由一颗颗LED发光颗粒构成，但不能将LED发光颗粒的发光角度简单地定义为显示屏的视角范围。
假定屏幕法线方向的观测点A视点得到的屏幕亮度为100cd/m2，在与屏幕法线方向呈一定角度的B视点和C视点，计算两处位置的屏幕亮度值，以及达到规定的50%亮度时的临界观测点位置。其中B视点与法线夹角为60°，C视点与法线夹角为70°。
不同观测点与屏幕亮度的关系
理论计算在60°时接收到LED显示屏的亮度为80%LF，70°时接收到LED显示屏的亮度为58%LF，均在最佳观看视角范围内。
由此计算，使用表贴三合一LED组成的显示屏，在原有灯发光视角基础上，显示屏的发光视角约为160°。
2.2 系统设计说明
鉴于本项目LED系统的重要性，结合屏幕系统使用环境和服务技术等重要的特点，对LED屏幕的设计、安装和系统运营提出了极高的要求。
小间距LED在需要对图像精密解析的显示领域，具有得天独厚的技术优势，其本身超小的像素间距，能带来超高清晰度的图像画面；其一体成型压铸铝单元，能让整屏图像实现零拼缝的同时，兼顾高效率散热导体和稳固的结构骨架；其光学和电学器件的下一代开发思路，具有极强的稳定性和可靠性；单元之间的信号和电源线连接线双备份设计，完全满足政府重要会议庆典、国家军工系统、涉密机构、航空航天等场合使用。
还要保证系统与原有控制操作系统、音响系统、其他设备信号的电磁兼容，互不干扰，还要解决电磁泄漏与安保问题等。为此在方案设计阶段，就必须对上述问题进行充分的考虑，提出可行的，可靠的、有效的解决方案。
本方案具有以下几点特色：
实际的建设经验：我公司完成了多个类似重大、重要项目，在本次方案设计中，依据公司多年以及多个类似项目建设的经验，以屏幕的实际情况为基础，同时糅合了其他户外显示媒体发布系统的相关经验和运营模式。
高度集成的系统：系统提供了一个高度集成、同步控制的LED显示应用系统，在本方案中，我们将全彩色LED显示屏通信、控制以及所有信息处理集成于一个系统内，同时，通过系统强大的集控能力，可以实现多种、多类型表演设备、特效设备的同步联动控制，制造统一和谐的氛围，产生强烈的效果。
系统化的设计思路：突破传统设计惯式，运用 LED 显示技术的科技内涵，结合行业特色，营造屏幕系统和谐统一的整体形象。科技为先，综合运用视频信息处理技术、LED显示技术，充分体现LED显示产品的高科技含量，并通过不同的材料对比、和谐搭配，突出现代感和人文科技特色。
以多年的行业经验和先进技术为基础，对系统进行完善的细部设计，使之与灯光系统、亮化灯饰等多项视频显示服务紧密配合，开发出量身订制的LED视频显示系统；并组织技术支持团队，配合系统的建设，进行必要的培训及运营支持等工作，将该应用推广到服务作业流程的每一个环节。
3 系统方案
3.1 系统概述
整个系统建设以系统工程、信息工程、自动化控制等理论为指导，综合运用计算机、网络通讯、信号控制、视频监控等高新技术，建设一个由拼接墙系统、图像传输系统、集中控制系统等设备组成的集信息采集、传输、存储和分析处理功能于一体的、科学高效的监控管理控制系统。
3.2 系统基本显示方式
3.2.1 画面的整屏幕显示
画面的整屏幕显示功能可在整个显示系统上实现超高清的显示画面，可实现画面的超高分辨率显示，支持点对点高清晰显示。
3.2.2 多信号的叠加显示
可控制多个显示信号在整个显示区域显示，支持画面的移动摆放以及各种叠加模式的显示方式，用户可根据需求在显示区域内对图形进行高清晰的移动显示效果，方便用户的使用。
3.2.3 信号的自由摆放显示
信号的自由摆放显示可显示系统精确实现显示功能，可精确的摆放图像的具体显示位置，同时支持多个显示画面的整屏幕显示方式，可控制画面多组显示。
3.2.4 信号的漫游显示
支持多个显示窗口的漫游显示方式，同一画面可在全屏幕范围呢自由移动，全屏范围内无任何画面不流畅的反应。
3.2.5 信号的随意拉伸
支持画面的任意拉伸，多组显示窗口可根据需求进行随意拉伸显示，其中拉伸显示范围不受任何限制，全屏幕反内支持超大画面的显示。
3.2.6 多信号复制
显示系统支持显示窗口的无限复制功能，同一显示窗口可在全屏幕范围内任意复制，复制显示的画面可作为单独窗口任意编辑显示。
3.2.7 区域多画面显示
可在任意显示区域内对显示窗口进行多画面编辑显示，单通道支持16窗口叠加显示，可对通道内的任意显示信号进行拖拽、拉伸显示.
3.3 系统功能
本系统具有业内领先水平的视频、图文处理技术，融合了最新的 IT 技术，具有自动化资讯播出系统，能实现节目编排完毕后无需人工值守。系统中的播出终端完全按照预先编辑好的节目单进行播出，既可循环播出也可严格按照时间播出。在播出过程中，可动态改变播出内容，如改变播出画面的布局。
显示系统屏幕可以支持超大分辨率底图、处理、切换、图像解码等功能，可以同时输入多路视频信号（模拟和数字），多路 RGB 信号。支持多路视频或计算机信号输出，并满足多路视频或计算机信号预监功能。
3.3.1 视频编辑、播放功能
使用多类型播出区域分类：图文、滚屏、时钟台标、视频动画，保证制作快速、准确；
独立区域支持多个任务的添加，对每个任务均可设置不同的数据连接；
可独立控制所有任务及播出单元的播出；
系统提供对区域中任务的多种播出方式：循环、固定长度，等等；
提供基于统一时间线的关联任务编排；
支持水平和垂直不同版式，可兼容不同的显示设备需求；
内嵌专业图文动画创作系统，通过模板化的制作实现完美的图文效果；
支持多种编单方式：自动播出、定时播出、即时插播、即时覆盖、垫片播出等。
实时显示真彩色视频图象，转播广播电视、卫星及有线电视信号、摄像机、影碟等
视频信号的即时播放，可播出VGA、VCD、DVD、MPEGE1、MPEGE2、TV等视频信号源，实现大型文体演出现场转播。
支持PAL、NTSC 、SECAM、SDI、HD-SDI、DVI、DVI-Dual、S-Video等各种制式播放形式.
支持多种格式文件：AVI、MPG、DAT、WMV、MOV、TS等；(如有任何不能播放的格式，可以通过相关视频转换软件实现无损文件格式转换)。
支持多种压缩格式DV25、DVCPRO、DVCPRO50、MPEG2-I、MPEG-2 IBP、MPEG4以及无压缩视频格式等；
可显示数字、中文、英文、西班牙文、法文、德文、韩文、希腊文、俄文、日文等多种文字，中文字体字型可选择。
通过网络系统可以进入Internet网。支持视音频信号的采集功能；
定义视频区域中IPTV信号相应频道播出的时间、长度；视频文件（广告素材）的播出时间、长度、次数等。
3.3.2 网络监控以及远程控制功能
支持故障自动处理和人工处理；
重要参数监控，在控制中心监看软件运行情况、处理器温度等状态参数；
可以对终端设备进行硬件和软件的开启和关闭远程操作；
完善的地图式终端搜索，能更加快捷的对终端进行定位和查询。
3.3.3 多画面播放功能
拼接处理器可将 LED 屏幕多区域分屏播放模式，按照实际使用时制订的显示情景模式，各区域能够独立播放各自的节目序列。且播出区域分为背景和前景两层，可在某区域类型上动态叠加其他区域播放，使区域的播放显示更加自由。
通过硬件上的分区域控制，经由视频处理器，外部多种格式（CV、DVI、HDMI、HD-SDI、S-Video、VGA 等）的实时信号能高画质逐行进行缩放、位置变换、多画面、多制式处理后传送至 LED 显示屏，显示效果可以根据客户所需，在保证视频宽高比的基础上，进行整屏多种方式进行播放。
3.3.4 显示模式灵活多变
屏幕自身具有高清晰度，高分辨率，高亮度等特性，特殊设计的供电线路及信号传输线路，具有高可靠性，高寿命等功能。
视频控制系统由具有视频拼接分割功能的处理器构成，能够完成对大屏幕的任意尺寸小画面的分割，使各个画面区域显示不同信号线路上的内容，这在针对多地监控，视频会议等应用更加得心应手。
4 显示系统介绍
LED小间距高清显示屏由一块块单元板平铺而成，每个单元板上规则布满LED颗粒，这些颗粒能够显示发光，是显示图像的基本像素点，它们的品质决定了整个显示屏的品质。本项目选用行业知名品牌的灯管，保证设备具有高稳定性和可靠性，在保证高质量的同时拥有优质的市场价格。
LED小间距高清显示屏属国际最领先的LED高清晰数码显示技术，融合了高密度LED集成技术、多屏幕拼接技术、多屏图像处理技术、网络技术等，整套系统具有高稳定性、高亮度、高分辨率、高清晰度、高智能化控制、操作方法先进的大屏幕显示系统，可与监控系统、指挥调度系统、网络通讯系统等子系统集成，形成一套功能完善、技术先进的信息显示及管理控制平台。整套系统的硬件、软件设计上已充分考虑到系统的安全性、可靠性、可维护性和可扩展性，存储和处理能力满足远期扩展的要求。
4.1 产品外观
4.2 箱体安装尺寸图
4.3 量身定制双开关电源
小间距产品采用定制开关电源，具有高电能转化效率，高功率因数性能，让产品最终体积更小，并且可以获得更好的散热循环通道。同时TV产品具有双电源备份技术，即两块电源为同一个LED显示单元供电，各占50%功率，当一块电源故障，顺时另一块电源提升至100%，实现无缝切换，保障系统安全、可靠。并且发出故障报警，提醒运维人员及时更换故障的电源。
4.4 一体式铸铝结构体
与传统铁皮焊接的箱体不同，本项目小间距产品采用一体成型的压铸铝制作，这样得到的LED结构具有重量轻，厚度薄，搬运安装更方便等特点。产品采用压铸铝单元箱体，比钣金箱体结实耐用，不产生形变，铸铝结构经过铣床精加工，能提高屏幕拼接精度，屏幕一致性更好。
箱体尺寸为400mm(宽)*300mm(高)，整体厚度91mm，重量小于4.2kg，具有重量轻、精度高、散热快、外形美观、安装方便的优点。
4.5 一体化驱动主板设计
小间距产品采用一体化驱动主板设计，通过接插件与LED灯板结合，信号稳定可靠，而旧式排线方式连接则易发生故障。同时将所有数据接收、处理、存储、回传等功能芯片都集成在一张主板上，工业集成度高，有利于模块化设计和后期维护操作。
4.6 单点校正技术
LED显示屏之所以能对视频图像的完美再现，得益于LED发光颗粒自身的先天优势，包括体积小、控制灵敏、排布灵活、纯正单色发光等等，相对于这样更重要的是怎样保证大批量应用的LED发光颗粒能够均匀一致的发光，让其亮度和色度高度统一。这就需要一门称之为单点校正技术的办法，实现几百上千万颗LED能达到一模一样的发光特性。这种技术也是将普通厂家 LED 产品区分开来的关键技术。
在原有单点校正的基础上，箱体新增了整屏亮度、色度校正和单模块亮度、色度校正技术。整屏亮度、色度校正会根据项目具体情况，在间隔一到两年时间对整屏进行亮度和色度的校正，这样可以保证屏幕在长时间运行和老化后，依然可以保证整屏亮度和色度的一致性。
单模块亮度、色度校正技术可以实现对单个模块进行亮度和色度的校正，该技术很好的解决了屏体更换模块后，新模块与旧模块之间的色差问题。
单点校正系统会对每个显示屏单元板中的每个像素进行单独控制，包括其亮度和颜色的控制，以获得前所未有的均匀度，生成最为清晰的图像。
在目前的LED技术中，各家显示屏制造公司都会选则专门生产LED发光颗粒的公司进行采购，即使选用同一品牌厂家，同一型号同一批次的LED，拿到的一批 LED 灯的亮度和色度都各不相同。这一问题导致了大屏幕颜色偏移、不一致的色纯度和质量低劣的伪白色，因为无达到真正的白平衡。为了消除这一问题，我们将采购LED芯片批次的工作尽可能做细，来分区或分解成具有近似颜色和亮度的区块。这种处理有一定的帮助，但仍有不足，所以我公司引进最先进的单点亮度及单点颜色校正技术，来应对这一问题将图像品质提升至更高档次。
在单点校正技术中，要在暗环境内对每个扫描板上的 LED 的颜色和亮度值进行测量，并将测量结果保存在该扫描板上的 EPROM(可擦可编程只读存储器芯片)中。我们的微处理器能够读取这些数据，并正确地搭配每个独立的LED芯片的亮度级和颜色，从而给出最佳的各色均匀性和白平衡。
从显示屏生产制造的角度看，在模块被组装好之后，会精确地测定每个像素的原色和亮度等特性后，这些信息将被永久地存储在一个存储器芯片中。
从显示屏正常运行角度看，每个模块中都保存有用于校正该模块上每一个LED的校正数据。当系统被通电时，每个屏板中的电子补偿板将装载这些校正数据。输入视频会被自动地按照内存数据予以调节，生成一个脉冲流，驱动LED像素达到正确且均匀的颜色和亮度。最终结果就是屏幕上出现完全均匀的图像。
4.6.1 单点亮度校正
每个LED显示屏由很多个显示单元以及成千上万颗LED灯构成，三种颜色LED灯组合成为一个像素。由于 LED 的离散性，同一种颜色每颗 LED 的亮度都不同，导致其每个像素的亮度有很大的差异。在同档同批筛选后的产品中，最亮和最暗 LED 之间的亮度差有时甚至能高达10%～15%。
即便是使用同一批次同一档次的 LED 灯，恒流驱动电路也存在着较大的差异，并呈离散性分布，驱动电路的差异也导致 LED 像素的亮度差达到 6%，不进行修正也将影响到整屏亮度一致性。
为弥补这种差异满足屏幕的观看效果，除使用经过仔细分档筛选的LED灯以及相应驱动芯片外，必须采用单点亮度校正技术，即通过调整流入每个 LED 的电流来控制像素亮度。最终实现整屏 LED 一致的亮度。
单点校正工作是从显示单元组装完成后开始的，通过光感照相设备测量每颗LED的亮度，指定整个系统中亮度值最暗的像素为基本LED点，其他所有像素均与其进行对比，改变输入电流实现改变亮度，同时达到整屏亮度一致目的。
其中x轴为LED，y轴为以mcd表示的LED亮度和以mA表示的LED驱动电流值。在未进行点校正前，所测得的面板中每个LED之间的亮度差可高达±8%。这样大的亮度差在高端显示器中是无法接受的。
校正前，通过精确技术采样，各LED的色度偏差范围超过±20%以上，即偏差值最大差距高达40%以上。因此，直接使用LED组装的显示屏，必然出现色度亮度不均匀的马赛克现象。
通过LED单点亮度色度校正，使得各LED的色度偏差范围小于±1.5%，人眼已经无法察觉此偏差范围，因此可以保证LED显示屏的色彩鲜艳均匀，消除了色度亮度不均匀的马赛克现象。
4.6.2 单点颜色校正技术
从色度图上我们可以看到，CRT 的色空间三角形与红色、纯绿色、蓝色 LED 发光二极管的色空间三角形是不同的。LED 的色空间大于并包含了 CRT 的色空间，但是，CRT 的还原颜色是最接近自然色的，如 PAL 制或 NTSC 制电视的效果，人眼看起来最适应。而在全彩色LED视频显示系统中如果不对红、绿、蓝色信号进行适当的调整（色坐标空间变换或颜色校正），LED显示屏上反映出的 色彩便不是视频源色彩的真实对应，色彩还原效果会非常差，原本应发白色光时有可能发粉红色或产生其它色偏现象。为解决以上问题，要对视频源和 LED
显示系统的颜色进行色坐标变换即颜色校正，从而使画面色彩更贴近真实。
将呈离散分布的同批同档 LED，经过色坐标变换校正技术，都移至PAL制式色 度区域内，使显示屏播放的视频颜色在PAL或NTSC制式之内，因此能够完全适合人眼对颜色的感觉习惯，真实还原自然界的颜色。
人物肤色作为中间颜色，且要细腻表现出人物表情，因此也被认为是难以表现的色彩之一。下图综合色彩表现中，有红、黄、白三色玫瑰、有人物肤色、衣服、头发颜色可供比较，其中背景颜色是 25%灰色。
由于每颗LED灯的特性都不一样,所以必须对每颗 LED 灯进行独立颜色校正，单点颜色校正技术实现两个功能：
一是使LED显示屏幕展现出自然界的真实色彩，实现颜色的真实还原。
再就是使每个像素同种颜色的色坐标之间的误差△x,y<0.003，保证LED显示屏色彩还原的均匀一致性。
LED的颜色是非常纯正的，红、绿、蓝色半导体发出的光非常鲜艳——比激光外的任何其它光源或显示器都更加鲜艳。LED 的色纯度通常在 90%以上，所以实际颜色比视频中使用的荧光阴极射线管的颜色强得多。在 LED 显示器上播放视频广播图像可能会导致某些场景着色过强而不准确，整个图像也会出现明显的色彩（红色或绿色）。我公司的单点颜色校正系统采用全矩阵校正，将像素的原色用电子装置搭配成视频标准色，最终屏幕能准确地显示各种颜色，没有色彩偏红或绿或异常色彩。
以LED出厂色度值点亮显示屏，颜色失真，特别是绿色偏差较大，人的皮肤颜色偏红不真实，有较差的还原度。
经单点颜色校正后，图像柔和，颜色过渡平滑，符合观众的色彩区分能力。特别是人眼最敏感的皮肤色还原力的表现，已接近真实感觉，将色彩偏差带给人眼的刺激降到最低。
从颜色校正曲线原理图不难发现，红绿蓝三色色坐标变换幅度最大的属绿色LED，在显示屏上的色彩差别也最大。上图为选择波长525nm的纯绿LED构成显示屏效果，可以看出绿色荷叶成像偏离真实颜色，细部特征失真，缺乏层次和真实感。校正前LED绿色波长。
将LED发光颜色校正到PAL制曲线后，成像具有明显提升，特别是绿色还原能力，真实地再现了大自然绿色植物固有的颜色，画面更具层次感，更加引人入胜。
4.7 广播级灰度处理
灰度也就是所谓的色阶或灰阶，是指亮度的明暗程度。对于数字化的显示技术而言，灰度是显示色彩数的决定因素。一般而言灰度越高，显示的色彩越丰富，画面也越细腻，更易表现丰富的细节。
灰度等级主要取决于系统的视频处理芯片、存储器和传输系统性能，目前国内主流显示屏采用8位处理系统256级灰度，从黑到白共有256种亮度变化，共有0.167亿种颜色。我公司采用高端驱动芯片，16bit处理系统达到65536级灰度，可构成281万亿色。
在黑色灰阶宽容度测试中，在木炭的背光位处，可以比较清楚地看到木炭的线条纹路；在木炭的向光位处，能够很好地呈现木炭的质感。在控制噪点方面，LED新技术表现很好，画面噪点并不明显。
作为画面灰阶层次对比的两极，黑、白两色对比是显示屏幕对比度最直接的表现。灰阶层次部分采用的是黑白背景与黑白衣服的对比，当然中间色彩如酒杯、头发、人物肤色都也起到了很好对比效果。
从人的视觉生理学出发，人的眼睛对于高亮度和低亮度的灰度分辨力都较差，而对中等亮度的分辨力高。显示屏的灰度表现越出色，特别是在低亮度下显示屏灰度表现越完整，其显示的画面层次感和鲜艳度比传统显示屏越高，能表现出的图像细节更多，无信息损失。
4.8 超高刷新速率
LED显示屏刷新率即为图像每秒钟显示数据被重复的次数，高速的刷新频率可完全适应高速摄影机和高清电视转播需要，显示屏达到3000赫兹以上时，摄取画面稳定无波纹无黑屏，应对动态显示画面，图像边缘清晰，将图像信息准确真实地还原。
为了让客户更加直观的了解我司产品的刷新频率，我们现在利用高速相机对全白场的LED 模组进行拍照。其原理是通过调整相机快门速度对产品成像进行抓拍，当快门速度低于模组刷新率时，观测到模组呈现的是完整的白场，当快门速度高于模组刷新率时照出的照片上模组呈现的是不完整的白场（明显的黑白间隔线），从而可以定性的判断一款产品的刷新频率高低的影响。
4.9 高对比度
对比度的高低直接影响显示屏的显示效果，一般目前显示屏对比度基本都在1000：1左右，较低的对比度直接影响显示屏的显示效果和灰度，对比度越高，屏幕显示效果越好。
为了提高显示屏幕的对比度，通过专业的测试和大量的对比，LED灯表面做雾化处理，降低屏幕反光率。同时，增加黑色面罩。从根本上解决了以往的问题，使显示屏的对比度提升到了3000：1，取得了质的飞跃，呈现出绝佳的显示效果。
4.10 电磁兼容性
电磁兼容是一门研究在有限的空间、时间和频率资源条件下，各种电工、电子设备或系统在同一电磁环境中可以相互兼容，而不致引起其性能降低的应用科学技术。
由于电磁兼容性的危害严重，所以电磁产品行业开始关注其解决措施。本产品根据国际电磁兼容性标准IEC60974-10来制定相应的产品研发控制标准;研究谐波抑制技术，降低LED显示设备的无功损耗。改善电磁兼容性,以提高抗干扰能力。采用软开关技术，降低高频骚扰水平。
为了减少电磁辐射,比较简便和有效的办法就是减少电磁辐射的面积，或减少电压和电流的上升率，减少电压上升率会增加电源开关管的损耗。抑制电磁辐射干扰的最有效方法是对电磁场进行屏蔽,用导体把两个带电体之间的电力线截断,或用高导磁率的磁性材料把产生干扰磁场的物体进行屏蔽。但用于电场屏蔽的导体需要良好接地才能有效,如果屏蔽电场的导体不能良好接地，屏蔽电场的导体不但起不到屏蔽作用，反而对电场辐射干扰起到接力赛的效果，因为电场也会通过感应使屏蔽导体带电。
4.11 超级静音，散热性能良好
由于小间距产品通体不设置散热风扇，所以大屏幕在正常运行过程中，几乎不产生噪音。采用绿色发光技术，光点转换效率高，节能环保。并采用高效率的PFC功能开关电源为LED供电，把整屏能耗降到最低。其散热全部依赖于压铸铝模组，铝材质的导热系数极大，并且LED 光效高，发热量低，正常工作温度保持在45-50摄氏度。这样比具有一整套大型散热设备的背投设备，更有实用价值优势。
显示单元散热均匀，保证LED灯均与老化，使用寿命延长。均匀的散热技术，保证屏幕亮度均匀一致。
室内LED显示屏无需配备风扇空调等散热设备，只要在室内环境下便可自然散热。而且可连续工作72个小时。
4.12 响应时间极小
在数字显示技术中，任意连续视频是由许多静止画面帧组成，其中每相邻两帧画面的更换时间，是衡量观众收看到的图像连贯、清晰的重要指标。LED显示屏的这一时间极短，在纳秒级别内，故与液晶和投影机相比，特别是在监控画面及播放动态视频的时候，具有极大的优势。
4.13 广视角
假定显示屏法线方向的亮度为LF，从显示屏中心法线左右两侧检测显示屏的亮度，当左右两侧亮度值下降到LF/2时，两条观测线之间构成的夹角θS(θS<180°)称为显示屏水平方向的视角。从显示屏中心法线上下两侧检测显示屏的亮度，当上下两侧的亮度值下降到LF/2 时，两条观测线之间构成的夹角θC(θC<180°）称为显示屏垂直方向的视角。LED表贴灯将三色发光体封装在一个环氧树脂结构里，呈线性排列或者三角形排列，其混色效果非常好。
屏幕的视角越大，位于屏幕左右两侧及上下方向收看到的屏幕图像越清晰，越均匀，以下是投影屏幕与LED屏幕在各向视角上的对比。
4.14 数万亿种色彩
色彩数就是屏幕上最多显示多少种颜色的总数，是指显示屏忠实地再现所输入的影像颜色的能力。色彩数越多，还原越逼真，屏幕的表现力越出众。众所周知大自然中的颜色是一种连续光谱，即波长从380nm到780nm之间的光线，这些光线也被人眼接收到后，才能感知到所观看的颜色。
大自然中的颜色是无穷无尽的，人们为了再现这些颜色，发明了各种办法，其中数字化的办法是将这些颜色划分成非常细小的小段波长的单色，由多种单色组合更多近似自然色，这种近似可以是无限接近，但永远不能真实体现大自然。当然，这种划分的越细，组成的颜色数越多，还原图像越真实。
早期黑白电视只有黑白两色，调整输入信号的扫描强度会得到10级灰度，其实我们看黑白电视时，是能看到由黑到白大约10种灰度级图像的。后由于发明了电子束轰击荧幕，激发出红绿蓝三色，生产出CRT彩色电视机，但原理与黑白电视基本相同。
液晶显示图像的原理很简单，面板上的每一个独立像素都由红绿蓝三色构成，背面是冷阴极灯管或者其他光源组成，当作显示器的背光源。为了要让光通过每一个像素，面板被分割成一个个小门或开或关来让光通过，液晶可以改变它的分子结构来实现这个功能。因此可以让不同程度的光量通过，就构成了图像的亮度变化。液晶显示器含有两片偏极片、彩色滤光片阵列及取向膜，它们可决定颜色的产生。
等离子显示器的色彩实现与CRT电视是一样的，都是通过红、绿、蓝三色荧光粉受激发光来实现，不同的是将三色分别规整到一个小腔体内，经过高压放电激发后显示颜色，控制每个腔体的发光亮度最后形成彩色图像，在大屏幕显示应用上比较有优势。
LED显示屏由发光二极管点阵模块或像素单元组成，特点是将红绿蓝三色构成的像素单位独立封装，这样体积小、响应迅速的新型发光器件，构成屏幕更加灵活，对应巨大屏幕更是得心应手。
本项目采用的LED显示系统平具有16bit处理能力，由红绿蓝构成基本像素的屏幕颜色可达2814749亿色，远远超出了常见液晶显示屏具有的颜色数，是显示技术在图像还原能力上质的飞跃。
显示系统的超高处理能力还带来超高灰度等级等优点，是LED屏幕最高品质的根本表现，显然这要比普通LED厂家的8bit处理能力超出很多，屏幕画面更真实，色彩更绚丽，遵从原始图像程度更高。
4.15 使用寿命更长
LED的平均寿命是在加速寿命试验中测量出来的，即光输出功率或光通量衰减到初始值的70%的工作时间，同时色度变化保持在0.007内。LED显示屏平均寿命的意义是LED产品失效前的工作时间的平均值，用MTTF来表示。
LED的预期寿命是一个令人感兴趣的参数，任何购买显示屏的客户都会关心产品能使用多久的问题，LED 的标称寿命值是在实验室模拟使用的驱动电流下测量出来的，只能作为衡量使用寿命的一个参考，真正显示屏的寿命是要根据其实际使用情况，包括气候，环境，温度，使用时间及频率，这样计算才更有意义。
LED的寿命与选用的芯片品牌和恒流驱动芯片有关，还与LED单元模组的散热性能有很大关系，因为温度是影响LED使用寿命的主要因素。电能质量也关乎产品寿命，选择较高功率因数的开关电源，以及必要的防雷措施，均能保证LED供电平稳，不出现突变电流，使其寿命更长久。
4.16 高效率PFC电源更节能
LED发光颗粒均需要稳定可靠的直流电才能正常发光，而将380V三相五线制交流电转变成高质量的直流电，是 LED 显示屏能够正常运行的基础，这个过程通常交给 AC/DC模块完成，其中包括变压、滤波、整形等步骤，这种转换必然带来能量损耗和谐波干扰等影响。
一般的开关电源运行时会产生大量的谐波，谐波对发动机、变压器、电动机、电容器等所有连接于电网的电器设备都有大小不等的危害，主要表现为产生谐波附加损耗，使得设备过载过热以及谐波过电压加速设备的绝缘老化等。而带 PFC 功能的电源能有效抑制谐波的产生。
通过改善功率因数，减少了LED供电系统线路中各种元器件对供电系统的干扰，这样选用带PFC功能的开关电源后，不但起到了净化电网改善电能质量的作用，还降低了大屏幕本身的电能损耗，节省电费，可谓两全其美。
4.17 屏体占用空间更小
LED显示屏与背投相比优势在于的后部维修空间小，一般在1m以内，可以适合嵌入在现有的墙体上，不用改变房屋结构。在同等显示面积的情况下，纵深距离远小于背投对应用场地的要求。背投方式即使经过一次或多次反射后再投影到屏幕上，也是在牺牲亮度的条件下减小纵深距离，但其安装的时候占用的空间也要大于LED显示屏，这是背投屏幕方式的根本缺陷。
5 控制系统介绍
该项目根据客户的需求，采用了先进的视频拼接显示平台，配合LED大屏幕的同步拼接显示技术，实现多个画面任意播放、屏幕开多个窗口或单窗口整屏显示，以及屏幕预览和监视等功能。控制系统的核心设备为MVC拼接处理器，该设备要求支持30路HDMI、7路终端设备 DVI 输入；多路DVI信号的输出，具备20路图像同时显示功能，并满足信号的预监功能。所输入内容可以在屏幕上自由开窗显示，随意叠加、拖拽。DVI信号进入LCD显示器，通过LCD显示器实现对LED大屏幕的监视和预览。
5.1 简介
拼接控制系统是开发的新一代纯硬件图像处理设备。它在具有全新的系统构架、数据交换体系、数据处理方式和设备结构，实现了多种视频、网络数据统一处理，是一款性能强大的高端图像处理设备。其基本功能是能够在多个显示终端上同时显示多个动态画面，主要用于大屏幕拼接显示系统，是系统的核心显示控制设备。
拼接控制系统可接受高分辨率RGB/VGA、DVI、HDMI、C-Video、YPbPr等多种格式的视频信号，并按用户要求对视频信号进行视窗大小、显示位置、图像比例等方面的调整和变换，最终输出统一格式的 VGA/RGB和DVI信号。
拼接控制系统是纯硬件图像处理设备，其核心在于其强大的处理能力和极高的稳定性。采用嵌入式结构设计，整个系统封闭式运行，各个模块相对独立，由内嵌控制模块统一管理，完成图像处理任务。
5.2 技术特点
拼接控制器支持多种视频输入模式，包括复合视频（DVD 或摄像头信号），计算机视频（电脑信号VGA 或DVI）等。其中，复合视频，制式自适应；计算机视频，能支持目前几乎所有的常见显示分辨率，支持包括4096x1536、3072x2304 在内的多种超高分辨率信号，支持用户自定义信号模式，支持1080P高清数字视频。控制器提供 RGB/DVI输出接口，输出格式和分辨率可选。
MVC属于被控设备，使用时需要有主控端发送指令，或者人工操作。有多种控制方式，包括面板按键、红外遥控、RS232串口以及以太网远程控制。还表现在：
独创的FPGA硬件图形并行处理技术；
最新的超高速底板数据交换构架；
基于LVDS传输的全数字化系统；
支持网络信号H.264编解码；
5.3 拼接控制器功能
拼接控制器是针对LED显示系统管理模式开发的新一代功能强大的应用处理系统。具有强大的集成管理能力，可对拼接展示墙、投影单元、LED显示单元、多屏拼接处理器、矩阵切换设备、高清摄像头、多功能设备等大屏幕系统所有可控设备的集中控制，用户只需在一个操作平台上就能实现对各种信号的操作、管理和调用，人性化的设计，完全满足用户轻松自如地控制显示墙的需要。
5.3.1 窗口管理
可对各种VGA、DVI、RGB、Video、IP 视频等输入的信号窗口和处理器应用窗口进行开/关、缩放、整屏漫游、叠加、多屏幕显示、窗口指定大小，属性设置等操作，并能够实现单屏显示、跨屏显示、叠加显示、整屏漫游等多样化的显示模式。
5.3.2 自动图像识别功能
拼接控制器具有信号自动识别重建功能。信号入口具有多种信号自动识别功能，对系统中新接入的各种信号，控制器不但能自动识别信号的分辨率与刷新频率，还能通过复杂运算，确定信号的位置偏移和相位误差，自动校准。拼接控制器能检测不同输入信号在幅度、相位、频率等方面的细微差别，并把这些差别作为信号的唯一标识，连同校准参数一起记录在案。当校准过的信号再次接入系统时，控制器无需对信号重新校准，而是自动套用参数，此功能可根据客户的需求进行开关，无需复杂操作，这就是控制器的信号自动识别重建功能，此功能极大方便了用户的使用。
5.3.3 多信号的复制功能
拼接控制器具有同等的信号复制能力，可通过控制系统对输入的各种信号进行多个复制，同时可以对复制的各种信号进行同步处理。
5.3.4 信号自动识别功能
具有信号自动查找功能，各种信号的接入、插拔、更换以及信号的有无可通过软件操作界面识别，并且信号的识别可通过软件操作界面的亮暗进行判定，保证了用户在操作时更准确的对信号接入。
5.3.5 支持热插拔功能
拼接控制器支持带电热插拔功能，设备入口版、出口版支持带电热插拔，每次插拔结束后，设备可以自动配置，无需进行任何操作，15秒钟后即可恢复正常工作。
5.3.6 所有信号的相同采集能力
拼接控制器系统对视频信号、RGB信号、DVI-I信号等各种信号源的图形具有相同的拼接能力，所有信号实时显示，每个输入接口同时兼容 VGA/RGB、DVI、HDMI、YPbPr，无需更换原有硬 件板卡。 支持SDI信号输入，包括SD-SDI、HD-SDI、3G-SDI，支持HDCP1.3协议。
5.3.7 多画面窗口设定模式
可对画面进行窗口的设定，对原有的信号源可进行，点击设定的功能，分别可对窗口进行单画面、4画面、9画面、16画面等进行设定。
5.3.8 信号的颜色设置
支持同步调色功能，当对软件属性面板调出时，可对任意通道输出的信号进行颜色调整，通过对系统操作，可分别对输入的各种信号进行亮度、对比度、色度、饱和度等进行调节，调整输出信号的色彩，满足因屏幕色彩不匹配等客观需求。
5.3.9 多用户同时应用
软件网络版支持多用户同部操作，无局限的网络操作和实时的网络共享，用户通过局域网可分别对操作的界面经行实时观测。
5.3.10 场景自定义模式
支持多场景模式的保存，设备输入信号预先摆放，对各种场景进行存储，保存成各种模式场景，当需求时可以将场景进行调用，场景模式定义的数量没有限制。支持对场景模式的编辑、保存、修改和删除管理。用户可以根据需要选择自己常用的模式，同时通过拼接控制器面板对场景进行切换。
5.3.11 信号调用管理
可定义添加RGB、Video、DVI、IP 视频等多种信号源，并可方便、快捷地对信号源进行调用、切换、删除、场景保存等各种编辑管理。支持多窗口的情况下各信号任意取名，方便用户对信号的的直接调用操作，节省时间，方便快捷。
5.3.12 支持IP-Video信号输入
拼接控制器支持 IP-Video信号输入，可在大屏幕上实时显示多路IP-Video信号。系统能够能活的、有效的实现信号传输，并且传输速度不受影响。板卡可根据需求进行插拔，比较灵活。根据不同的需求，单块板卡可设置不同的信号输入类型。
5.3.13 灵活多样的控制方式
拼接控制器支持红外、按键、RS232串口、网口控制。通过遥控器或面板按键，可调用控制器预存的场景；通过 RS232 串口或以太网接口，可方便的把控制器与计算机、中控相连。随机附带的窗口控制软件，提供了全面的实时控制功能，所有参数都可通过软件设置。
5.3.14 冗余电源配备
拼接控制器可根据客户的需求配备冗余电源设备，当系统出现断电等一系列的故障时，系统会自动采用冗余电源设备，不会整个系统的运行，冗余功能是最新研发产品功能，能有效的保护系统运行，避免系统使用不当等原因照成系统断电等造成不必要的损失。
5.3.15 稳定性好，使用寿命长
图像处理设备无操作系统，病毒无法感染；全并行工作，无系统整体崩溃危险；系统数据出厂前已固化，无法更改，意外断电不会造成数据丢失，控制器可经受频繁开关机。
5.3.16 支持远程预监功能
支持屏幕的预监功能，能够将屏幕的画面在操作界面上进行预先摆放，通过点击软件预监按钮，再进行状态同步，保证主屏幕的每个显示状态都被预先设计好，做到最完美无缺的显示效果。所有信号 60Hz 实时刷新，输出实时监视，确保信号的实时性和一致性。多屏处理系统显示的桌面及所有信号图像均能够在软件操作界面上显示。通过预监功能，操作人员可以在软件控制界面中直观地对拼接墙系统所显示的内容和显示效果进行异地实时监控。
5.3.17 支持远程值机功能
具有远程值机的功能，可以通过操作界面对大屏幕进行实时监控、统一管理，并且所有信号同步监控，通过远程值机功能，操作人员可以在软件控制界面中直观地对拼接墙系统所显示的内容和显示效果进行监控保证大屏幕显示画面的准确性和实时性。方便用户随时对屏幕信号进行调整。
5.4 拼接处理器的主要特点及优势
纯硬件模块化结构，无操作系统；
全系统采用热插拔结构，扩展性强；
高速宽带总线和高速数据传输的运算能力强大，全交叉式交换构架，运算能力强大。
输出全同步，支持 LED 高同步性的要求；
特有的优化图像处理算法；
输入支持VGA/CVBS/DVI/HDMI/SDI等10种信号，支持板卡组合；
输出最高分辨率 1920x1200，并可以自定义分辨率输出；
所有信号均可全屏漫游，窗口叠加层数不受限制，每个显示通道显存不低于128M，
并支持输入信号字符叠加、任意漫游、缩放；
支持场景保存调取、轮巡功能；
具有降噪，运动自适应去隔行，电影模式，图像增强等功能，对于纯数字信号，完全按照原始像素处理；
Ø支持电源冗余备份；
Ø支持风扇、除尘网开放式更换；
5.5 硬件技术结构
5.6 安全性
5.7 输出同步性
5.8 优化处理算法
左侧为优化算法后的拼接处理器进行图像缩小的效果，右侧为无特殊缩小算法的其他处理器，可明显看出右侧的图片圆弧处不连续，而左侧的圆弧全部为平滑过度。
