CN101217022B - 一种led显示屏显示校正系统及校正方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种LED显示屏显示校正系统及校正方法,该系统包括视频采集控制器、数据分配器、扫描控制卡和LED显示模组,显示模组存储芯片存储显示模组的单点校正数据,并统一按行或列级联阵列到一个LED显示箱,多个LED显示箱统一按行或列级联阵列构成LED显示屏,LED显示屏各行或各列级联的首端扫描控制卡分别与数据分配器的千兆网通信接口电路连接,数据分配器通过其千兆网通信接口电路与视频采集控制器的千兆网通信接口电路连接;该方法基于上述系统,以存储单点校正数据的LED显示模组为单元,实现对显示屏像素的校正。本发明降低了扫描控制卡之间连接的带宽要求,实现了显示模组的即插即用,便于批量生产,维修操作简单,提高了显示屏校正的同步性。
Description
技术领域
本发明涉及显示校正系统,同时还涉及该显示校正系统的校正方法,更具体地说,涉及一种LED显示屏显示校正系统及校正方法。
背景技术
随着各种公共信息媒体的大量应用,人们可以选择不同的显示介质进行信息承载,如霓虹灯、印刷广告板、三面翻广告板、PDP电视墙等。但上述显示介质均存在显示内容有限或亮度及效果不理想等缺陷。随着用户对于户内外的大屏幕显示媒体的显示设备在颜色、亮度、视频效果、可靠性、寿命等方面的性能要求不断提升,要求显示系统能够显示出接近于自然色彩的真彩画面,并且具有较高的显示亮度,使显示系统无论在白天或晚上,晴天或阴天,都能够让观众清楚地看到其显示内容,能够根据外部自然光强度的变化自动调节其显示的视频节目,并具有较高的可靠性且易于维护。
与其它显示介质相比,LED显示屏具有显著优势,能够很好地满足上述要求。但是,由于LED显示屏高昂的材料成本及制造成本,在很多应用场合使人望而却步。
LED显示屏的成本主要由LED发光二极管的成本构成,LED发光二极管成本约占LED显示屏成本的60%左右。因此降低LED发光二极管的材料成本成为降低LED显示屏成本的关键。通常同一品牌的LED发光二极管的价格主要由档位(即波长及亮度范围)决定,档位越宽,LED发光二极管分光分色筛选要求地,因而价格越低,反之档位越窄,价格越高。因此,使用较宽档位的LED发光二极管,可以有效降低LED显示屏的成本,使LED显示屏可以在更多的领域得到应用。
使用较宽档位的LED发光二极管带来的问题是需要较好地解决显示屏的画面一致性问题,即需要对LED显示屏进行像素逐点校正,包括色度调整及亮度调整。
目前,相关厂家已开发出如图1所示具备逐点校正功能的LED显示屏显示校正系统,该系统采用专业的成像设备2获取LED显示屏1的画面,经数据处理计算机3进行软件分析后,分解出各个像素点的亮度及色度参数,再经软件计算出补偿值,形成校正文件,并下载到发送卡4,在每次启动系统时,通过上位机软件,发送至扫描控制卡5对LED显示屏进行校正,实现对各像素点的亮度及色度的校正。如图2所示,LED显示屏1中各显示箱体的扫描控制卡5依次级联后与系统的发送卡4连接。
如图3所示,其校正方法为:
(1)使用专业光学设备获取模组/箱体/屏体的亮度及色度参数;
(2)使用专业软件进行分析计算,获取校正值,形成校正文件;
(3)通过通信线下载到发送卡或接收卡中,并保存至I2C芯片;
(4)扫描卡上电时,读取I2C芯片中的校正文件;
(5)扫描卡控制芯片按相应的校正算法对每个像素进行亮度及色度校正。
上述LED显示屏校正系统及校正方法虽然在功能实现上已达到了要求,但仍然存在如下缺陷:
1、由于LED显示屏的批量生产及库存均以显示模组为基本单位,采用上述亮度及色度校正方法,校正文件存于发送卡或接收卡,要求组成屏体或箱体的模组必须按照一定的顺序进行排列,顺序混乱将会造成校正的错乱,因此,屏体或箱体对模组顺序的严格要求不便于批量生产;
2、由于每次生产之后,显示模组的顺序可能是随机的,将显示模组组成屏体或箱体时,校正文件必须重新按照新的排列顺序重组,通过通信线下载到发送卡或接收卡中保存,因此显示模组在生成完成时不能同步完成校正,校正的同步性差。
3、对于已经安装好的LED显示屏,当某个模组被损坏需更换时,需要根据新模组的序列号,调出该模组的校正文件,然后再通过通信线下载到发送卡或接收卡中保存,维护操作极为麻烦。
发明内容
本发明要解决的技术问题之一在于,提供一种LED显示屏显示校正系统,克服现有技术存在的上述缺陷,使LED显示屏便于批量生产、维修操作简单,提高LED显示屏校正的同步性。
本发明要解决的技术问题之二在于,提供一种LED显示屏显示校正方法,基于本发明的校正系统,克服现有技术存在的上述缺陷,便于批量生产、简化维修操作,提高校正同步性。
本发明解决其技术问题之一所采用的技术方案是:构造一种LED显示屏显示校正系统,其特征在于:包括视频采集控制器、数据分配器、扫描控制卡和LED显示模组,所述视频采集控制器包括通过相应总线进行连接的大规模可编辑逻辑阵列芯片、DVI图像接收电路、千兆网通信接口电路、光纤通信接口电路、通用串口通信接口和高速存储器电路;所述数据分配器包括大规模可编辑逻辑阵列芯片、千兆网通信接口电路、光纤通信接口电路和环境监测电路;所述扫描控制卡包括可编辑逻辑阵列芯片A、千兆网通信接口电路A、存储器电路A、DC-DC电源电路、点校正数据读取接口和显示驱动扫描输出电路,所述DC-DC电源电路分别为所述可编辑逻辑阵列芯片A、千兆网通信接口电路A和存储器电路A供电,所述可编辑逻辑阵列芯片A分别与所述千兆网通信接口电路A、存储器电路A和点校正数据读取接口和显示驱动扫描输出电路连接;该扫描控制卡中的可编辑逻辑阵列芯片A包括核心处理模块和与该核心处理模块通信连接的灰度产生模块、扫描信号输出模块、单点校正数据读入模块、单点校正算法模块、存储器操作模块和千兆网接口驱动模块,所述灰度产生模块与所述扫描信号输出模块通信连接;所述数据分配器通过其千兆网通信接口电路与所述视频采集控制器的千兆网通信接口电路连接;所述LED显示模组包括排列阵列焊接到驱动显示板上的LED发光二极管、驱动芯片、控制芯片、存储芯片和通信接口,所述存储芯片存储所述LED显示模组的单点校正数据;所述LED显示模组排列阵列并统一按行或列级联后分别与一个所述扫描控制卡的点校正数据读取接口和显示驱动扫描输出电路连接构成一个LED显示箱,多个所述LED显示箱排列阵列并通过其扫描控制卡统一按行或列级联后构成LED显示屏,所述LED显示屏各行或各列级联的首端扫描控制卡分别与所述数据分配器的千兆网通信接口电路连接。
在本发明的LED显示屏显示校正系统中,所述扫描控制卡的存储器电路为同步动态随机存储器SDRAM。
在本发明的LED显示屏显示校正系统中,所述LED显示模组的存储芯片为I2C存储芯片、控制芯片为I2C逻辑控制芯片、驱动芯片为恒流驱动芯片。
在本发明的LED显示屏显示校正系统中,所述LED显示模组的通信接口为20P双排针接口,所述扫描控制卡的点校正数据读取接口为20P双排针接口,所述数据分配器的千兆网通信接口为20P双排针接口,所述级联的LED显示模组之间、LED显示模组与所述扫描控制卡的点校正数据读取接口之间、所述扫描控制卡的千兆网通信接口与所述数据分配器的千兆网通信接口之间通过20芯的扁平线电连接。
在本发明的LED显示屏显示校正系统中,所述LED显示箱体的LED显示模组的亮度等级相同、色度等级相同。
在本发明的LED显示屏显示校正系统中,所述LED显示屏的LED显示箱体的亮度等级相同、色度等级相同。
本发明解决其技术问题之二所采用的技术方案是:提供一种LED显示屏显示校正方法,其特征在于:基于如权利要求1所述的LED显示屏显示校正系统对LED显示屏的像素进行亮度及色度校正,所述方法包括:
采用专业光参数采集设备采集LED显示模组的色度参数及亮度参数,通过通信线传输到数据处理计算机进行分析计算,产生以LED显示模组为单位的单点校正数据,并将该单点校正数据写到LED显示模组的存储芯片内,扫描控制卡与LED显示模组连接时读取LED显示模组的单点校正数据具体步骤为:
S1、通过专业光参数采集设备采集LED显示模组的像素点的校正数据,该校正数据包括R、G、B的亮度和色坐标值(X、Y、Z);
S2、选取标准亮度和色度值为LED显示屏全屏各象素点的最小值;
S3、确定各个显示象素的各个基色色度坐标三角形最小覆盖范围的基色特性并用来形成具有白平衡的基准色度空间,针对每个显示像素分别求出其对基准色度空间相应的转换系数,形成一个对应不同像素的相应的转换系数表;
S4、根据转换系数表,对待调整亮度的LED灯进行亮度的提高或降低实现亮度校正;
S5、根据转换系数表,对待调整色度的像素点采用三色补偿法进行色度校正。
在本发明的LED显示屏显示校正方法中,所述三色补偿法通过调整待调整色度像素点的R、G、B三色LED灯的亮度实现。
在本发明的LED显示屏显示校正方法中,通过脉宽调制PWM方式进行亮度校正和色度校正。
在本发明的LED显示屏显示校正方法中,所述脉宽调制PWM方式所需的PWM波形由扫描控制卡中的可编辑逻辑阵列芯片中的灰度产生模块生成。
实施本发明的LED显示屏显示校正系统及校正方法,与现有技术比较,其有益效果是:
1、采用视频采集控制器、数据分配器和扫描控制卡三级设计方案,有效降低了扫描控制卡之间连接的带宽要求,通过采用数据分配器的方案,将高带宽要求的部分分割到采集控制器数据分配器之间,该段可以通过光纤进行通讯,同时还解决了二级设计方案中存在扫描控制卡之间连接复杂及不规则的问题。
2、LED显示模组生产时即将单点校正数据存储于自身的存储芯片内,为LED显示屏像素校正做好了准备,实现了LED显示模组的即插即用,便于批量生产,维修操作简单,提高了LED显示屏校正的同步性。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明,附图中:
图1是现有LED显示屏显示校正系统结构框图。
图2是现有LED显示屏显示校正系统的连接结构图。
图3是现有LED显示屏显示校正系统单点校正流程图。
图4是本发明LED显示屏显示校正系统结构框体。
图5是本发明LED显示屏显示校正系统结构分解示意图。
图6是本发明LED显示屏显示校正系统单点校正文件生成、存储流程图。
图7是本发明LED显示屏显示校正系统中LED显示箱体结构图。
图8是本发明LED显示屏显示校正方法中亮度PWM驱动实现原理图。
图9是本发明LED显示屏显示校正系统中扫描控制卡电路原理图。
图10是本发明LED显示屏显示校正系统中扫描控制卡的可编辑逻辑阵列芯片FPGA的内部功能模块图。
图11是本发明LED显示屏显示校正系统中显示模组电路原理图。
图12是本发明LED显示屏显示校正方法中单点校正运算模块原理图。
具体实施方式
如图4、图5所示,本发明的LED显示屏显示校正系统包括视频采集控制器6、数据分配器7、扫描控制卡5和LED显示模组12。
其中,视频采集控制器6包括通过相应总线进行连接的大规模可编辑逻辑阵列芯片、DVI图像接收电路、千兆网通信接口电路、光纤通信接口电路、通用串口通信接口和高速存储器电路。
数据分配器包括大规模可编辑逻辑阵列芯片、千兆网通信接口电路、光纤通信接口电路和环境监测电路。
如图9所示,扫描控制卡5包括可编辑逻辑阵列芯片(FPGA)52、千兆网通信接口电路51、存储器电路54、DC-DC电源电路55、点校正数据读取接口和显示驱动扫描输出电路53,DC-DC电源电路55分别与可编辑逻辑阵列芯片52、千兆网通信接口电路51和存储器电路54连接为其供电,可编辑逻辑阵列芯片52分别与千兆网通信接口电路51、存储器电路54和点校正数据读取接口和显示驱动扫描输出电路53连接,点校正数据读取接口和显示驱动扫描输出电路53的数量根据需要设置。
如图10所示,扫描控制卡5中的可编辑逻辑阵列芯片52包括核心处理模块523和与该核心处理模块523通信连接的灰度产生模块525、扫描信号输出模块526、单点校正数据读入模块527、单点校正算法模块524、存储器操作模块521和千兆网接口驱动模块522,灰度产生模块525与扫描信号输出模块526通信连接。
数据分配器7通过其千兆网通信接口电路与视频采集控制器的千兆网通信接口电路连接。
如图11所示,LED显示模组12包括排列阵列焊接到驱动显示板125上的LED发光二极管(图中未示出)、相应的驱动芯片122、控制芯片123、存储芯片124和通信接口121(通信接口121通常为两个,当LED显示模组位于模组排列阵列级联的尾端时,可以仅设置一个通信接口),存储芯片存储LED显示模组的单点校正数据。
如图4、图5所示,在本实施例中,LED显示模组12排列阵列并统一按行级联后分别与一个扫描控制卡5的点校正数据读取接口和显示驱动扫描输出电路53连接构成一个LED显示箱11,多个LED显示箱排列阵列并通过其扫描控制卡5统一按行级联后构成LED显示屏1,LED显示屏1各行级联的首端扫描控制卡5分别与数据分配器7的千兆网通信接口电路连接。
在其它实施例中,LED显示模组12排列阵列并统一按列级联后分别与一个扫描控制卡5的点校正数据读取接口和显示驱动扫描输出电路53连接构成一个LED显示箱11,多个LED显示箱排列阵列并通过其扫描控制卡5统一按列级联后构成LED显示屏1,LED显示屏1各列级联的首端扫描控制卡5分别与数据分配器7的千兆网通信接口电路连接。
在本实施例中,扫描控制卡5的存储器电路54采用同步动态随机存储器SDRAM。在其它实施例中,扫描控制卡5的存储器电路54可以采用其它功能相同的存储器。
在本实施例中,LED显示模组12的存储芯片124采用I2C存储芯片、控制芯片123采用I2C逻辑控制芯片、驱动芯片122采用恒流驱动芯片。在其它实施例中,存储芯片124可以采用与I2C存储芯片功能相同的其它存储芯片,控制芯片123可以采用与I2C逻辑控制芯片功能相同的其它控制芯片,驱动芯片122可以采用与恒流驱动芯片功能相同的其它驱动芯片。
如图4、图7所示,在本实施例中,LED显示模组的通信接口采用20P双排针接口,扫描控制卡5的点校正数据读取接口采用20P双排针接口,数据分配器7的千兆网通信接口采用20P双排针接口,在级联的LED显示模组12之间、LED显示模组12与扫描控制卡5的点校正数据读取接口之间、扫描控制卡5的千兆网通信接口51与数据分配器7的千兆网通信接口之间均采用通过20芯的扁平线8电连接。
在其它实施例中,上述相邻两接口可以采用其它适当的相同规格接口,以便采用相同规格的扁平线进行连接。
当需生产LED显示箱体11时,根据订单的显示参数(亮度、色度)要求,确定需使用的LED显示模组12的亮度及色度等级(根据要求,LED显示模组12可以采用相同的亮度等级和相同的色度等级,也可以采用相邻两个或多个亮度等级、相邻两个或多个亮度等级色度等级),然后进行拼装,由一个显示模组12或多个LED显示模组12、扫描控制卡5、电源、空箱体等部件构成显示箱体11。以这种方法进行生产的优点是,装配完成后即可直接使用,无需再进行对应的点校正文件的下载。
当需生产LED显示屏体1时,根据订单的显示参数(亮度、色度)要求,确定需使用的显示箱体11的亮度及色度等级(根据要求,显示箱体11可以采用相同的亮度等级和相同的色度等级,也可以采用相邻两个或多个亮度等级、相邻两个或多个亮度等级色度等级),然后进行拼装,由一个或多个显示箱体11组成LED显示屏体1。同样,以这种方法进行生产带来的优点是,装配完成后即可直接使用,无需再进行对应的点校正文件的下载。
本发明的LED显示屏显示校正方法是基于上述的LED显示屏显示校正系统对LED显示屏1的像素进行亮度及色度校正的。该显示校正方法包括如下步骤:(参见图12)
首先,如图6所示,采用专业光参数采集设备2采集LED显示模组12的色度参数及亮度参数,通过通信线传输到数据处理计算机3进行分析计算,产生以LED显示模组12为单位的单点校正数据,并将该单点校正数据写到LED显示模组12的存储芯片124内,扫描控制卡5与LED显示模组12连接时读取LED显示模组12的单点校正数据;
然后,通过专业光参数采集设备采集LED显示模组12的像素点的校正数据,该校正数据包括R、G、B的亮度和色坐标值(X、Y、Z);
将标准亮度和色度值选取为LED显示屏1全屏各象素点的最小值,以保证校正后的整屏亮度和色度的一致性;
再确定各个显示象素的各个基色色度坐标三角形最小覆盖范围的基色特性,并用来形成具有白平衡的基准色度空间,针对每个显示像素分别求出其对基准色度空间相应的转换系数,形成一个对应不同像素的相应的转换系数表;
根据上述转换系数表,对待调整亮度的LED灯进行亮度校正,方法是提高或降低LED灯的亮度来实现校正;
根据上述转换系数表,对待调整色度的像素点进行色度校正,方法是采用三色补偿法进行校正。例如,如果某个像素点的红色波长偏大,可通过增加绿色及蓝色的分量校正三色合成后的白平衡,从而实现色度校正。
上述三色补偿法是通过调整待调整色度像素点的R、G、B三色LED灯的亮度实现的。
调整R、G、B三色LED灯的亮度方法有多种,本实施例采用脉宽调制PWM方式进行亮度校正和色度校正。对于不同的亮度值,通过LED灯导通的脉冲信号的宽度及个数来实现,即在单位时间内,脉冲宽度越大,亮度越高;单位时间内,脉冲个数越多,亮度也越高。如图8所示以灰度为64级、33级、43级为例进行说明。
脉宽调制PWM方式所需的PWM波形由扫描控制卡5中的可编辑逻辑阵列芯片52中的灰度产生模块525生成。
Claims (10)
1.一种LED显示屏显示校正系统,其特征在于:包括视频采集控制器、数据分配器、扫描控制卡和LED显示模组,所述视频采集控制器包括通过相应总线进行连接的大规模可编辑逻辑阵列芯片、DVI图像接收电路、千兆网通信接口电路、光纤通信接口电路、通用串口通信接口和高速存储器电路;所述数据分配器包括大规模可编辑逻辑阵列芯片、千兆网通信接口电路、光纤通信接口电路和环境监测电路;所述扫描控制卡包括可编辑逻辑阵列芯片A、千兆网通信接口电路A、存储器电路A、DC-DC电源电路、点校正数据读取接口和显示驱动扫描输出电路,所述DC-DC电源电路分别为所述可编辑逻辑阵列芯片A、千兆网通信接口电路A和存储器电路A供电,所述可编辑逻辑阵列芯片A分别与所述千兆网通信接口电路A、存储器电路A和点校正数据读取接口和显示驱动扫描输出电路连接;该扫描控制卡中的可编辑逻辑阵列芯片A包括核心处理模块和与该核心处理模块通信连接的灰度产生模块、扫描信号输出模块、单点校正数据读入模块、单点校正算法模块、存储器操作模块和千兆网接口驱动模块,所述灰度产生模块与所述扫描信号输出模块通信连接;所述数据分配器通过其千兆网通信接口电路与所述视频采集控制器的千兆网通信接口电路连接;所述LED显示模组包括排列阵列焊接到驱动显示板上的LED发光二极管、驱动芯片、控制芯片、存储芯片和通信接口,所述存储芯片存储所述LED显示模组的单点校正数据;所述LED显示模组排列阵列并统一按行或列级联后分别与一个所述扫描控制卡的点校正数据读取接口和显示驱动扫描输出电路连接构成一个LED显示箱,多个所述LED显示箱排列阵列并通过其扫描控制卡统一按行或列级联后构成LED显示屏,所述LED显示屏各行或各列级联的首端扫描控制卡分别与所述数据分配器的千兆网通信接口电路连接。
2.如权利要求1所述的LED显示屏显示校正系统,其特征在于:所述扫描控制卡的存储器电路为同步动态随机存储器SDRAM。
3.如权利要求1所述的LED显示屏显示校正系统,其特征在于:所述LED显示模组的存储芯片为I2C存储芯片、控制芯片为I2C逻辑控制芯片、驱动芯片为恒流驱动芯片。
4.如权利要求1所述的LED显示屏显示校正系统,其特征在于:所述LED显示模组的通信接口为20P双排针接口,所述扫描控制卡的点校正数据读取接口为20P双排针接口,所述数据分配器的千兆网通信接口为20P双排针接口,所述级联的LED显示模组之间、LED显示模组与所述扫描控制卡的点校正数据读取接口之间、所述扫描控制卡的千兆网通信接口与所述数据分配器的千兆网通信接口之间通过20芯的扁平线电连接。
5.如权利要求1至4之一所述的LED显示屏显示校正系统,其特征在于:所述LED显示箱体的LED显示模组的亮度等级相同、色度等级相同。
6.如权利要求1至4之一所述的LED显示屏显示校正系统,其特征在于:所述LED显示屏的LED显示箱体的亮度等级相同、色度等级相同。
7.一种LED显示屏显示校正方法,其特征在于:基于如权利要求1所述的LED显示屏显示校正系统对LED显示屏的像素进行亮度及色度校正,所述方法包括:
采用专业光参数采集设备采集LED显示模组的色度参数及亮度参数,通过通信线传输到数据处理计算机进行分析计算,产生以LED显示模组为单位的单点校正数据,并将该单点校正数据写到LED显示模组的存储芯片内,扫描控制卡与LED显示模组连接时读取LED显示模组的单点校正数据;具体步骤为:
S1、通过专业光参数采集设备采集LED显示模组的像素点的色度参数及亮度参数,该色度参数及亮度参数包括R、G、B的亮度和色坐标值(X、Y、Z);
S2、选取标准亮度和色度值为LED显示屏全屏各象素点的最小值;
S3、确定各个显示象素的各个基色色度坐标三角形最小覆盖范围的基色特性并用来形成具有白平衡的基准色度空间,针对每个显示像素分别求出其对基准色度空间相应的转换系数,形成一个对应不同像素的相应的转换系数表;
S4、根据转换系数表,对待调整亮度的LED灯进行亮度的提高或降低实现亮度校正;
S5、根据转换系数表,对待调整色度的像素点采用三色补偿法进行色度校正。
8.如权利要求7所述的LED显示屏显示校正方法,其特征在于:所述三色补偿法通过调整待调整色度像素点的R、G、B三色LED灯的亮度实现。
9.如权利要求7或8所述的LED显示屏显示校正方法,其特征在于:通过脉宽调制PWM方式进行亮度校正和色度校正。
10.如权利要求9所述的LED显示屏显示校正方法,其特征在于:所述脉宽调制PWM方式所需的PWM波形由扫描控制卡中的可编辑逻辑阵列芯片中的灰度产生模块生成。
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