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智慧城市熱潮下 小間距LED顯示屏的發展機遇
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近年來，隨著信息技術的不斷發展，信息化應用水平的不斷提升，智慧城市的理念應運而生，并日漸成為城市發展的動向，并得到了政策及產業層面的大力支持。建設智慧城市，不僅是實現城市可持續發展的必需，也是響應信息技術發展的需要，更是提升我國綜合競爭力的戰略選擇。
    近年來，隨著信息技術的不斷發展，信息化應用水平的不斷提升，智慧城市的理念應運而生，并日漸成為城市發展的動向，并得到了政策及產業層面的大力支持。建 設智慧城市，不僅是實現城市可持續發展的必需，也是響應信息技術發展的需要，更是提升我國綜合競爭力的戰略選擇。
    構建新形勢下、有生機的智慧城市模型，需要充分地利用信息化手段，整合、優化城市中的各種系統，為傳統行業領域插上“智慧”的翅膀，從而打造更加美好的城市。這在一定程度上，也是我國所倡導的“互聯網+雙創”發展理念的體現。
    智慧城市建設包含城市生活的方方面面，例如交通、安防、能源、醫療、教育等等，因此也將為信息化技術的運用帶來更加誘人的應用前景，其中，小間距LED顯示屏技術的運用被諸多業內人士看好。
    近年來在室內應用領域表現不俗的小間距LED，以其無拼縫、色彩佳、運用靈活、節能環保等優勢逐漸在以指揮控制中心為代表的傳統大屏項目領域嶄露頭角，并在演播室、*、會議室、展廳等領域涉足。
    智慧城市的建設，目標是要實現更加智能、高效的城市管理方式，這其中，對城市各系統實時狀況的及時掌握成為諸多行業部門的*手段，以大屏幕監控系統為核心的指揮中心、調度室的重要性自不必說。
甘孜*局小間距LED屏項目
    *，小間距LED屏“入室”的優勢領域正是指揮調度中心，在該領域積累了不少應用案例。例如，助力衛星發射中心對航天器發射過程進行全程監控，助力交通指揮中心對轄區車輛進行管理等。隨著技術的升級和價格的不斷降低，小間距LED屏也將享受到更多智慧城市
    此外，戶外小間距LED屏的興起也具有不可忽視的重要地位。以智慧路燈的運用為代表，戶外小間距LED具有亮度高、可靠性好、形狀定制靈活等諸多優勢，因 此被諸多LED顯示屏廠商集成在了智慧路燈產品中。其畫面細膩，可滿足近距離觀看所需，因此不僅可以用于發布城市管理信息、緊急情況通知等等，還可以在空 閑時被用作廣告信息的發布平臺，為智慧城市的運營創收。
    目前，我國的智慧城市試點已達290個，隨著有中國特色新型城市化建設的推進，“智慧”理念將進一步向城市生活的方方面面滲透，將為承載著信息高效溝通核心任務的大屏顯示技術創造更多商機，這也將成為小間距LED屏的“用武之地”。
  裸眼 3D 顯示技術是指將原有 3D 信號流通過硬件控制分離出左右眼信號，然后應用雙目視差原理，不用佩戴眼鏡和頭盔就可以直接呈現立體效果的一種顯示技術
    裸眼 3D 顯示技術是指將原有 3D 信號流通過硬件控制分離出左右眼信號，然后應用雙目視差原理，不用佩戴眼鏡和頭盔就可以直接呈現立體效果的一種顯示技術。
    目前流行的幾種 3D 技術都是需要額外佩戴觀看用具，通過觀看用具區分出左右眼不同畫面， 從而得到觀賞 3D 的效果。 觀看用具主要有眼鏡和頭盔兩種，長時間佩戴會讓人覺得疲憊和頭疼， 特別是對于需要佩戴近視眼鏡的人而言以這種方式觀看 3D 視頻，負擔更重。 裸眼 3D 的出現解決了這一問題。
    目前市場上出現的裸眼 3D 大都以液晶顯示器為載體 ，但是 LCD 想要做成大尺寸 ，造價高難度大。 近年來，大屏幕顯示系統發展迅猛，其中效果的應用范圍zui廣泛的當屬 LED顯示系統。 本文旨在解決用大屏幕 LED 顯示屏來播放裸眼 3D 視頻的問題。
    LED 顯示屏由陣列排布的 LED 芯片組成，其顯示的畫面由 PC 機傳送過來，可以顯示視頻，音頻等文件。 傳統的 LED顯示屏播放系統主要由 PC 機，插在計算機總線插槽上的通訊卡，LED 控制接口芯片，譯碼驅動電路等組成。 其工作原理是將 PC 機作為上位機，將 LED 大屏幕上要顯示的多媒體信息及其控制信息由插在計算機總線插槽上的通訊卡截取，再經由通訊電纜傳到 LED 顯示屏控制器上，經過視頻控制器實時完成數據處理并傳送到行、列驅動電路，從而產生行列時序和灰度信號對 LED 顯示屏進行顯示控制。
    對于裸眼 3D 視頻的播放，傳統的 LED 顯示屏播放系統不再適用。 3D LED 顯示屏需要同時承載區分的左右眼信號，也就是意味著 3D 視頻信號從 PC 機傳出后，必須能夠解碼成左右眼信號。 通過解碼系統出來的信號，并不一定能保證同步，需要進行信號的采集和處理，來保證左右眼信息的同步，zui終將左右眼信號傳輸到 LED 控制器來實現 LED 顯示屏的3D 播放。 為了優化 3D 效果 ，采用多視區播放系統 ，使得 3D效果的觀察更加平滑。
    1  設計方案
    1.1  總體設計方案
    多視區裸眼 3D 的播放系統由視頻解碼系統和視頻顯示系統兩部分組成。 整體設計方案如圖 1 所示。
    3D 片源的信息流模擬信號通過上位機電腦輸出后 ，產生數字 DVI 信號。 數字信號經過視頻解碼系統輸出左右眼信號，信號經過視頻顯示模塊的處理后加載到 LED 屏上，通過雙目視差原理，觀看者便可以看到 3D 效果。
    視頻解碼系統和視頻顯示系統的功能如下：
    1）視頻解碼系統 ：上位機通過顯卡直接輸出 3D 視頻的DVI 信號 ，而后將信號高速緩存并采用視頻分離芯片將左右眼圖像信號分離， 通過高速視頻無損時鐘同步分割技術，同步輸出雙通道的 LVDS 信號。 實現數據的高速率，低噪聲，遠距離，高準確度的傳輸[3]。
    2）視頻顯示系統 ：將雙通道的 LVDS 信號轉換為全數字輸出的 DVI-D 信號，數字信號通過分頻器分別將左眼信號分成 N 路（由于是多視區路數可以設定）同時將右眼信號分成N路，通過網卡發送到同步 LED 控制系統，可對 LED 顯示屏進行高精度逐點亮度校正，實現高刷新率、高灰度和高亮度控制。
    1.2視頻解碼系統設計方案
    視頻解碼單元基于 FPGA 技術，采用 SDRAM 作為數據圖像的緩存器，對立體視頻的像素數據進行分割存儲和同步輸出如圖 2 所示。
    視頻處理模塊由 FPGA 完成，按照畫面分割的要求，對數字立體視頻數據進行提取，分割存儲和同步輸出處理。 通過對視頻的處理得到左右眼視頻圖像數據，通過 FIFO 時鐘同步模塊的控制按照一定的時序同步輸出左右眼影像[4]。 硬件部分采用 Altera CycloneⅡ系列的 EP2C 35F484C8 作為主控芯片，對視頻數據進行提取、分割和同步輸出等視頻處理。 采用的 4 片 SDRAM 的型號為 MT48LC4M3282。 作為左右眼影像存儲模塊，共有 4 片 SDRAM 分成兩組，每組中一片用于左眼影像緩存，另一片用于右眼圖像緩存，兩組之間進行乒乓操作，即一組進行對一幀圖像的讀操作時，另一組進行對下一幀圖像寫操作 [5]。 左右眼信號分離輸出后，通過輸出模塊如圖3 所示，發出視頻顯示單元所需的 LVDS 信號
    將左眼輸出的 DVI 信號過渡存儲在寫數據緩沖模塊，然后數據位數轉換模塊轉換寫數據緩沖模塊存儲的數據的位數大小以符合 SDRAM 的標準。 將數據存入 SDRAM 控制器后再通過讀數據緩沖模塊將 SDRAM 的數據轉換成 3D 影像所需要的 LVDS 信號，發送到 LVDS 發生器。 各模塊的功能通過 FPGA 的控制來實現。 寫數據緩沖模塊主要用于實現時鐘域的有效過渡，兩塊 FPGA 時鐘可能會不同步，必須寫進去再讀出來實現時鐘的過渡。 讀數據緩沖模塊主要用來緩沖分割后的左右眼視頻信號，轉換成 LVDS 信號，發送給 LVDS 發生器。
    1.3視頻顯示系統設計方案
    視頻顯示單元包括兩路信號傳遞線，分別是右眼信號傳遞線和左眼信號傳遞線，每路信號傳遞線都包括依次信號連接的信號轉換器、信號分頻器、LED 控制器和外部接口，該兩路信號傳遞線接收由視頻解碼單元輸出的兩路 LVDS 信號。系統結構如圖 4 所示。
    目前設置播放系統為雙視區播放系統，所以原有的左右眼 LVDS 信號通過信號轉換器轉換為 DVI-D 信號，通過分頻器分為兩路。 分路后的 DVI-D 信號通過 LED 控制器，控制LED顯示屏的點亮[6]。
    2實驗結果分析
    在設計觀察距離，用分布光度計對 LED 屏進行了光強分布測試，分別采用單視區播放系統和雙視區播放系統的控制。通過數據分析可以明顯的看出，采用雙視區播放系統，視區更密集。
    2.1 單視區播放系統
    對采用單視區播放系統的LED屏進行紅光綠光藍光，的光照測試，通過光照測試的數據來反映視區的分布。測試結果如圖 5 所示。
    測試結果 ，可以反映出在單視區播放系統的情況下，紅綠藍（RGB）的視區分布密集 程度 。
    2.2 雙視區播放系統
    同樣對采用雙視區播放系統的LED屏進行紅光 ，綠光，藍光，白光的光強分布測試，測試結果如圖6 所示。
集控室大屏幕采用小間距LED顯示屏可行性探
    小間距LED顯示屏 集控室大屏幕 室內
    隨著LED顯示屏技術的發展，小間距LED顯示屏產品已逐漸成熟，已經開始廣泛應用于室內廣告牌、會議中心等環境，并且 由于能夠實現*無縫的任意面積顯示的特性而呈現出了取代LCD拼接屏和DLP拼接屏的趨勢，但其是否適用于發電廠集控室作為監 控大屏幕、是否適合運行人員*觀看等問題尚未得到普遍性結論。現通過調研體驗和中國計量*的測量結果對該問題進行分析、 說明。
    隨著LED顯示技術的發展，LED顯示屏的戶外應用越來越廣泛，而小間距LED顯示屏的產生則使其作為室內顯示設備的優勢逐步突顯出來。據了解， 其在軍事、交通、能源等行業已有會議中心、安保監控等大量室內應用案例，但作為發電廠集控室監控大屏幕尚未有投運案例，小間距LED顯示屏能否滿足此環境 的應用需求，本文將予以初探。
    1 用于集控室大屏幕的優勢
    1.1 畫面完整性
    小間距LED顯示屏的畫面完整性無疑是它zui大的優勢之一。作為發電廠的集控室大屏幕主要功能是顯示電廠各系統的過程畫面、汽包水位工業電視和生產區域重要 設備、通道的工業視頻畫面，不僅便于運行人員對重要數據、重要過程的監督，也為各級在現場掌握機組運行狀態、指揮應急工作起到了很大的輔助作用。小間 距LED顯示屏*無拼縫的效果，完好地還原了畫面，避免了拼縫對機組過程畫面中線條和數據的遮蓋、截斷等問題，從而也避免了因此出現的錯誤判斷和指揮等 更嚴重的問題。
    1.2 較小的安裝空間
    小間距LED顯示單元的厚度一般不超過100 mm，對安裝空間要求比較低，僅需要800 mm的安裝、檢修空間，有效節約了占地面積，提高了集控室面積的利用率。而90 kg/m2左右的荷載對于建筑物樓板、孔洞的載荷影響很小，特別適合原有集控室的改造項目，一般不會超過原有樓板和基礎的設計載荷，從而使改造項目的實施 過程得以簡化。
    1.3 維護費用低
    *，由于小間距LED顯示屏更換的zui小顯示單元的面積小，甚至可以對LED燈逐一更換，盡量使發生維護工作的面積縮到了zui小，因此，相應降低了發生一次維護工作投入的備

品備件費用。
    第二，由于小間距LED顯示屏的顯示單元面積小、質量輕、操作相對簡單，維護工作所需的人員數量不是很多，并且一般不需要使用更大的機械輔助，因此，有效減少了發生一
維護工作所投入的人工和設備費用。
    1.4 提高工作環境質量
    突出的畫面顯示效果在合適的觀看距離和合適的屏幕亮度的前提下無疑大大提升了觀看者的舒適度。LED燈本身的低功耗、低散熱和無風扇設計，降低了對環境溫度的影響，減少了噪音的產生，為運行人員提供了較好的工作環境。
    2 用于集控室大屏幕的疑慮
    基于LED燈高亮度的特性和對其準3以上間距產品應用于戶外廣告牌和室內歡迎屏等情況的了解， 難免會對其是否適用于24h工作制的電廠集控室大屏幕產生疑慮。
    2.1 是否適合室內近距離觀看
    LED燈具備的高亮度特性和優良的防護能力，使其在戶外廣告牌上占據著無法替代的*，特別是達到了戶外強光線環境和遠距離觀看時其他類型屏幕達到不 了的清晰效果。但是一旦用于室內環境這兩點優勢*變成了劣勢，準3以上間距的LED顯示產品近距離觀看分辨率非常低，幾乎無法分辨顯示的內容，而且高亮 度也會使近距離觀看時感覺非常刺眼，那么小間距LED顯示屏能否適用于室內觀看呢？ 通過對間距小于等于2.5 mm的LED屏的實物觀感體驗，證實小間距LED顯示屏是適合于室內近距離觀看的。那么，它是怎么解決高亮度和分辨率差的問題的呢？ 首先，自從把LED屏室內應用作為研究方向以來，隨著LED燈本身工藝技術的提高發光面積越來越小，隨著加工工藝的精細化燈與燈之間的間距已經從2.5 mm逐步縮小到了0.7 mm，因此，分辨率的問題得以突破性解決。
    雖然與液晶顯示器的細膩程度*，但是，觀看距離在3m上時， 小間距LED顯示屏的總體表現已經能夠滿足感觀需求。在5 m的觀看距離處，間距1.6 mm和1.9 mm的LED顯示屏播放4K片源的清晰度*可以達到4K的高清效果。其次，用于室內觀看的LED顯示屏的亮度調整到標準亮度的15%～25%時，在室內 一般照明環境下，人眼的觀看舒適度會大大提升。特別是純墨色的屏幕在播放黑底的片源、觀看距離為25 cm時，人眼觀感不會有任何不舒適感。盡管小間距LED顯示屏在室內已經有非常好的表現，但LED燈顯示白色時弱點仍然比較突出。由于LED顯示屏有較高 的對比度，同一塊純墨色屏幕在顯示黑白色對比畫面時， 明顯可以感覺到白色部分分辨率降低并且有炫目感， 這種情況下只能通過進一步降低亮度來增強觀看的舒適度。
    2.2 對人眼是否存在*性傷害
    高分辨率大尺寸LED點陣彩色顯示屏因其*的高亮度、廣色域、高對比度等優勢在眾多場合受到了人們的青睞。同時，該類顯示屏對人眼的光生物安全性問題也受到了人們的重視。
    現行標準，從視網膜藍光危害和熱危害兩個方面，對LED顯示屏的光生物安全性進行了測量，并選取了等離子電視和液晶電視樣機作為對比。測試結論表明， 在同樣的亮度和白場條件下，在藍光波段，雖然LED顯示屏的峰值亮度比其他兩種樣品要高，但其窄波段的特點使其加權積分后所得的視網膜危害指數并不高于等 離子電視和液晶電視，三種不同顯示屏視網膜光生物安全測量數據沒有顯著差異，三臺樣品中，LED顯示屏的測量結果甚至優于其他兩種顯示屏
    2.3 投資成本是否過高
    在相同顯示面積的前提下，1.6 mm間距LED屏的造價大概是55吋DID液晶拼接屏的1.3倍，與LED背光源DLP的造價相當，但是，由于LED顯示屏在壽命長上的突出表現，一般小 間距LED顯示屏的壽命是DID液晶拼接屏和DLP拼接屏的1.8～2倍，那么按10年的使用周期考慮，其他兩種屏幕在6年左右時就已經到達使用壽命，可 能會出現大面積的黑屏或投影機亮度嚴重衰減的現象，一般需要二次投資才能延續顯示功能。因此，按10年使用周期考慮，小間距LED屏的投資成本并不高于其 他類型的顯示屏，甚至還處于一個較低的狀態。
    3 結語
    通過對小間距LED顯示屏各類產品的了解以及對展品感觀和用戶反饋的調研，從感觀上判斷小間距LED顯示屏應用于集控室大屏幕完*夠勝任，并有著非常突 出的顯示效果。尤其是在圖文畫面以黑色或深色為底色的條件下，顯示效果尤為突出，并且功耗更低，壽命更長。中國計量科學研究院的測量試驗結果表明，小間距 LED顯示屏對視網膜的危害并不高于其他類型的顯示屏。任何顯示屏*觀看對人眼都有可能造成*性損傷，因此，無論采用什么形式的顯示屏，運行人員都要 注意用眼衛生，養成良好的用眼習慣，勞逸結合，自覺、主動地保護
好視力。
    從測試結果可以看出在60到80度范圍內，采用雙視區播放系統，視區分布的密集程度密集 。
3 結論
    文中提出了一種雙視區播放系統的解決方案，能夠讓觀看效果更加平滑，避免視覺黑區。 本文成功實現了雙視區播放系統控制LED進行3D效果 的顯 示 。 采用時鐘 同步無損技術分離原視頻流中的左右眼信號，而后分頻并進行同步播放。 目前的控制系統是將兩個視區復制以同樣的信息，未來在戶外LED屏分辨率提高的情況下，可以分別控制視區，在不同的角度可以看不同的視頻源。實現真正意義 上的雙視區。