CN102087831A - 一种用于体立体显示的超高刷新率led视频装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于体立体显示的超高刷新率LED视频装置，包括以下部分：第一部分，LED灯的亮度控制实现：显示屏的每个像素由红、绿、蓝3种颜色LED灯混合组成，每种颜色的LED灯都需要独立的PWM驱动；第二部分，用于体立体显示的超高刷新率LED视频装置硬件实现：实现出用于体立体显示的超高刷新率LED视频装置的硬件架构及各种接口；第三部分，用于体立体显示的超高刷新率LED视频装置的扫描控制模块的FPGA实现。体立体显示的实现：立体图像需要分割成若干层平面图像，然后再进行重建显示。由于将立体图像分割为多幅图像，因此显示的整体刷新率要求便大大提高。本发明最主要的特征是超高的刷新率，其刷新频率可以达到20kHz以上，以实现立体显示要求的超高刷新率。本发明提出了一种基于FPGA的用于体立体显示的超高刷新率LED视频装置实现方法。该装置不仅结构灵活、性能优越，画面清晰度、流畅度高，不会出现拖尾、留影等现象，而且可以满足立体显示的超高刷新率的要求。
Description
技术领域
本发明涉及视频数据处理和嵌入式领域，特别是一种用于体立体显示的超高刷新率LED视频装置。
背景技术
LED显示屏是上世纪80年代后期在全球迅速发展起来的新型显示产品，以可靠性高、亮度高、使用寿命长、环境适应能力强、性价比高、功耗小、耐冲击、性能稳定等特点，迅速成长为平板显示的主流产品。LED显示屏的最大特点其制造不受面积限制，可达几十甚至几百平方米以上，应用于室内/室外的各种公共场合显示文字、图形、图像、动画、视频图像等各种信息，具有较强的广告渲染力和震撼力。然而要达到高档显示屏的需求，就要有高的刷新率，使LED显示屏能流畅无闪烁地播放画面。目前，市场上平板电视刷新率分为几个档次：一般为100Hz、120Hz，稍高一点儿的有200Hz，最高的达到了600Hz。
一般而言，图像的刷新率达到50～60Hz即可，刷新率高于60Hz之后，人眼基本上看不出区别，我们之所以发明超高刷新率的显示装置，因为它有其特殊的应用，它可以利用在立体显示中，由于立体图像的显示需要分层，将立体图像分成若干层，每幅图像都要显示组成立体图像，因此就要有超高的刷新率。
发明内容
发明目的：本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种用于体立体显示的超高刷新率LED视频装置，其整体刷新频率可以达到20kHz，甚至更高，从而使LED显示画面清晰度、流畅度高，不会出现拖尾、留影等现象，使LED显示屏能流畅无闪烁地播放画面，我们可以将此发明用在立体图像的显示中，因为立体图像的显示需要分层，将体立体图像切割为N幅平面图像，得到的N幅平面图像重建为体立体图像进行显示，体立体显示的超高刷新率LED视频装置要由N幅LED显示装置组合而成，整体刷新率为单个刷新率的N倍。例如立体图像需要分为80层，也就是每幅立体图像需要分解为80幅二维图像，假设立体图像的刷新率需要100Hz，则二维图像的整体的刷新率要达到8000Hz，因此目前普通的LED显示装置无法满足如此高的刷新要求。
为了解决上述技术问题，本发明公开了一种用于体立体显示的超高刷新率LED视频装置，包括以下部分：
第一部分，LED灯的亮度控制实现：显示屏的每个像素由红、绿、蓝3种颜色LED灯混合组成，每种颜色的LED灯都需要独立的PWM驱动；
第二部分，用于体立体显示的超高刷新率LED视频装置硬件实现：实现出用于体立体显示的超高刷新率LED视频装置的硬件架构及各种接口；
第三部分，用于体立体显示的超高刷新率LED视频装置的扫描控制模块的FPGA实现。
本发明中，优选地，所述第一部分包括以下步骤：
步骤(11)，LED显示采用RGB真彩体系，每个像素含有RGB三个分量；
步骤(12)，像素灰度采用控制LED的点亮时间来实现，也就是采用PWM控制；
步骤(13)，显示屏的每个像素三个RGB分量分别需要8bit宽度的灰度数据并保存在PWM寄存中。
本发明中，优选地，所述第二部分包括以下步骤：
步骤(21)，首先确定此装置采用积木结构，必须把规模较小的LED点阵实现成独立模块，因为芯片引出脚数量的限制，每个芯片所能点亮驱动的LED灯数量是有限的；
步骤(22)，确定此显示装置的屏幕大小，选取合适的驱动芯片；
步骤(23)，实现出用于体立体显示的超高刷新率LED视频装置的硬件架构及各种接口。
本发明中，优选地，所述第三部分包括以下步骤：
步骤(31)，LED扫描控制器的功能是接收视频信号源数据并存入帧缓冲；
步骤(32)，从视频数据中提取出行同步，场同步信号以及每帧图像数据；
步骤(33)，根据要求的刷新率的要求，计算出PWM信号的频率；
步骤(34)，通过FPGA生成所需PWM频率，根据每帧的图像数据中的每个像素的RGB分量分别生成超高频率PWM信号；
步骤(35)，将生成的PWM信号以及各种控制信号输出至用于体立体显示的超高刷新率LED视频装置。
本发明的原理是利用FPGA芯片的超高频率以实现生成超高频率的PWM信号，每帧图像的周期大大减小，从而实现了超高的刷新率。
有益效果：本发明不仅结构灵活、性能优越，而且可以使LED显示器画面清晰度、流畅度高，不会出现拖尾、留影等现象。本发明方法可以用在高端平板电视，要求超高流畅度视频显示方面有重要的应用前景，但是本发明的最重要的应用在体立体显示上，可以很好的满足体立体显示所需要的超高刷新率。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明做更进一步的具体说明，本发明的上述和/或其他方面的优点将会变得更加清楚。
图1是用于体立体显示的超高刷新率LED视频装置的硬件架构的***框图。
图2是PWM恒流驱动控制方式的示意图。
图3是LED驱动接口电路的示意图
图4本发明方法简化流程图。
具体实施方式：
本发明硬件部分由LED显示屏，驱动电路以及FPGA组成，如图1所示。
如图3所示，本发明公开了一种用于体立体显示的超高刷新率LED视频装置，包括以下部分：
第一部分，LED灯的亮度控制实现：显示屏的每个像素由红、绿、蓝3种颜色LED灯混合组成，每种颜色的LED灯都需要独立的PWM驱动；
所述第一部分包括以下步骤：步骤11，LED显示采用RGB真彩体系，每个像素含有RGB三个分量；步骤12，像素灰度采用控制LED的点亮时间来实现，也就是采用PWM控制；步骤13，显示屏的每个像素三个RGB分量分别需要8bit宽度的灰度数据并保存在PWM寄存中。
步骤11，LED显示采用RGB真彩体系，每个像素含有RGB三个分量；
步骤12，像素灰度采用控制LED的点亮时间来实现，也就是采用PWM控制；
对于多级灰度显示，亮暗均匀度有严格要求，LED灯电流必须为可设定大小的恒流驱动。多级灰度控制采用脉宽调制方式实现。PWM恒流驱动控制方式如图2所示。
步骤13，显示屏的每个像素三个RGB分量分别需要8bit宽度的灰度数据并保存在PWM寄存中。
第二部分，用于体立体显示的超高刷新率LED视频装置硬件实现：实现出用于体立体显示的超高刷新率LED视频装置的硬件架构及各种接口；
所述第二部分包括以下步骤：步骤21，首先确定此装置采用积木结构，必须把规模较小的LED点阵实现成独立模块，因为芯片引出脚数量的限制，每个芯片所能点亮驱动的LED灯数量是有限的；步骤22，确定此显示装置的屏幕大小，选取合适的驱动芯片；步骤23，实现出用于体立体显示的超高刷新率LED视频装置的硬件架构及各种接口。
步骤21，首先确定此装置采用积木结构，必须把规模较小的LED点阵实现成独立模块，因为芯片引出脚数量的限制，每个芯片所能点亮驱动的LED灯数量是有限的；
步骤22，确定此显示装置的屏幕大小，选取合适的驱动芯片；这里以选取驱动芯片有美国TI公司的TLC5941串行接口芯片为例。
步骤23，实现出用于体立体显示的超高刷新率LED视频装置的硬件架构及各种接口。
若采用TLC5941驱动8*8灰度显示模块，则需要12片级联，每个PWM控制的恒流输出端(如01)连接1个LED灯，可设定为8bit模式，对应256灰度等级，芯片级联及接口见图2，其中SINa为串行输入，SOa为串行输出，XTL、SCLK、BLANK、GSCLK分别对应帧同步、数据位同步时钟、输出禁止、PWM输入时钟。
图2所示的8*8LED模块，设定为8bit模式时，则每模块需12片TLC5941级联，每帧数据为1536bit，假设帧刷新频率为20000帧/s，考虑帧间隙，则串行数据传输速率必须大于32Mbit/s。
因此对于大块的LED显示屏我们可以采取分块的方式。
第三部分，用于体立体显示的超高刷新率LED视频装置的扫描控制模块的FPGA实现。
所述第三部分包括以下步骤：步骤31，LED扫描控制器的功能是接收视频信号源数据并存入帧缓冲；步骤32，从视频数据中提取出行同步，场同步信号以及每帧图像数据；步骤33，根据要求的刷新率的要求，计算出PWM信号的频率；步骤34，根据每帧的图像数据中的每个像素的RGB分量分别生成超高频率PWM信号；步骤35，将生成的PWM信号输出至用于体立体显示的超高刷新率LED视频装置。
步骤31，LED扫描控制器的功能是接收视频信号源数据并存入帧缓冲；
步骤32，从视频数据中提取出行同步，场同步信号以及每帧图像数据；
步骤33，根据要求的刷新率的要求，计算出PWM信号的频率；
步骤34，通过FPGA生成所需PWM频率，根据每帧的图像数据中的每个像素的RGB分量分别生成超高频率PWM信号；
步骤35，将生成的PWM信号以及各种控制信号输出至用于体立体显示的超高刷新率LED视频装置。
本发明提供了一种用于体立体显示的超高刷新率LED视频装置的思路及方法，本发明主要应用在体立体显示上面，可以很好的满足体立体显示所需要的超高刷新率。具体实现该技术方案的方法和途径很多，以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。本实施例中未明确的各组成部分均可用现有技术加以实现。
Claims (4)
1.本发明公开了一种用于体立体显示的超高刷新率LED视频装置，其特征在于，包括以下部分：
第一部分，LED灯的亮度控制实现：显示屏的每个像素由红、绿、蓝3种颜色LED灯混合组成，每种颜色的LED灯都需要独立的PWM驱动；
第二部分，用于体立体显示的超高刷新率LED视频装置硬件实现：实现出用于体立体显示的超高刷新率LED视频装置的硬件架构及各种接口；
第三部分，用于体立体显示的超高刷新率LED视频装置的扫描控制模块的FPGA实现。
2.根据权利要求1所述的一种用于体立体显示的超高刷新率LED视频装置，其特征在于，所述第一部分包括以下步骤：
步骤(11)，LED显示采用RGB真彩体系，每个像素含有RGB三个分量；
步骤(12)，像素灰度采用控制LED的点亮时间来实现，也就是采用PWM控制；
步骤(13)，显示屏的每个像素三个RGB分量分别需要8bit宽度的灰度数据并保存在PWM寄存中。
3.根据权利要求2所述的一种用于体立体显示的超高刷新率LED视频装置，其特征在于，所述第二部分包括以下步骤：
步骤(21)，首先确定此装置采用积木结构，必须把规模较小的LED点阵实现成独立模块，因为芯片引出脚数量的限制，每个芯片所能点亮驱动的LED灯数量是有限的；
步骤(22)，确定此显示装置的屏幕大小，选取合适的驱动芯片；
步骤(23)，实现出用于体立体显示的超高刷新率LED视频装置的硬件架构及各种接口。
4.根据权利要求3所述的一种用于体立体显示的超高刷新率LED视频装置，其特征在于，所述第三部分包括以下步骤：
步骤(31)，LED扫描控制器的功能是接收视频信号源数据并存入帧缓冲；
步骤(32)，从视频数据中提取出行同步，场同步信号以及每帧图像数据；
步骤(33)，根据要求的刷新率的要求，计算出PWM信号的频率；
步骤(34)，通过FPGA生成所需PWM频率，根据每帧的图像数据中的每个像素的RGB分量分别生成超高频率PWM信号；
步骤(35)，将生成的PWM信号以及各种控制信号输出至用于体立体显示的超高刷新率LED视频装置。
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