高清晰LED顯示控制模型設(shè)計(jì)分析

1、控制系統(tǒng)的現(xiàn)狀

21世紀(jì)，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(tǒng)的運(yùn)行、操作與維護(hù)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(guó)內(nèi)全彩LED顯示屏的控制系統(tǒng)主要采用基于PC機(jī)顯卡輸出視頻數(shù)據(jù)的通信控制系統(tǒng)。系統(tǒng)主要分成發(fā)送板，接收板，掃描板，驅(qū)動(dòng)板等幾大板塊，而發(fā)送板采用的接口大多數(shù)是DVI數(shù)字接口。DVI接口是由1998年9月，在Intel開發(fā)者論壇上成立的數(shù)字顯示工作小組發(fā)明的一種高速傳輸數(shù)字信號(hào)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(shù)據(jù)，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(hào)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題，還增加了音頻通道，實(shí)現(xiàn)音視頻一根線傳輸?shù)姆桨福?jié)省系統(tǒng)資源，簡(jiǎn)化布線難度。

2006年6月，HDMI 1.3標(biāo)準(zhǔn)公布，PC顯示卡有10bit色彩的數(shù)字視頻輸出接口，但當(dāng)時(shí)受到WINDOWS XP操作系統(tǒng)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(tǒng)，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(xiàn)的細(xì)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(biāo)準(zhǔn)的還加入了一條百兆網(wǎng)通道，利用該通道，控制系統(tǒng)和PC機(jī)將可通過(guò)一條HDMI線進(jìn)行雙向通信，這將大大節(jié)省系統(tǒng)資源。

2、控制系統(tǒng)的模型

傳統(tǒng)的拼接技術(shù)采用顯卡的擴(kuò)展模式，分立出另一個(gè)通道的視頻數(shù)據(jù)，其優(yōu)點(diǎn)是不需要前置視頻處理器即可實(shí)現(xiàn)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(shè)置，并且大多數(shù)顯卡不能提供4個(gè)以上的視頻接口，不能適應(yīng)多變的LED大屏幕市場(chǎng)。而且兩個(gè)通道的視頻信號(hào)往往不同步，在大屏幕的拼接處就會(huì)出現(xiàn)比較嚴(yán)重的視頻撕裂問題。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(tǒng)。該系統(tǒng)模型的基本特點(diǎn)是多區(qū)域并行顯示。視頻處理器接收一路HDMI信號(hào)或融合2路HDMI信號(hào)實(shí)現(xiàn)畫中畫，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題。

圖1. 顯示控制系統(tǒng)模型

如圖1示，在這個(gè)顯示控制系統(tǒng)中，PC機(jī)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(yīng)用視頻分割功能，將1080p@60Hz的視頻源分割為4塊1024*768*60Hz的標(biāo)準(zhǔn)視頻信號(hào)，如圖2所示，紅色，藍(lán)色，黃色和綠色區(qū)域?yàn)?塊分割后的顯示區(qū)域，中間黑色為1080p分辨率的圖像，對(duì)于超過(guò)此范圍的像素點(diǎn)，用以0標(biāo)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(hào)。4塊發(fā)送卡通過(guò)8根千兆網(wǎng)線發(fā)送給遠(yuǎn)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(dú)立區(qū)域顯示，每個(gè)區(qū)域受到PC機(jī)的控制，方便進(jìn)行多視頻之間的切換以及畫中畫功能。同時(shí)較高的分辨率和色彩深度不僅能為用戶提供良好的視覺享受，對(duì)于后端的校正處理也提供了更大的利用空間。

3、控制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

3.1視頻處理器