逐點校正技術(shù)組成
編輯:新雨 [ 2011-3-2 9:58:55 ] 文章來源:LED大屏網(wǎng)
內(nèi)容導(dǎo)航:
第1頁:逐點校正技術(shù)概念源起
第2頁:逐點校正技術(shù)組成
第3頁:逐點校正后的顯示屏維護
第4頁:逐點校正技術(shù)的未來發(fā)展趨勢
第5頁:束語
逐點校正技術(shù)組成
從上面的定義可以看到,逐點校正技術(shù)可以分解為以下四個部分:
1) 原始數(shù)據(jù)采集;2)校正數(shù)據(jù)生成;3)驅(qū)動控制;4)采集系統(tǒng)與控制系統(tǒng)的結(jié)合;
以下就這四個方面分別進行分析闡述。
原始數(shù)據(jù)采集
原始數(shù)據(jù)采集是逐點校正的第一步,是最基礎(chǔ)的一步,也是發(fā)展最緩慢艱難的一步。按照采集參數(shù)看,可分為亮度數(shù)據(jù)和色度數(shù)據(jù)兩種;按照采集對象分,可分為模塊級采集,箱體級采集與全屏分區(qū)域采集;按照采集環(huán)境分,可分為工廠模式采集與現(xiàn)場模式采集;
從采集的技術(shù)路線與工具的角度看,則大致可以分為以下幾個方向:
機械裝置+光度探頭:即用機械傳動裝置控制光度探頭依次逐個采集每顆燈點的數(shù)據(jù)。早期的實驗裝置曾經(jīng)是屏體垂直于地面放置,用機架等間距移動亮度計逐點測量。后來逐漸發(fā)展為機臺形式,模塊或單元板水平放置,探頭垂直采集數(shù)據(jù)。為提高效率,單個機臺可裝置多個探頭,筆者見聞中單機臺最多探頭數(shù)為16個,以箱體為單位進行采集。
這種采集方法的優(yōu)點在于精度高,但也有著致命的缺陷:效率低。難以實現(xiàn)大規(guī)模工業(yè)化應(yīng)用。此外,無法實現(xiàn)現(xiàn)場校正。近年來,隨著技術(shù)進步,這種機臺式采集方法正漸漸地淡出歷史舞臺。
數(shù)碼相機:利用數(shù)碼相機對燈點的成像灰度數(shù)據(jù),來實現(xiàn)逐點校正,可說是當(dāng)前最廉價的采集解決方案。08年以來,幾大顯示屏控制系統(tǒng)廠商均陸續(xù)大力投入研發(fā)力量,開發(fā)自己的相機采集系統(tǒng),開展逐點校正的實踐,大大促進了逐點校正技術(shù)的推廣和普及。
數(shù)碼相機方案的優(yōu)點在于設(shè)備相對廉價,缺點在于精度低、穩(wěn)定度差,個體間一致性差異也很大,難以滿足大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)的需求。此外,數(shù)碼相機方案多由控制系統(tǒng)廠商結(jié)合自身系統(tǒng)獨立開發(fā),互不兼容。
基于CCD的平面亮度/色度分布測量儀器:此類儀器的研發(fā)伴隨著全球平板顯示產(chǎn)業(yè)的高速增長,其利用成像亮度測量原理,可高效獲取成像平面上任意區(qū)域的亮度/色度值。自06年以來,日本、美國、丹麥、法國、德國以及中國均有相關(guān)產(chǎn)品陸續(xù)問世,但能滿足LED逐點校正實用化特殊要求的卻寥寥無幾。目前全球范圍內(nèi),據(jù)筆者所知,實用型設(shè)備僅有美國Radiant Imaging公司的Visual CAL 系統(tǒng),與中國中科維優(yōu)09年推出的SV-1 系統(tǒng)。
這類設(shè)備精度高,穩(wěn)定性好,校正效果佳,但價格相對昂貴。
工業(yè)CCD采集方案:上述幾個方向之外,還有一些基于工業(yè)相機的解決方案,如Barco公司自行開發(fā)的工業(yè)相機模組校正流水線方案;再如逐點校正的先驅(qū)長春希達,他們自主研發(fā)并持續(xù)完善的工業(yè) CCD校正方案,是國內(nèi)首創(chuàng)的亮色一體校正解決方案。
工欲善其事,必先利其器。隨著采集工具的效率提高,功能增強,逐點校正的數(shù)據(jù)采集有了更廣泛的空間和可能性,從工廠延伸到了現(xiàn)場,從新屏延伸到了老屏,從平面屏擴展到了弧形屏乃至異形屏。
校正數(shù)據(jù)的生成
校正數(shù)據(jù)的生成可分解為3個部分,一是原始數(shù)據(jù)修正處理,二是校正目標值的設(shè)定,三是校正數(shù)據(jù)的計算生成。其中最重要的技術(shù)突破在于“原始數(shù)據(jù)修正處理”,尤其是現(xiàn)場校正環(huán)境下的數(shù)據(jù)修正。
2.2.1 原始數(shù)據(jù)修正處理
現(xiàn)場校正最簡單的一種情況是:平面屏,選擇顯示屏的最佳觀眾區(qū)域作為單一的數(shù)據(jù)采集機位,對全屏分區(qū)域依次進行數(shù)據(jù)采集。這樣采集到的數(shù)據(jù)必然帶有因觀察視角不同引入的系統(tǒng)誤差。采集數(shù)據(jù)呈現(xiàn):垂直法線方向亮度高,偏離法線方向亮度下降,偏離角度越大,亮度越低的現(xiàn)象。
如果不加以修正,校正后的顯示屏必然將下部暗,上部亮;機位垂直方向暗,兩邊亮;偏離校正點觀看時,明暗出現(xiàn)失真。
而當(dāng)屏體是外弧形或現(xiàn)場環(huán)境限制,必須多機位才能完成采集時,由于不同機位采集視角不同,如不加修正,其接縫處必將出現(xiàn)明顯的分界線。如下圖:
上述問題導(dǎo)致很多屏無法進行現(xiàn)場校正。近來,有數(shù)碼相機方案采用鄰區(qū)對比反饋的方式,也有設(shè)備采用拍攝全屏圖像做參考的方式進行修正。中科維優(yōu)在2010年推出通過對原始采集數(shù)據(jù)進行后期統(tǒng)計分析處理實現(xiàn)數(shù)據(jù)修正的解決方案,徹底免除重復(fù)采集的環(huán)節(jié)。
此外還有現(xiàn)場樹木、電線乃至交通信號設(shè)置等的遮擋問題,不完整的圖像,缺失的燈點數(shù)據(jù)需要如何處理?這些都曾經(jīng)是現(xiàn)場校正難以逾越的障礙,如今在SV-1系統(tǒng)中也已有成熟簡便的實用解決方案。(請參閱《復(fù)雜現(xiàn)場外弧形顯示屏的逐點校正》)
2.2.2 校正目標值的設(shè)定
校正目標值的設(shè)定也是逐點校正技術(shù)值得深入探討的一部分。眾所周知,亮度校正損失亮度,色度校正既損失亮度也會損失色域空間和色彩飽和度。那么如何設(shè)定合理的校正目標亮度和色度值,結(jié)合客戶需求,在亮度、色域和均勻度之間找到最佳平衡點呢?
當(dāng)前,很多數(shù)碼相機校正方案,因為缺乏中間數(shù)據(jù),都將目標值的設(shè)定環(huán)節(jié)放在采集之前,然而不同的顯示屏有著不同的最佳平衡點,尤其是色度校正,目標值設(shè)定的不合理,將直接導(dǎo)致校正失!合理的目標值設(shè)定依賴采集數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析,因此,我們將目標值的設(shè)定放在采集完成之后,并提供各種輔助參數(shù)和圖線幫助用戶調(diào)整目標值。(請參閱《逐點校正中的亮度與均勻度平衡》,《LED色度校正原理與應(yīng)用》)
驅(qū)動控制
有了校正數(shù)據(jù),還需要控制系統(tǒng)的正確應(yīng)用,才能實現(xiàn)逐點校正。
驅(qū)動控制的實現(xiàn)有兩種途徑:一為電流幅度控制,二為脈沖寬度控制(PWM方式)。由于電流幅度與亮度并不是嚴格的線性關(guān)系,且電流的增減會引起LED芯片主波長的偏移,因此,電流控制應(yīng)用得越來越少,當(dāng)前逐點校正驅(qū)動控制實現(xiàn)的主要方式為調(diào)節(jié)脈寬。
國內(nèi)主要控制系統(tǒng)供應(yīng)商早已實現(xiàn)逐點的LED燈點差異性驅(qū)動控制,只是由于通用采集設(shè)備的缺失,直到2008年,逐點校正仍是少數(shù)自有控制系統(tǒng)的行業(yè)領(lǐng)軍企業(yè)的獨享技術(shù)優(yōu)勢。隨著采集設(shè)備的突破進展,08年還大部分停留在宣傳賣點上,無法實用起來的控制系統(tǒng)逐點校正功能,到2010年已逐漸成為控制系統(tǒng)入市的必備利器。到今天,市場上的全彩顯示屏控制系統(tǒng),不具備亮度逐點校正能力的已寥寥無幾。
但是,逐點校正的驅(qū)動控制方面,也還存在有待完善的地方,表現(xiàn)在以下幾個方面:
校正的低輝及線性表現(xiàn)有待改善;
目前具備色度校正功能的系統(tǒng)尚為數(shù)不多;
校正后帶載點數(shù)有待擴展;
此外,除了利用控制系統(tǒng)實現(xiàn)驅(qū)動控制外,還有一種技術(shù)思路是通過對前端視頻流進行實時處理,從信號源的層面實現(xiàn)校正?煞譃橛布䦟崿F(xiàn)與軟件實現(xiàn)兩種。硬件實現(xiàn)即在視頻信號源與控制系統(tǒng)之間加一個信號處理器,內(nèi)部存儲校正數(shù)據(jù),對輸入的視頻流信號應(yīng)用校正數(shù)據(jù)進行實時運算后輸出給控制系統(tǒng)。軟件實現(xiàn)即截取電腦為信號源的顯示數(shù)據(jù)流,加以校正數(shù)據(jù)運算后輸出到DVI端口。
與控制系統(tǒng)實現(xiàn)校正相比較,由于DVI信號只有為8位,這種用前端視頻處理器實現(xiàn)校正的方法將嚴重損失灰度,其低輝與線性表現(xiàn)不佳將是必然結(jié)果,且應(yīng)用色度校正時,也會因精度不足效果不理想。
采集系統(tǒng)與控制系統(tǒng)的結(jié)合
逐點校正過程中,需要以下三個步驟:控制系統(tǒng)控制屏體,在指定區(qū)域顯示紅綠藍三色畫面;采集系統(tǒng)分別完成采集;生成校正數(shù)據(jù)后寫入控制系統(tǒng)。
09年前,采集系統(tǒng)多為控制系統(tǒng)自己開發(fā),配合自己的控制系統(tǒng)使用。因此,無論是模塊級、箱體級還是全屏級校正,采集系統(tǒng)與控制系統(tǒng)之間大都使用自定義的控制接口協(xié)議互動完成。
這種控制接口協(xié)議的結(jié)合方式自動化程度高,寫入數(shù)據(jù)的過程無需人工干預(yù)。對于一些數(shù)碼相機校正方案,因測量設(shè)備精度與穩(wěn)定性不足,需要反復(fù)采集、鄰區(qū)比對等才能保證區(qū)域間一致性,因此要求采集和顯示控制緊密互動,這種控制接口協(xié)議的結(jié)合方式是唯一選擇。然而,這也造成了采集系統(tǒng)與控制系統(tǒng)捆綁,互不兼容。在控制系統(tǒng)技術(shù)不斷創(chuàng)新發(fā)展,新的控制系統(tǒng)不斷涌現(xiàn)的今天,無疑并不符合LED屏制造商的利益。
LED屏廠商引進進口采集設(shè)備結(jié)合自有控制系統(tǒng),有兩種情況,一是遵照采集系統(tǒng)的控制接口協(xié)議要求對控制系統(tǒng)進行改造,使用采集系統(tǒng)的軟件功能完成校正;二是自行開發(fā)軟件,實現(xiàn)顯示控制、采集系統(tǒng)采集、與校正數(shù)據(jù)的生成與寫入。這2種情況都意味著技術(shù)導(dǎo)入難度高、成本高,也同樣地,不兼容,無法與市場通用的控制系統(tǒng)相結(jié)合。
09年,中科維優(yōu)公司的SV-1 系統(tǒng)的問世,將數(shù)據(jù)采集從逐點校正的過程中分解獨立出來,并開創(chuàng)了全新的采集系統(tǒng)與控制系統(tǒng)的結(jié)合方式:數(shù)據(jù)接口協(xié)議。
因為采集設(shè)備專業(yè)、穩(wěn)定,僅需一次數(shù)據(jù)采集即可完成校正,因此顯示控制的部分變得十分簡單,不需要與控制系統(tǒng)交互通信也可完成。而寫入控制系統(tǒng)的步驟,則可以使用數(shù)據(jù)文檔的形式,由控制系統(tǒng)自行完成讀取寫入相關(guān)存儲區(qū)域的工作。
這樣一來,通用控制系統(tǒng)無需做任何改造,也無需公開任何控制接口命令,就可以通過讀取中科維優(yōu)公開格式的校正數(shù)據(jù)文檔,實現(xiàn)逐點校正,系統(tǒng)對接的工作量壓縮到最低,采集系統(tǒng)也最小成本地實現(xiàn)了與層出不窮的控制系統(tǒng)之間的最大兼容。
數(shù)據(jù)接口協(xié)議的結(jié)合方式實現(xiàn)簡易,靈活,兼容性好,但自動化程度低,未來行業(yè)內(nèi)形成標準逐點校正控制接口協(xié)議,將會是該環(huán)節(jié)的終極解決之道。
頁碼:
上一頁
1
2
3
4
5
下一頁
有意與本網(wǎng)合作者請與《LED大屏網(wǎng)》聯(lián)系。未經(jīng)《LED大屏網(wǎng)》書面授權(quán),請勿轉(zhuǎn)載或建立鏡像,否則即為侵權(quán)。
LED顯示屏