高清晰LED顯示控制模型設計分析

1、控制系統的現狀

21世紀，LED大屏幕電子顯示屏向更高亮度、更高耐氣候性、更高的發(fā)光均勻比、更高的可靠性、全色化、多媒體的方向發(fā)展，系統的運行、操作與維護也向集成化、網(wǎng)絡(luò )化、智能化方向發(fā)展。越來(lái)越多的場(chǎng)合需要高分辨率，高顯示質(zhì)量的超大屏幕LED顯示產(chǎn)品。

目前，國內全彩LED顯示屏的控制系統主要采用基于PC機顯卡輸出視頻數據的通信控制系統。系統主要分成發(fā)送板，接收板，掃描板，驅動(dòng)板等幾大板塊，而發(fā)送板采用的接口大多數是DVI數字接口。DVI接口是由1998年9月，在Intel開(kāi)發(fā)者論壇上成立的數字顯示工作小組發(fā)明的一種高速傳輸數字信號的技術(shù)。單連接DVI接口最高傳輸視頻分辨率為1920*768*60Hz視頻數據，該接口只支持RGB單色8bit的色彩深度。并且DVI接口不支持音頻信號的傳輸?？紤]到未來(lái)多媒體的需要，這顯然是個(gè)致命傷。HDMI接口[1]作為DVI接口的取代者，不但解決了高色深的問(wèn)題，還增加了音頻通道，實(shí)現音視頻一根線(xiàn)傳輸的方案，節省系統資源，簡(jiǎn)化布線(xiàn)難度。

2006年6月，HDMI 1.3標準公布，PC顯示卡有10bit色彩的數字視頻輸出接口，但當時(shí)受到WINDOWS XP操作系統的限制，仍然不能大面積普及。2009年10月，微軟發(fā)布WINDOW 7操作系統，支持單色10bit的色彩通道。10bit色彩的處理能力，不僅能大大的提高顯示屏顏色表現的細膩程度，還能提高修正的精度，提高顯示屏的整體顯示質(zhì)量。10bit色彩視頻將會(huì )在不久后的未來(lái)大范圍普及。近期公布的HDMI 1 .4標準的還加入了一條百兆網(wǎng)通道，利用該通道，控制系統和PC機將可通過(guò)一條HDMI線(xiàn)進(jìn)行雙向通信，這將大大節省系統資源。

2、控制系統的模型

傳統的拼接技術(shù)采用顯卡的擴展模式，分立出另一個(gè)通道的視頻數據，其優(yōu)點(diǎn)是不需要前置視頻處理器即可實(shí)現視頻拼接和分割。但由于受到顯卡的限制，分割位置是固定的，不能靈活設置，并且大多數顯卡不能提供4個(gè)以上的視頻接口，不能適應多變的LED大屏幕市場(chǎng)。而且兩個(gè)通道的視頻信號往往不同步，在大屏幕的拼接處就會(huì )出現比較嚴重的視頻撕裂問(wèn)題。綜合上述顯示需求，本文提出一種基于HDMI接口，提供1080p分辨率，10bit色深的LED大屏幕顯示控制系統。該系統模型的基本特點(diǎn)是多區域并行顯示。視頻處理器接收一路HDMI信號或融合2路HDMI信號實(shí)現畫(huà)中畫(huà)，然后分割成4路同時(shí)發(fā)出，在時(shí)序上，4路輸出完全同步，可以解決拼接處視頻撕裂的問(wèn)題。

圖1. 顯示控制系統模型

如圖1示，在這個(gè)顯示控制系統中，PC機通過(guò)HDMI接口，發(fā)送10bit色深，1080p@60Hz的高清視頻給視頻處理器。視頻處理器應用視頻分割功能，將1080p@60Hz的視頻源分割為4塊1024*768*60Hz的標準視頻信號，如圖2所示，紅色，藍色，黃色和綠色區域為4塊分割后的顯示區域，中間黑色為1080p分辨率的圖像，對于超過(guò)此范圍的像素點(diǎn)，用以0標記，保證輸出分辨率在1024x768，這樣將有利于發(fā)送卡接收處理信號。4塊發(fā)送卡通過(guò)8根千兆網(wǎng)線(xiàn)發(fā)送給遠端的LED大屏幕，將4塊1024*768*60Hz的大屏幕拼接為1塊2048*1536*60Hz 的大屏幕。

圖2. 1080p@60Hz視頻分割此方案的優(yōu)點(diǎn)是將1幅圖像分割成4個(gè)獨立區域顯示，每個(gè)區域受到PC機的控制，方便進(jìn)行多視頻之間的切換以及畫(huà)中畫(huà)功能。同時(shí)較高的分辨率和色彩深度不僅能為用戶(hù)提供良好的視覺(jué)享受，對于后端的校正處理也提供了更大的利用空間。

3、控制系統的實(shí)現

3.1視頻處理器