提高LED显示屏显示效果的相关技术分析

一、引言

　　近年来，LED全彩显示屏在体育场馆、道路交通、广告宣传、LED租赁屏等方面的应用出现快速增长的趋势。据对LED显示屏产品国际市场概况的预测，当前和未来市场上对LED显示屏产品的采用将会以全彩高画质为主，因此需要在LED大屏幕显示控制技术和新产品设计方面随时把握市场趋势，攻克高端产品的相应技术难关并完成高端新产品的研制。

　　本文结合国内外LED显示屏技术，重点阐述影响LED显示屏显示效果的相关指标及关键技术的发展趋势。

　　二、LED显示屏技术指标的提升

　　LED全彩显示屏的灰度等级、对比度、刷新频率等技术指标的高低直接影响LED全彩显示屏的显示效果。

　　1、灰度等级

　　灰度等级是指LED显示屏单基色亮度中从最暗到最亮之间能区别的亮度级数，租赁LED显示屏的灰度等级越高，颜色越丰富，色彩越艳丽；反之，显示颜色单一，变化简单。灰度等级的提高，能大大提升色彩深度，使得图像色彩的显示层次呈几何数量增加。随着硬件技术的发展，租赁LED显示屏LED灰度等级还会不断的向更高的控制精度发展。

　　2、对比度的提高

　　对比度是影响视觉效果的关键因素之一，一般来说对比度越高，图像越清晰醒目，色彩越鲜明艳丽。高对比度对于图像的清晰度、细节表现、灰度层次表现都有很大帮助。在一些黑白反差较大的文本、视频显示中，高对比度LED显示屏在黑白反差、清晰度、完整性等方面都具有优势。对比度对于动态视频显示效果影响要更大一些，由于动态图像中明暗转换比较快，对比度越高，人的眼睛越容易分辨出这样的转换过程。

　　提高显示屏对比度两种主要方法：

　　(1) 提高LED显示屏亮度

　　LED显示屏亮度在某些场合，并不是越高越好。比如室内显示屏，如果亮度过高，形成光污染，对观察者的视力造成伤害。

　　(2) 降低LED显示表面反射率

　　主要是在LED面板及LED发光管进行特殊工艺处理，降低LED面板反射率，从而提高LED显示屏对比度。

　　3、刷新频率

　　刷新频率是LED显示屏显示内容每秒被重复显示的次数。全彩显示屏刷新频率低，图像会出现闪烁现象，特别是在视频影像设备拍摄时，闪烁现象明显。因此，需要尽可能提高LED显示屏的刷新频率。

　　所以，LED显示屏供应商提高刷新频率是技术发展趋势。

　　三、提高显示屏均匀度技术

　　LED显示屏是由几百万上千万LED像素点组成，由于发光器件本身的离散性，致使显示屏产生亮色度不均匀的现象，严重影响显示屏的显示效果。因此，许多显示屏厂商采用不同的方法提高均匀性。

　　1、LED发光管筛选法

　　为了克服LED发光管的离散性，早期采用筛选办法，使LED发光管的亮度差和色差控制在人眼可以容忍的范围内，该方法造成LED显示屏的器件成本成倍增长，显示效果并不理想。

　　2、一致化校正技术

　　通过精确控制像素的三基色发光二极管的方法，控制像素的亮度和三基色的配色关系，使得显示屏的所有像素亮度和色度保持一致。该技术可以彻底解决LED显示屏亮度、色度不均匀的现象，使显示屏的显示效果有质的飞跃。

　　3、LED显示屏后期均匀性校正方法

　　均匀性校正概括为：出厂校正、维修校正、服务区校正及现场校正。从目前市场需求分析看，现场校正的必要性越来越突出。

　　一般来说，当LED显示屏运行到一定时间，所有的LED发光管都会出现亮度衰减，而且三基色管的衰减曲线不一致。因此，它们的亮度也会较出厂前的亮度有所降低。然而，每个LED发光管光电特性的差异，使它们亮度的下降程度产生偏差。于是，当显示屏使用一段时间后，发光管会出现不同程度的亮度衰减，使得像素之间显示不均匀，从而与最初出厂时的屏幕相比，整个图像会呈现一种粒状显示状态，或整体亮度下降。三基色管衰减曲线不一致使白平衡、色温等发生改变。

　　实际上由于LED发光管的衰减以及环境温度等其它因素的变化，出厂时非常优秀的显示屏性能变差的现象几乎是不可避免的。将已安装好的LED显示屏再拆卸运回工厂进行校正，在工程上是不可实现的。鉴于这些特点，LED显示屏供应商必须进行基于现场的校正，以保证在显示屏的整个生命周期中，始终保持出厂时的显示效果。几种现场校正方法：

　　(1) 根据LED运行时间的校正方法

　　这是一种早期现场校正方法，它是根据跟踪和记录每一个LED模块的运行时间来对显示屏进行现场校准。通过大致计算每个LED的工作时间，测定它们各自的平均亮度衰减，估算出不同的校正水平，然后发送至各个LED模块进行相应的调整。这种方法不需要任何人工输入。然而，这种方法忽略了一种很重要的问题，通过运行时间估算出的LED衰减频率并不适合于各个LED。随着运行时间的增加，LED衰减频率的幅度范围也越来越大，在平均基础上进行的校正使一部分LED接近校正水平，然而却使另一部分LED更加偏离。由于各个模块之间的亮度水平不一样，同时又没有有效的方法去调整这些亮度不匹配的模块，因而，在运行时间不同的模块之间进行均匀度的调整时，会产生一系列的问题，并且最为关键的是，这种方法不能实现像素之间的校准。所以，经过这种校正以后，显示屏给人的整体感觉呈现出马赛克现象，不能很好的改善后期显示屏均匀性问题。

　　(2) 基于现场的一致化校正方法

　　LED显示屏供应商为了彻底改善显示显示屏均匀性的问题，需利用专用采集设备在现场对LED显示屏的每个像素点的光色信息进行快速准确的采集，通过相关算法对每个LED发光管的实际衰减程度进行补偿，从而实现真正意义上的一致化校正，即使对于运行不同时间的LED模块也能实现像素级别的校准。经过校正，使显示屏恢复至刚出厂时的均匀显示效果。

　　现场环境与工厂环境有很大的差别，要快速、准确的将LED显示屏上百万个LED发光管的光色信息采集、校正以及以后的LED显示屏的维修，还有很多技术难题需要解决。

　　四、LED显示屏专用图像处理器

　　随着LED显示屏广泛应用在各种场合，以往单一的PC机控制LED显示屏显示已满足不了用户的需求。LED显示屏专用图像处理器主要包括以下几个功能：

　　1、视频信号转换功能

　　支持VGA、SVGA、XGA格式的数字信号或模拟信号转换成LED显示屏专用视频格式的信号。DV-Link图像处理器的图像效果增强功能，能够将PAL信号转化为每秒50幅图像画面的图像信号，而NTSC信号转化的图像信号达到每秒60幅画面。经过提高的画面播放速度使屏幕上显示的快速运动变得连贯。

　　2、色空间转换功能

　　由于LED显示屏的色空间比现行的电视信号的色空间要大得多，因此，如果在显示屏中直接用电视视频的RGB三基色信号去控制LED三基色的发光，将产生色偏差，使得LED显示出来的图像与原图像的颜色有明显的失真，严重影响显示效果。图像处理器将NTSC和PAL色彩值转换为LED色彩值，从而保证了视频信号的完美重现。

　　3、可调的GAMMA校正功能

　　伽玛校正可以改善图像暗区和亮区，消除模糊或过渡反差。伽玛校正实现了对图像明暗度的调整，能够增强图像的暗区和亮区在LED显示屏上的效果。

　　4、图像处理技术

　　针对不同的场合，采用不同的图像处理技术对显示屏所要显示的图像进行预处理，用以提高显示屏的显示效果。例如：由于快速运动所引起的图像不连贯的问题，可采用运动图像处理技术，保证了显示屏平滑运动和最佳图像；对角线补偿技术检查视频图像的对角线模式，使图像的边沿变得平滑。图像锐化技术突出了图像的边沿，从而使显示效果更加清晰流畅。

　　五、结论

　　综上所述，LED显示屏供应商提升LED显示屏的显示效果，不能单纯的由显示屏的几个技术指标的高低来决定，还需要有其它一些关键性技术做支撑。在高端产品技术上，国内企业与国际上一些知名LED显示屏生产商还有很大差距。国内企业需要加大在关键技术上的研发投入，打破国外关键技术的垄断，进入高端LED显示屏市场，获得更大的利润空间。