#1/2012

现代LED屏幕：特点，技术，理由选择-第2部分

主编 - Vladimir Krylov (弗拉基米尔•克雷洛夫), 博士
副总编辑 – Michael Nikulichev (迈克尔•尼库利切夫), 博士

文章的第一个部分致力了于影响图像质量，包括明度创造图像控制与脈衝寬度調變，方法与时间多元化和刷新率现代LED屏幕的某些本质特征。第二个部分集中于动态颜色范围、显色性、对比、集成电路司机和控制系统、电磁兼容性和電磁干擾从LED屏幕。

LED屏幕的动态明度范围、显色性和对比

明度和显色性在LED屏幕

一LED显示单元的片段为户外屏幕与2R1G1B像素结构

LED屏幕的一个根本参量是能力显示一定数量的颜色。所有可看见的颜色起因于组成一像素-典型地，红色(R)，绿色(G)和蓝色(B)的颜色混合基本的颜色。表面上，多上色屏幕可以渲染，越高图像质量，在颜色是自然的条件下，并且颜色转折是光滑的。

最初，这个图像在计算机被形成，并且图像质量在电脑显示器被评估。图像在LED屏幕必须一样紧密到最初的图像尽可能。一个现代事实上的标准是一个24个位元颜色编码(真彩色)每条渠道的明度价值被提出作为一个8-位元数字的地方。因此，理想地说，一高质量LED屏幕如果渲染224种至少颜色(或超过16百万)。

我们已经分析了图像怎么在LED屏幕引起在脈衝寬度調變技术帮助下。逻辑水平由PWM在一个被测量的屏幕支持，越高图像质量。

脈衝寬度調變方法建立线性依赖性在电流(平均值)和明度之间的逻辑水平。因此，脈衝寬度調變与N水平保证LEDs的真正的明度为所有这些水平将线性地改变。换句话说， LED的明度与脈衝寬度調變在第1级两次将正确地是降低那在水平2和256次低比在第256级。

N逻辑水平在脈衝寬度調變在屏幕对应于N LEDs的明度水平，并且实际明度直接地取决于输入级。肉眼察觉明度以非线性方式。实验的精神生理的韋伯-費希納定理假设这个对数函数作为一个方法为光强度的人的知觉。

在更低的强度肉眼将注意在明度上的甚而无意义变化; 在更高的强度在明度上的相似的无意义变化将未被注意。更大的变动将是需要的向眼睛登记。让我们想象所有可能的明度水平N (当N是不少于100)作为一条水平线与100段。眼睛在这条线路初将容易地察觉明度的毗邻段，然后在这个中心毗邻段之间的区别不会是显然的; 并且在线路的末端-不引人注目根本。实际上这意味着在N水平外面的总数我们可以选择将线性地被察觉水平M一个更小的数字。

获悉是有趣的图像世代在液晶显示器考虑人的知觉这次突变。在CRT显示器这是图像形成方法的一种直接后果; 在液晶显示器硬件伽瑪校正被运用。所有这导致描述主观知觉和明度的被编码的逻辑水平的一个相对地线性函数。因此，最初的图像電腦檔案有被察觉以线性方式的256个明度水平(为真彩色)在每条渠道。

如果脈衝寬度調變与256种逻辑水平用于显示一个最初的真彩色图像，我们将注意可看见的畸变。在这个图像的黑暗的部分我们将看锋利的边界在明度段之间。在明亮的部分所有明度水平愿合并。畸变将影响颜色，特别是一个光滑的颜色梯度是根本的，即在一个人面的图片。这发生，因为最初的图像使用在一个屏幕在线性水平被转换-不合适为肉眼知觉的256个非线性水平。

为了在一LED屏幕能将回报的真彩色图像与极小的畸变，逻辑明度水平必须被改正。这在脈衝寬度調變引起的图像可以通过增加逻辑水平的数量达到。然后，在水平外面的大数选择可以对一线性知觉被编码的256个水平将是更加容易的。这种选择256消除差别大数叫“伽瑪校正”或“选择调色板”。更多明度水平可以通过脈衝寬度調變引起，越容易它将是做更正，以便颜色和明度被察觉以“适当的”线性格式。

当前最佳的LED屏幕提供脈衝寬度調變与2¹⁶个逻辑明度水平。这足够是为了选择必要的256个水平到显示器准确真彩色图像。应该注意到它， LED屏幕能显示器256*256*256颜色，而不是 2¹⁶*2¹⁶*2¹⁶; 它意味着颜色由一个24个数字仍然编码，不是48位元。人工地膨胀的调色板只是必要选择颜色的极小必要数量保证自然颜色和明度知觉。

每条渠道在8， 10， 12， 14位元或者最大值16位元明度也许被编码。在更低的渠道编码这个更正自然地将是较不有效的。在另一只手上，而准确真彩色渲染在屏幕总是不是必要的，一LED屏幕与逻辑明度水平的更小的数字将是便宜。例如， LED屏幕与字幕跑馬燈或信息数字屏幕不需要颜色的巨大数字。

更宽的颜色范围为几个其他原因是更好的：

首先，它准许调整LED屏幕明度根据天的时期，年的季节，屏幕地点特异。肉眼灵活地适应一般灯光情况; 因此，屏幕明度在一个晴天和应该夜间是激烈地不同的。而且，如果LED屏幕在天空的背景安装，它的调整参量必须与站立在建筑物前面或垂悬在墙壁上的一个相似的屏幕不同。
其次，它考虑到白色平衡的灵活的调整。调色板在每条颜色渠道可以独立地被选择; 因此，我们在目标图像可以增加蓝色或减少红色。这为必要归结于LEDs的两最初的屏幕设置和最新调整是根本的(LEDs丢失的明度与年龄)或LED透镜丢失的不透明老化。
第三，它在各自的LED显示单元允许某一颜色更正。当有些LED显示单元被备件时，无法和替换这也许是必要的：在这种情况下LED参量在新和毗邻LED显示单元将是不同的并且需要调整。

这个作用为控制系统是根本的，也是。它不是做16位元脈衝寬度調變的足够; 制造商在控制系统的硬件和软件里必须有灵活的明度调整的选择。否则，这重要运用不会有实用用途。

对比在LED屏幕

对比是显色性的一个根本参量在LED屏幕。对比是由其他对象和背景使一个对象在视觉的属性上的区别(或它的表示法在图像)可区分。在LED屏幕，如果黑颜色真正地不是“黑的”，然后肉眼的情况下在黑暗的图像区域不会区别细节-他们合并将愿较不黑暗的区域。黑颜色在LED屏幕与LED的性能无关-黑背景是由材料用于的制造创造的LED屏幕。

问题也许起因于阳光的反射从LED屏幕表面：当所有LEDs切断时屏幕表面也许在这种情况下看上去发白在颜色。这个作用是由白色LED环氧树脂透镜、防护塑料发光的黑表面在LEDs之间，防护百叶窗的不正确位置甚至淡色LED填料造成的。一般来说，越好的是LED屏幕的磨砂黑暗的表面越高对比和图像质量。

颜色的数字和LED屏幕的费用

也许只增加颜色的数字在LED屏幕：

使用“知识分子” LED集成电路司机;
增长的脈衝寬度調變频率;
减少刷新频率。

明度、LED屏幕的显色性和对比：结论

更多明度水平是由PWM引起的，越容易它是对罚款对准确显色性调整LED屏幕。
颜色调整一定取得到在所有控制系统组分：从软件到LED集成电路司机。理论上颜色奔跑的故意的数字到亿万和兆里。然而，这个系统总是不是能显示所有这些色调。
图像质量是受用于制造业LED屏幕表面的组分的影响的：它应该是作为黑暗和磨砂尽可能。

LED显示屏驱动IC

LED显示屏驱动IC是提供恒定的电流的微芯片给LEDs。以这个简单形式它也许是“开” - “关”指令。在更加复杂的“知识分子” LED显示屏驱动IC指令包括这种可能性通过脈衝寬度調變控制LED明度。

与简单的LED显示屏驱动IC，脈衝寬度調變作用必须被移交到将寄发一个指令到集成电路司机关于开关LEDs "开"和"关"的控制器。好处是显然的：简单的LED显示屏驱动IC是便宜的。缺点是许多：控制器变得更加复杂，引起明度水平和刷新频率的必要的数字变得难。要达到高图像质量控制器在高频率方式下必须经营和调用数据到集成电路司机。但是这些频率有技术限制。

“知识分子” LED显示屏驱动IC接收某些上述作用并且简化控制器的操作。但是LED屏幕费用上升。要辩解这费用增量，在屏幕必须十分地复杂控制系统支持LED显示屏驱动IC的所有新的作用和因而渲染高质量图像。

要总结，司机集成电路有以下本质特征：

渠道的数字;
产品电流(范围，稳定);
时钟频率;
脈衝寬度調變连续能力;
控制为每条脈衝寬度調變渠道输出的电流;
内部振荡器;
另外的反馈能力(过热的， LED开路/短路);
数字小点更正;
数字明度更正;
驱动IC包裹： SOP， SSOP， QFN。

LED显示屏驱动IC开发跟随几个趋向：

“简单的”集成电路司机升级。介绍另外的作用：即诊断和明度控制或增加了数据调用频率。
“知识分子”集成电路司机升级。新的作用出现，并且定量参量改善(脈衝寬度調變水平的频率，数字)。先进的集成电路司机支持16位元脈衝寬度調變以临近20 МHz和宽服务范围的频率和反馈作用。
众多的专业集成电路司机与某些固定的作用出现：例如， DM163与24条渠道、8位元脈衝寬度調變和6位元明度更正。这与内置时钟振荡器支持，即MBI5050也有关集成电路司机。

它已经是做LED显示屏驱动IC的传统与8条或16条渠道。然而这为LED屏幕总是不是适当的，因为使印刷电路板的拓扑结构复杂化的现代像素通常包括3 LEDs。技术上，它是方便对地方一驱动IC在一4像素簇的中心。

不幸地，设计介入多数LED显示屏驱动IC公司和制造倾向于做“所有功能于一身”产品。老练现代集成电路司机，他们有作用的最宽的可能的范围。顾客很少使用所有这些作用，但是必须支付他们。例如，优秀DM634吹嘘16位元脈衝寬度調變和7位元一般明度更正。因为与16位元脈衝寬度調變和现代LED屏幕控制系统通过其他方法，保证一般明度更正是可能的这个后者作用是过剩的最好。

外部接口的问题分别地立。不同的LED显示屏驱动IC使能数据调用和脈衝寬度調變控制用不同的方式-不总是方便从控制系统角度看。没有对集成电路司机和控制系统设计的统一方法，这个问题逐渐加深：集成电路司机的每种类型要求另外接口块。因此，实际，每LED屏幕有一独特的控制系统。

买LED屏幕的顾客知道一点，如果任何东西关于集成电路司机。他们得知可接受的LED屏幕参量根据刷新和明度水平-，但是这些参量常常地误引。驱动IC消耗很多能量并且加热很多。与恶劣的LED显示单元设计，集成电路司机将过度加热并且导致LED和LED显示单元故障。

为LED屏幕控制系统开发商选择驱动IC是一个困难的选择在必要的LED屏幕参量和价格之间。

现代控制系统为LED屏幕

一般来说控制系统包括视频信息关于高级(个人计算机，专业媒体播放器)，软件，保证数据调用和转换的一套的来源控制器，并且集成电路司机和控制器入一个唯一网络和调用的数字信号有关入电流批转了对LEDs。

控制系统是我们在屏幕看LED屏幕的许多子系统和实际图像之间的一个连结。而且，控制系统必须提供连接几LED屏幕的选择入网络相似与个人计算机办公室网络。

这有些作用根本为一现代控制系统

控制系统必须渠道运用LED显示屏驱动IC的多数作用视频信号;
控制系统必须有一个模块结构运用不同的硬件作用;
在排程广告剪辑必须协调控制系统与排程软件提供最佳的选择在LED屏幕;
控制系统必须有颜色和明度的灵活的调整;
因为相似的LED显示单元在不同的形状和大小， LED屏幕可以被安排控制系统必须允许LED屏幕几何的灵活的调整。

LED屏幕控制系统的网络作用

一个重要选择是增加各自的屏幕到一更大的LED屏幕网络。要做此，控制系统必须支持网络接口为排程广告剪辑和屏幕内容和个体设置。

理论上，控制系统一定模件。在这种情况下细分网络图像世代作用和控制是可能的。新的选择看上去构筑包括另外建筑学LED屏幕和甚而包括液晶显示器的异种网络。对这个网络的一般控制从一个统一控制中心将行使。

目前， LED屏幕网络通过互联网是受控的。控制系统的网络作用必须包括这个选择。

LED屏幕的监控

控制系统必须包括包括监控和反馈的作用：

排程日志文件那记录什么视频剪辑在LED屏幕被显示了;
硬件日志文件记录设备的所有瑕疵和故障。越复杂控制系统的，越详细的是这技术反馈;
存取日志文件记录每个词条到系统里和在LED屏幕设置上的每个变化。

LED屏幕控制系统的信息安全

LED屏幕是由个人计算机控制的。任何数量的人民也许得以进入对一台控制个人计算机的。所以，控制系统必须有内置信息安全作用。

这个信息安全子系统有以下保障：

主要，方式防止显示未批准信息关于LED屏幕;
必须保护自动地引起的日志文件免受磨炼;
信息安全子系统必须有连续LED屏幕的选择作为更大的网络一部分和作为一单独LED屏幕，也是;
综合化与控制系统，以便它不能从屏幕被去除或被删除。

LED屏幕电磁兼容性和電磁干擾

大型LED屏幕有许多电子元件并且通过数字系统是受控的。当一部分的被消耗的电能散发作为电磁辐射可胜任导致電磁干擾时，这使一LED屏幕相似于所有电子设备。

这辐射起因于一个非常大数目的组分高频率开关。移动在印刷电路板之间的数据和信号引起辐射。 LED屏幕包括许多相似的组分- LED显示单元。许多次被倍增的印刷电路板布局几何创造一个硕大天线。

電磁干擾也许中断，阻碍或者贬低收音机的质量和电视服务或者无线电电话。

使電磁干擾减到最小是重要任务为在细节了解电子设计所有复杂LED屏幕的开发商。这项任务在开发电子布局也许由复杂措施只达到，设计安全LED显示单元，控制器和架线。