可消除LED全彩屏垂直拖影的模組掃描方式探討

導讀：本文章將根據理論分析和試驗而得的垂直拖影與刷新率成正比而與色彩均勻度成反比關(guān)系為基礎，提出一種新的掃描模式——以一種動(dòng)態(tài)可調節的掃描方式來(lái)達到兩個(gè)比例對象的均衡點(diǎn)，使其得到最佳的顯示效果，測試結果表明本方案達到了預期設計目標。

隨著(zhù)LED行業(yè)技術(shù)的不斷革新，LED顯示屏的品質(zhì)要求越來(lái)越高，為提高市場(chǎng)競爭力，各廠(chǎng)商逐步推出更高品質(zhì)的產(chǎn)品。而在現有眾多的LED控制系統中，為提高模組色彩均勻度和刷新率，而或多或少在屏幕中留下了垂直拖影的病根。本文章將根據理論分析和試驗而得的垂直拖影與刷新率成正比而與色彩均勻度成反比關(guān)系為基礎，提出一種新的掃描模式——以一種動(dòng)態(tài)可調節的掃描方式來(lái)達到兩個(gè)比例對象的均衡點(diǎn)，使其得到最佳的顯示效果，測試結果表明本方案達到了預期設計目標。

1. 現有模組掃描方式分析

在現有LED亮度控制中，最常用的就是電流控制和驅動(dòng)脈沖占空比控制兩種方式。由于在大屏LED顯示控制系統中的主控制器多為FPGA器件，因此采用驅動(dòng)脈沖占空比的控制方式能更充分的發(fā)揮FPGA的設計能力。而電流控制方式則比較少在該領(lǐng)域中使用。

在脈沖占空比模組掃描方式中，采用灰度位權值點(diǎn)亮控制實(shí)現灰度的方法，即能達到所需的顯示效果，又能在較短的時(shí)間內實(shí)現將一場(chǎng)的視頻數據刷新完畢，以達到高刷新頻率的顯示效果。下面將以12bit灰度位為例來(lái)介紹權值控制的實(shí)現方法。

我們在顯示控制系統中引入“頁(yè)[1]”和“消影時(shí)間[1]”兩個(gè)概念。“頁(yè)”即將每個(gè)視頻幀分成P頁(yè)來(lái)顯示，每頁(yè)顯示時(shí)長(cháng)為頁(yè)周期T。在頁(yè)周期T內利用“消影時(shí)間”來(lái)控制不同灰度位的顯示時(shí)長(cháng)，即以一個(gè)頁(yè)周期內的OE有效時(shí)間長(cháng)度來(lái)控制當前顯示的灰度比特位的權值[2]。下表1.1為不同的灰度位所需要的OE有效及消影時(shí)間關(guān)系。

表1.1 不同灰度位OE有效與消影時(shí)間關(guān)系表

從上表1.1可以看出，11bit的灰度位等級，一幀的數據量需要顯示的時(shí)長(cháng)為38T[3]。對于低位的D0-D7，在38頁(yè)的刷新過(guò)程中僅顯示一次，容易導致低頻幀閃爍，故對這幾位進(jìn)行特殊控制。為此，將低權值的灰度位信息打散在整個(gè)幀顯示過(guò)程中，如表1.2所示。

表1.2 38T灰度位打散方案

根據前面所講的灰度位控制方案，根據表1.2的灰度位掃描順序連續掃描上述的38頁(yè)后即完成一行像素點(diǎn)灰度位的掃描。其他的灰度等級亦可套用上述的刷新控制方案來(lái)實(shí)現模組的灰度控制。

2. 垂直拖影形成分析

根據上一節中的掃描控制方法，雖然能達到控制灰度顯示的效果，但是為了節省成本，在控制系統中，通常需要讓一張的接收卡帶載較大的顯示范圍(如512*256)，則在1/16的動(dòng)態(tài)掃描模式下計算得到的刷新頻率只有60Hz。在此情況下，60Hz的led屏幕的刷新頻率，行頻變換慢，整個(gè)屏幕的色彩均勻度降低，人眼觀(guān)看時(shí)會(huì )有明顯的閃爍感。為了提高觀(guān)看效果，在刷新過(guò)程中，將所有的行掃描1頁(yè)后，再刷新下一頁(yè)的數據，則等效的刷新頻率將為原來(lái)的38倍，即等效刷新頻率為2280Hz，顯示色彩均勻度遠高于前者，人眼觀(guān)看效果好。與此同時(shí)，由于行選擇刷新頻率為前者的38倍，因此垂直拖影的程度也越高，以至于影響到觀(guān)看效果。因此得到在動(dòng)態(tài)掃描的模式下，行掃描變換頻率越高，色彩均勻度越好，等效刷新頻率也越高，但垂直拖影也會(huì )越嚴重的結論，如下圖2.1所示。

圖2.1 黑色背景白色斜線(xiàn)帶垂直拖影圖