一,、引言
近年來,，全彩色LED顯示屏在體育場館,、道路交通,、廣告宣傳,、租賃等方面的應用出現(xiàn)快速增長的趨勢,。據(jù)美國Standford Resources對LED顯示屏" title="LED顯示屏">LED顯示屏產品國際市場概況的預測,，當前和未來市場上對LED顯示屏產品的采用將會以全彩高畫質為主，因此需要在LED大屏幕顯示控制技術和新產品設計方面隨時把握市場趨勢,，攻克高端產品的相應技術難關并完成高端新產品的研制,。
本文結合國內外LED顯示屏技術，重點闡述影響LED顯示屏顯示效果" title="顯示效果">顯示效果的相關指標及關鍵技術的發(fā)展趨勢,。
二,、LED顯示屏技術指標的提升
全彩色LED顯示屏的灰度等級、對比度,、刷新頻率等技術指標的高低直接影響全彩色LED顯示屏的顯示效果,。
1、灰度等級
灰度等級是指LED顯示屏單基色亮度中從最暗到最亮之間能區(qū)別的亮度級數(shù),，LED顯示屏的灰度等級越高,，顏色越豐富，色彩越艷麗,；反之,，顯示顏色單一，變化簡單,?；叶鹊燃壍奶岣撸艽蟠筇嵘噬疃?，使得圖像色彩的顯示層次呈幾何數(shù)量增加,。Daktronics公司的LED灰度控制等級為14bit~16bit，使得高端顯示產品的圖像層次分辨細節(jié)和顯示效果均達到了世界先進水平,。隨著硬件技術的發(fā)展,，LED灰度等級還會不斷的向更高的控制精度發(fā)展。
2,、對比度的提高
對比度是影響視覺效果的關鍵因素之一,，一般來說對比度越高,，圖像越清晰醒目，色彩越鮮明艷麗,。高對比度對于圖像的清晰度,、細節(jié)表現(xiàn)、灰度層次表現(xiàn)都有很大幫助,。在一些黑白反差較大的文本,、視頻顯示中，高對比度LED顯示屏在黑白反差,、清晰度,、完整性等方面都具有優(yōu)勢,。對比度對于動態(tài)視頻顯示效果影響要更大一些,，由于動態(tài)圖像中明暗轉換比較快，對比度越高,，人的眼睛越容易分辨出這樣的轉換過程,。
提高顯示屏對比度兩種主要方法：
(1) 提高LED顯示屏亮度
LED顯示屏亮度在某些場合，并不是越高越好,。比如室內顯示屏,，如果亮度過高，形成光污染,，對觀察者的視力造成傷害,。
(2) 降低LED顯示表面反射率
主要是在LED面板及LED發(fā)光管進行特殊工藝處理，降低LED面板反射率,，從而提高LED顯示屏對比度,。
Barco公司推出NX系列點間距為4mm的LED全彩色高端顯示屏，從原始工藝的950:1提升至4000:1,，使產品在對比度這個關鍵指標上有了很大的提升,。
如圖1所示，（a）左側為傳統(tǒng)工藝的LED發(fā)光管,。一般為黑色面碗LED發(fā)光管,，管芯為白色。（a）右側為Barco公司采用新技術,，使用黑色管芯,，有效提高了對比度指標。（b）圖為采用新工藝的P4間距SMD顯示屏模組,。
圖1
3,、刷新頻率
刷新頻率是LED顯示屏顯示內容每秒被重復顯示的次數(shù)。全彩顯示屏刷新頻率低,，圖像會出現(xiàn)閃爍現(xiàn)象,，特別是在視頻影像設備拍攝時,，閃爍現(xiàn)象明顯。因此,，需要盡可能提高LED顯示屏的刷新頻率,。
Daktronics公司ProTour® （PT）模塊LED顯示屏的刷新頻率為2,400Hz，Barco公司NX-4系列顯示屏的刷新頻率已達到3,200Hz,。
所以,，提高刷新頻率是技術發(fā)展趨勢。
三,、提高顯示屏均勻度技術
LED顯示屏是由幾百萬上千萬LED像素點組成,，由于發(fā)光器件本身的離散性，致使顯示屏產生亮色度不均勻的現(xiàn)象,，嚴重影響顯示屏的顯示效果,。因此，許多顯示屏廠商采用不同的方法提高均勻性,。
1,、LED發(fā)光管篩選法
為了克服LED發(fā)光管的離散性，早期采用篩選辦法,，使LED發(fā)光管的亮度差和色差控制在人眼可以容忍的范圍內,，該方法造成LED顯示屏的器件成本成倍增長，顯示效果并不理想,。
2,、一致化校正技術
通過精確控制像素的三基色發(fā)光二極管的方法，控制像素的亮度和三基色的配色關系,，使得顯示屏的所有像素亮度和色度保持一致,。該技術可以徹底解決LED顯示屏亮度、色度不均勻的現(xiàn)象,，使顯示屏的顯示效果有質的飛躍,。
3、LED顯示屏后期均勻性校正方法
均勻性校正概括為：出廠校正,、維修校正,、服務區(qū)校正及現(xiàn)場校正。從目前市場需求分析看,，現(xiàn)場校正的必要性越來越突出,。
一般來說，當LED顯示屏運行到一定時間,，所有的LED發(fā)光管都會出現(xiàn)亮度衰減,，而且三基色管的衰減曲線不一致。因此,，它們的亮度也會較出廠前的亮度有所降低,。然而,，每個LED發(fā)光管光電特性的差異，使它們亮度的下降程度產生偏差,。于是,，當顯示屏使用一段時間后，發(fā)光管會出現(xiàn)不同程度的亮度衰減,，使得像素之間顯示不均勻,，從而與最初出廠時的屏幕相比，整個圖像會呈現(xiàn)一種粒狀顯示狀態(tài),，或整體亮度下降,。三基色管衰減曲線不一致使白平衡、色溫等發(fā)生改變,。
實際上由于LED發(fā)光管的衰減以及環(huán)境溫度等其它因素的變化,，出廠時非常優(yōu)秀的顯示屏性能變差的現(xiàn)象幾乎是不可避免的。將已安裝好的LED顯示屏再拆卸運回工廠進行校正,，在工程上是不可實現(xiàn)的,。鑒于這些特點，顯示屏制造商必須進行基于現(xiàn)場的校正,，以保證在顯示屏的整個生命周期中，始終保持出廠時的顯示效果,。幾種現(xiàn)場校正方法：
(1) 根據(jù)LED運行時間的校正方法
這是一種早期現(xiàn)場校正方法,，它是根據(jù)跟蹤和記錄每一個LED模塊的運行時間來對顯示屏進行現(xiàn)場校準。通過大致計算每個LED的工作時間,，測定它們各自的平均亮度衰減,，估算出不同的校正水平，然后發(fā)送至各個LED模塊進行相應的調整,。這種方法不需要任何人工輸入,。然而，這種方法忽略了一種很重要的問題,，通過運行時間估算出的LED衰減頻率并不適合于各個LED,。隨著運行時間的增加，LED衰減頻率的幅度范圍也越來越大,，在平均基礎上進行的校正使一部分LED接近校正水平,，然而卻使另一部分LED更加偏離。由于各個模塊之間的亮度水平不一樣,，同時又沒有有效的方法去調整這些亮度不匹配的模塊,，因而，在運行時間不同的模塊之間進行均勻度的調整時,，會產生一系列的問題,，并且最為關鍵的是,，這種方法不能實現(xiàn)像素之間的校準。所以,，經過這種校正以后,，顯示屏給人的整體感覺呈現(xiàn)出馬賽克現(xiàn)象，不能很好的改善后期顯示屏均勻性問題,。
圖2 SMD三基色隨工作時間亮度變化曲線
(2) 基于現(xiàn)場的一致化校正方法
為了徹底改善顯示顯示屏均勻性的問題,，需利用專用采集設備在現(xiàn)場對LED顯示屏的每個像素點的光色信息進行快速準確的采集，通過相關算法對每個LED發(fā)光管的實際衰減程度進行補償,，從而實現(xiàn)真正意義上的一致化校正,，即使對于運行不同時間的LED模塊也能實現(xiàn)像素級別的校準。經過校正,，使顯示屏恢復至剛出廠時的均勻顯示效果,。
圖3 戶外顯示屏現(xiàn)場校正前后比較
現(xiàn)場環(huán)境與工廠環(huán)境有很大的差別，要快速,、準確的將LED顯示屏上百萬個LED發(fā)光管的光色信息采集,、校正以及以后的LED顯示屏的維修，還有很多技術難題需要解決,。
四,、LED顯示屏專用圖像處理器
隨著LED顯示屏廣泛應用在各種場合，以往單一的PC機控制LED顯示屏顯示已滿足不了用戶的需求,。Daktronics公司,、Lighthouse公司都已推出LED顯示屏專用圖像處理器，用以提高LED顯示屏的提高顯示效果,。LED顯示屏專用圖像處理器主要包括以下幾個功能：
1,、視頻信號轉換功能
支持VGA、SVGA,、XGA格式的數(shù)字信號或模擬信號轉換成LED顯示屏專用視頻格式的信號,。Daktronics公司DV-Link圖像處理器的圖像效果增強功能，能夠將PAL信號轉化為每秒50幅圖像畫面的圖像信號,，而NTSC信號轉化的圖像信號達到每秒60幅畫面,。經過提高的畫面播放速度使屏幕上顯示的快速運動變得連貫。
2,、色空間轉換功能
由于LED顯示屏的色空間比現(xiàn)行的電視信號的色空間要大得多,，因此，如果在顯示屏中直接用電視視頻的RGB三基色信號去控制LED三基色的發(fā)光,，將產生色偏差,，使得LED顯示出來的圖像與原圖像的顏色有明顯的失真，嚴重影響顯示效果。圖像處理器將NTSC和PAL色彩值轉換為LED色彩值,，從而保證了視頻信號的完美重現(xiàn),。
3、可調的GAMMA校正功能
伽瑪校正可以改善圖像暗區(qū)和亮區(qū),，消除模糊或過渡反差,。伽瑪校正實現(xiàn)了對圖像明暗度的調整，能夠增強圖像的暗區(qū)和亮區(qū)在LED顯示屏上的效果,。
4,、圖像處理技術
針對不同的場合，采用不同的圖像處理技術對顯示屏所要顯示的圖像進行預處理,，用以提高顯示屏的顯示效果,。例如：由于快速運動所引起的圖像不連貫的問題，可采用運動圖像處理技術,，保證了顯示屏平滑運動和最佳圖像,；對角線補償技術檢查視頻圖像的對角線模式，使圖像的邊沿變得平滑,。圖像銳化技術突出了圖像的邊沿,，從而使顯示效果更加清晰流暢。
五,、結論
綜上所述,，提升LED顯示屏的顯示效果，不能單純的由顯示屏的幾個技術指標的高低來決定,，還需要有其它一些關鍵性技術做支撐,。在高端產品技術上，國內企業(yè)與國際上一些知名LED顯示屏生產商還有很大差距,。國內企業(yè)需要加大在關鍵技術上的研發(fā)投入，打破國外關鍵技術的壟斷,，進入高端LED顯示屏市場,，獲得更大的利潤空間。