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体育场馆中大型LED屏显示的图像处理

2006-12-15 本刊编辑部 InfoAV China


    08年奥运会逐步逼近,场馆建设中电器安装已经开始。对场馆所使用的LED屏来讲,面临的问题首先是面积大,有些场馆的屏面积在100平米以上;另一个问题是分辨率高,因为面积大,需要有较高的分辨率。同时随着技术的发展,也有可能提高分辨率。本文试图探讨在这种情况下的图像处理。

    在通常的LED屏显示时,由于显示的分辨率是由屏幕物理尺寸决定的,在某个特定的物理分辨率(实际的LED分辨率)时要显示整屏图像,因此要求将视频(Video)信号和VGA信号按照显示分辨率进行缩放,由于屏面积的限制,图像一般是要进行压缩。比如在800*600的物理分辨率的情况下,显示1024*768分辨率的图像,这就要求将1024*768的图像压缩成800*600的图像。对图像处理来说,有几个问题要解决:1,图像处理必须是实时的,不能容忍“丢祯”和“延迟”。2,图像处理的算法要好,在无级缩放时,加权算法要精准,不能有“拉丝”和“毛刺”的感觉。3,图像处理时,信号质量要保证,数字解/编码的质量要高,同时,模拟通道的指标要保证。在大型LED屏显时还存在高分辨率输出的问题。由于屏幕很大,实际显示的物理分辨率会很高,比如达到1600*1280,甚至更高,这对图像处理和信号传输都是个难题。

    通常情况下,专门从事图像处理的芯片在处理时的分辨率能达到1280*1024,再高了处理的速度跟不上了。同时,目前的网线传DVI(改良的,不是真正的DVI信号)的分辨率在1024*768左右,再高了也有困难。要完成高分辨率的显示,应采用分区域显示的方式。

    以往常用的方式是采用计算机进行图像处理。在PC机中增加图像采集卡,利用图像处理软件,将捕捉到的视频信号或本机产生的VGA信号压缩到特定的尺寸(分辨率),再利用显卡的DVI输出口,将DVI信号传输给传输系统(通常说的主控系统),经主控系统对信号进行处理,将DVI信号改良为适于显示的数字信号(对图像有压缩),并经过网络线传输到LED屏的接收端,将数字信号解码后交到LED屏的驱动电路进行显示。

    这种方式的好处是:利用PC机直接进行压缩,压缩过程由软件完成,而      PC机本身既可提供一路VGA信号,也可完成屏幕等部分的控制工作,设备比较紧凑。

    这种方式的缺点是:
    1.由于利用PC机进行软件压缩,尤其是对Video信号实时地进行压缩,要占用大量的PC机资源。因此一般的压缩算法比较简单,不够精准。从显示的图像上看,画面有一定的动画感,图像边缘处理得不好;

    2.由于视频视频采集卡放在PC机中,考虑到PC机的电源和地线情况,采集卡采集的图像比较“脏”,尤其是在暗背景下或黑电平时,明显感觉到较大的背景噪声,影响显示效果;

    3.仅支持一路Video信号和VGA信号上屏,如果现场有几路Video信号或还有其它VGA信号,则需另配切换器;

    4.由于压缩和控制等工作由PC机完成,因此控制介面较复杂,将此PC机留给用户后,将会有许多人为的因素造成混乱,比如:仅因在设置参数出现错误或PC机本身出现问题,就会导致图像无法正常显示,需派技术人员到现场重新调整,但往往到现场后只是需要将参数重新设置或系统整理一下即可,维护费用却较高;许多用户,尤其是国外用户会认为用一台PC机完成所有工作显得不够专业,如果再考虑到正版软件问题,对应用推广会有一定阻碍。

    5.如果需要将图像放大,则可能需要多台PC机,情况会更糟糕。

    如果利用专用的LED图像处理设备,以上的问题能够比较圆满地解决。首先,专用的LED图像处理设备采用专门的图像处理芯片,对图像的压缩和放大采用硬件的处理方式,在1280*1024的情况下,可完成实时的“不丢祯”的运算,并且可提供多种图像处理算法,保证图像的质量,尤其在边缘效果上和动画效果上。

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    第二,专用的LED处理设备采用独立的机箱和电源以及可选的数字解/编码芯片,图像的质量可以有教大的提高,这在实际应用中表现得很明显。

    第三,LED处理设备可将信号的切换选择,屏幕尺寸(分辨率)控制,图像质量调整(亮度,色度,对比度等),自行管理,完全脱离PC机的控制,形成独立的处理能力,只需接上各种信号源,就能满足要求。当然,该设备留有PC机控制接口,满足远程控制的需求。

    第四,该LED处理设备具有对输入图像进行“开窗放大”的功能,就是说,该设备可在输入的图像中取出感兴趣的部分,进行放大。这就正好满足了大屏幕,高分辨率的显示要求。我们可将待显示的大屏幕分成几个区,或者说,从逻辑上可以理解为:由几块独立的小屏拼凑成一个大屏,只要几个小屏的图像正好能拼凑成一幅整图像就行。

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