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解密!LED球形屏设计四大种类三大特点全在这儿了

来源:ggcllb    发布时间:2019-06-28 10:52:28


LED球形显示屏面世进入市场也是近几年才出现的,发展到目前市场上已经出现了三种LED球形屏,这几种LED球形屏的制作技术都已申请了专利,有的甚至申请了PCT国际专利。



球屏的种类


西瓜皮LED球形屏



市场上最早出现的球屏,俗称西瓜皮球形屏,它由西瓜皮状的PCB组成,它的优点是结构直观,PCB的种类较少,其致命的缺点是南北二极(即北纬45°以北,南纬45°以南)不能正常播放图像,因此画面利用率太低或图像变形严重。原因是目前所有的图像源的像素点排布都是成行成列的,而西瓜皮LED球形屏的南北二极的像素点排布不是成行成列排布的,而是圈状排列的,因此难以显示。参见图1与图2。









三角形LED球形屏
平面三角形PCB组成的球屏,俗称足球屏,它克服了西瓜皮球屏的南北极不能播放图像的缺点,因此画面利用率大大提高。缺点是PCB种类较多,受像素点为蜂巢形排布限制而点间距不能太小,软件编写也较麻烦。见下图3




图3









六面全景LED球形屏



是最近才出现的四边形PCB组成的LED球形屏,被人称为六面全景LED球屏。参见图4与图5所示。它的制作方法也很简单,现以1.5米直径的球屏的制作为例:将整个球面分成6个形状大小完全相同的面,再将每个面分成4个形状大小完全相同的单元箱,6个面共24个。每个单元箱由16片表面焊有LED灯的PCB组成,最后将它们安装成一个六面全景LED球形屏。

 图4                              图5







六面全景LED球形屏的PCB板的种类也较足球屏要少。像素布点更接近正常的平面LED显示屏,最小点间距也与平面LED显示屏相似,因此,能用于在普通平面LED显示屏播放的图像源都可以直接在六面全景LED球形屏上播放,效果较西瓜皮状PCB组成的球屏与三角形PCB组成的球屏要好得多。


在物理尺寸上由于整个球屏由6个形状尺寸完全相同的面组成,每个面由4个形状尺寸完全相同的单元箱组成,见图5与图7所示。它们可以放进航空箱,拆装十分方便,便于租赁商使用。它在软件播放功能方面当然也可以像西瓜皮LED球形屏一样用1个视频源在整个球面上进行播放,比如地球仪等。它还可以将6个不同视频源或相同的视频源在6个尺寸相同的面上播放(即上、下、左、右、前、后6个面)。当然也可以通过软件,单独或联合起来播放不同视频源。这对直径大于2米的球屏尤为重要。因为人的身高是在2米以下的,其有效关注视角也只在球表面1/6左右。见下图6所示:


图6








图7









户外LED球形屏



户外LED球形屏的原理与户内球形屏基本相同,所不同的是户外LED球形屏不但需要作防水处理,还可能需要安装空调,以作降温处理。见8图所示。


图8 左边是直径3米户外六面全景LED球形屏的单元箱








图9 户外直径3米球屏现场效果







LED球屏的几个特点


LED球屏的出现是人们异样审美发展的结果



早些年,如广场上出现一个大平面LED显示屏,那人们一定会惊讶:这么大一个电视机!现在这些“大电视”已不能满足人们的猎奇心理了。如果某一天,在广场上出现一个直径5米的户外LED球形屏,那将是一个非常聚人气的一个产品。因此它是一个标新立异的聚集人气的产品。所有使用平面视频源在三维球面上播放带来的缺陷都将会被容忍,就像使用广角镜或鱼眼照相机所拍摄的变形的照片被人们接受一样。




LED球屏播放方法



世界上所有的图像源几乎都是平面的,如果要将平面的图像源送到三维的LED球形屏上去显示,且不经过处理,那几乎是不可能的事情。好在球是圆的,任何一个观众个体不可能同时看LED球屏的每个角落,他只能看到球表面的一小部分而已。这也与球屏的直径有关,如果球屏的直径充分大,其有效关注的大概也只有球表面积的六分之一左右(由于视角的关系),其中还有六分之五是看不到的或不是其关注的,因为这六分之五分别在球的正背面、正左侧、正右侧、正上方、正下方。


这样,可以采用的播放方法有:1、将六个不同的图像源在球面的六个不同区域播放;2、将3个不同的图像源在球面的三个区域(如左后、上右、前下)播放;3、 将2个图像源在二个区域(后右前、上左下)播放。当然还可以像西瓜皮LED球形屏那样将一个平面图像源在整个球面上播放。




LED显示屏显示原理



LED球形屏的分辨率设计与平面LED显示屏一样,即与LED显示屏的观看距离密切相关,一般的经验是P2.5的,2.5m以外观看,P6的6m以外观看,如是P20户外屏,那么在20m以外观看,在现实使用中也是如此的,这是一个比较模糊的选择,是定性的而不是定量的,它的依据如下所述:

LED显示屏与电脑的显示屏一样,它们所显示的图像都是由像数点组成,每个像素点由红、绿、兰颜色元组成。像素与像素之间有一定的距离,这个距离我们称为点间距PH。设电脑显示屏的分辨率为1024×768,电脑显示屏的水平方向有1024颗像素,垂直方向有768颗像素。它足够表达一幅足够细腻的图像。


如果电脑显示屏的物理尺寸垂直方向的尺寸为300mm,那么电脑显示屏上的像素点间距PH=300/768=0.39mm(如图11)。

Ph是任何数字式显示屏的一个重要参数。


我们测到:人眼到电脑显示屏的距离为D=450mm,那么二个相邻二颗像素与人眼的夹角为θ,

那么有等式θ=Arctg0.39/450 (1)

图10







如果我们将电脑显示屏放到离操作者30,000mm处,并且将由电脑显示屏换成LED显示屏或LED球形屏,那么人眼到LED显示屏或LED球形屏的距离为30,000mm。由此可见,为保证图像像素点的感知量不变(或分辩率不变),那么θ的夹角也应该是不变的。唯一需要变化的即Ph变化了。


据等式(1)有等式:θ=Arctg0.39/450=ArctgPh/30,000+450,由此求得Ph=26mm左右,即我们会将LED球形屏的像素间距设计为15~20mm,此时该球屏的清晰度已足够了,且是合理的。这时我们从30米以外看到的LED球屏图像清晰度与我们在电脑前看到效果是相同的。如果人与LED球形屏的距离为其它数值,其Ph值可以参照上述方法计算得出。




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