LED显示屏校正系统

LED显示屏校正系统

LED显示屏的亮度、色度一致性很大程度上决定了LED全彩显示屏的图像显示质量。由于LED显示屏的选灯、焊接、结构设计、散热、亮度衰减等各个环节都可能影响到显示屏的不一致性，这就导致了LED显示屏的亮度、色度一致性一直是行业内的一大难题。

LED显示屏逐点校正技术，该技术另辟蹊径，它并没有在LED显示屏的制造环节进行干预，而是在LED显示屏制造终端对亮度、色度进行测量和校正。逐点校正系统，通过对LED显示屏进行逐点校正，可显著提高LED显示屏的亮度、色度一致性，从而改善了LED显示屏的图像质量。



图1 LED显示屏校正前后对比图



逐点校正系统的应用场合主要有两种：一种是生产线上的逐箱校正（箱体校正）；另一种是现场的大屏校正（全屏校正）。



生产线上的箱体校正相对现场校正效率较高，成本也较低。但是对于LED光轴方向一致性控制不是很好的显示屏，箱体校正在现场的效果不如现场全屏校正。进行逐箱校正时需要使用配套的软件。

现场全屏校正需要工程人员携带校正设备在显示屏安装现场进行逐点校正，而且户外的显示屏需要在夜间才能进行校正，相对箱体校正而言效率较低，但校正效果极为显著。进行现场全屏校正时需要使用配套的软件。

LED显示屏箱体校正方案

1前言
租赁使用的LED显示屏具有安装快捷、可移动性强等特点，可以满足许多特殊场合的需求。租赁屏在出厂前或出厂一段时间后会存在LED灯亮色度不一致的情况。
按出现不一致性的原因可分为以下两种情况：

1)同一批箱体出厂前或使用一段时间后出现明显的亮色度差异。
2)租赁商购买了一批箱体使用一段时间后，因业务扩大又购买了一批同样规格的新箱体。因为屏体厂商按单出货的原因，新旧两批箱体之间存在较大的亮色度差异。

租赁屏的上述特点决定了租赁屏不适合做常规全屏校正，极其适合做产线箱体校正。
现场固定安装使用的LED显示屏的特点是箱体位置固定，整屏大小确定。固定安装的显示屏的特点适合实施全屏校正，但全屏校正需要校正人员携带校正设备到现场出差，需要考虑现场校正距离、校正角度、光干扰等情况，相对成本较高。一般固定安装的贴片箱体推荐箱体校正出货，直插灯箱体推荐现场校正（除非直插灯箱体的工艺很好）。

箱体校正经过多年市场应用积累了丰富的校正经验，已形成一套最优的产线校正体系。产线校正体系主要包含协助厂商规划暗室、完整成熟的厂商校正人员培训规划、后期校正应用情况长期跟踪等。

本文档主要讲述箱体校正方案和后期校正效果维护，箱体校正方案不仅适用于租赁屏的校正，对固定安装屏的厂房校正同样适用。本文适用于屏体制造商、租赁商、校正相关技术人员阅读。

2单批次箱体的校正方案
单批次箱体指出厂前箱体间没有明显亮色度差异的箱体。使用佳能7D相机校正单批次箱体，在这方面有多年校正经验。单批次箱体校正方案操作简便，效率高、对操作人员要求低，校正后可以随机拼接；

2.1哪些屏适合做箱体校正
对于一部分高端的厂家，可以实现对生产中各个环节严格控制，如果LED发光强度的空间分布一致性良好，生产上LED光轴离散性小，拼装工艺能够得到保障，便适宜在生产线进行逐个箱体的校正。这些校正后的箱体在现场拼装后从任何角度上观看亮度、色度都可以达到高度的一致性。一般来说，室内贴片灯适合箱体校正。

户外直插灯由于光轴方向的一致性难以控制，不适合做箱体校正,除非直插灯箱体的工艺很好。

2.2单批次箱体校正方案
适用范围：适用于单批次箱体校正（批次内无明显差异）。
色度计逐箱标定法的特点：

1）只需要7D相机；如果需要对出厂亮色度进行标定，需要配置光枪采集一次校正前箱体红绿蓝亮色度；
2）方便易用，简单培训即可上手；

3)校正过程一气呵成，一键完成图像采集、系数上传、保存到接收卡FLASH、保存到灯板FLASH。

操作步骤如下：

1)新建数据库
 2)设置校正参数
具体校正操作请参看《CLB箱体逐点校正系统使用手册》；
3)“启动校正”，输入编号，校正第一个箱体
4)“启动校正”，输入编号，依次校正剩余箱体
 

3多批次箱体的校正方案
公司在多个场合为客户提供过多批次解决方案，在该领域有着深厚的理论基础和丰富的工程经验。本章主要就多批次生产的注意事项和我公司多批次屏体的色彩管理功能调节方案两方面展开介绍。

3.1多批次生产过程中的一些建议

1)切勿对不同批次间的灯板进行混淆处理，每个箱体内的灯板批次应该相同；这是由于在多批次调节方案中，不同批次灯板混淆后将难以区分，不利于做统一的调节。
2)为了保证最终的显示屏从不同角度观看，不同批次间的亮色度都有较好的一致性，

需要特别注意以下几点：
1）不同批次的LED配光曲线尽量相同；
2）不同批次灯板的面罩及其排灯方式尽量相同；

以上两点是为了保证不同角度观看屏体的亮度衰减保持一致。因为通过亮度色度校正或者色彩调节功能，我们能保证正面观看效果很好，但随着观察者视角的偏移，亮度随着角度的增大而减小，如果相邻的两个屏配光特性不同时，在倾斜角度观察时两个屏的亮度就会出现差异。

3）即使是不同批次，应该保证这些批次间的亮度、色度差异越小越好；

不同批次亮色度差异较大时，即使是在逐点亮色度校正之后，显示低灰度画面时，亮色度差异依旧会非常大。这是因为控制系统最终是通过灰度控制来调节画面的，存在取整误差，当显示低灰度图像时，低灰数值的取整相对误差较大，会严重影响到校正的效果。这时不同屏体在显示低灰画面就会有较大的颜色差异。

4）即使是不同批次，应该保证两批次驱动IC相同，不同驱动IC对低灰校正效果影响较大。

5）如果有条件，尽量保证不同批次灯板的光衰曲线尽量吻合。

如果衰减曲线不一致，不同批次的灯板在使用一段时间后将再次出现亮度差异。

3.2 多批次箱体校正方案

诺瓦电子采用佳能7D相机+色度计（光枪）的方法校正多批次箱体。相机负责调整箱体均匀度，色度计负责标定多批次箱体整体亮色度。校正后多批次间的亮色度差异取决于色度计本身的精度。以下介绍3种多批次箱体校正的方案。

方案1  色度计逐箱标定法
适用范围：适用于多批次箱体、单批次内部有亮度差异的箱体。

色度计逐箱标定法的特点：
1）每个箱体光枪自动标定一次（目前已支持CS2000的联机控制，其它光枪支持手动输入光枪测量值）；
2）不需要把多批次或使用时间不同的箱体分开，直接用光枪逐箱标定、逐箱校正；
3）需要预先生成多批次箱体的公共亮色度目标；
4）校正过程一气呵成，一键完成图像采集、系数上传、保存到接收卡FLASH、保存到灯板FLASH。
5）主要瓶颈在于光枪的测量精度和稳定性。

以下以两批次为例介绍色度计逐箱标定法的操作步骤：

（1）生成公共色域（目标亮色度值）
在两批次中分别取一个样箱，采集两批次样箱的亮色度值填入多批次目标生成工具Compute Color Gamut的界面中，点击“生成公共色域”（如果两批次中含有亮度有差异的箱体，需要把亮度最小的箱体作为样箱，这样才能保证所有箱体校正后都能达到生成的目标亮度）。

（2）输入目标值

（3）逐箱标定、逐箱校正

方案2  色度计样箱定标法
适用范围：适用于多批次箱体（批次内无差异）。

色度计逐箱标定法的特点：
1）每个批次需要选取2-4个样箱进行样箱标定、样箱校正，确定校正效果；
2）样箱亮色度的标定推荐人工干预，减小色度计采集造成的误差，这一步对校正人员要求较高；
3）需要预先生成多批次箱体的公共亮色度目标；
4）校正时需要把多批次箱体分批次校正；
5）每个批次都使用样箱的标定值和目标值，避免了色度计采集造成的误差。
6）校正过程一气呵成，一键完成图像采集、系数上传、保存到接收卡FLASH、保存到灯板FLASH。

以下以两批次为例介绍色度计逐箱标定法的操作步骤：
（1）生成公共色域
在每个批次中分别取2-4个样箱，采集两批次样箱的亮色度值填入多批次目标生成工具ComputeColorGamut的界面中，点击“生成公共色域”。

（2）校正两批次样箱，确定两批次样箱的亮色度值
校正后观察样箱的拼接效果，由于色度计采集的亮色度值可能存在一定误差，造成样箱校正后批次间仍然存在差异，我们可以采用人工干预的方法，手动修改校正前光枪采集的亮色度值，保证校正后样箱的一致性。

（3）分批次逐箱校正

不需要色度计逐箱标定，箱体的亮色度值默认为相应样箱的亮色度值。

（a）输入当前批次样箱的亮色度值（校正前）

（b）输入目标亮色度值

（C）逐箱校正当前批次箱体，直至当前批次校正完成

（d）新建数据库，输入下一批次样箱的亮色度值、目标亮色度值，逐箱校正下一批次箱体

方案3 色彩管理校正法

色彩管理法又称人眼亮色度匹配法，为独有校正方法。

适用范围：适用于多批次箱体（批次内无差异）。

色彩管理校正法的特点：
1）无需使用任何校正设备，只要使用控制系统就可以完成；
2）适用于多批次校正；
3）校正时需要把多批次箱体分开拼成整屏，以减小多批次调节难度；
4）经过几次配色练习，掌握亮度、饱和度、色调的调节方法就可以轻松调节两批次显示屏；
5）利用人眼的识别能力进行调节，通常情况下精度优于光枪（色弱、色盲除外）；
6）因每个人对亮色度的敏感度不同，此方法不易标准化。

色彩管理功能的预期效果为播放画面基本无影响，单色还是可以看出批次间的差异。箱体批次越多，色彩管理功能操作难度越大。色彩管理功能调节多批次的具体步骤如下：

1)拼屏：选取一块环境光影响较小的空旷场地，将不同批次箱体拼接成大屏，为后续调校做准备。各批次箱体需要分开拼接，以减小各批次调节的难度。

2)进入调整：在校正的系数管理页面选取用于调节全屏区域颜色不一致的系数调整功能；

3)选择调整区域：此处可以在拓扑图上选择期望调节的区域，实际应用中就是选中某个批次的箱体；

4)系数调整：该步骤是我们调节显示色彩的关键步骤，通过系统可以对显示屏每个颜色的亮度、饱和度、色调进行调节，实质上就改变LED显示屏三基色的亮度、色坐标：
 

5)完成调整：通过对每个批次箱体的亮度、饱和度、色调进行调节后，可以使不同批
次的显示屏获得其公共的亮度和色域。

6)保存数据库
控制软件校正页面选择“保存校正系数到数据库”，按照界面提示进行操作。“保存校正系数到数据库”的原理是从硬件（接收卡上的存储芯片）读取校正系数并保存到数据库，作为备用数据。
 

7)为了保证调节效果，调节完成后，可以从每个批次的箱体中随机抽取出多个箱体拼接比对。

4箱体校正后校正效果的维护

4.1 校正系数的存储

对校正数据实行双备份：硬件存储、数据库存储。
1)硬件存储：硬件存储是把校正系数存储在接收卡的FLASH芯片（U16）里。
2)数据库存储：数据库存储是把校正系数存储在.mdb的数据库文件里。

4.2 箱体数据库的系数上传功能
1)选择箱体数据库,选择要上传系数的箱体的编号；
2)选择目标箱体在整屏中的位置；
3)上传箱体校正系数；
4)保存上传的箱体系数。

4.3 参考周围接收卡功能（学习功能）详细步骤
1)在校正的系数管理页面选择“设置新接收卡的系数”；
2)选择要设置的接收卡位置；
3)选取作为参考的接收卡位置。

4.4 更换接收卡对校正的影响和解决方法

诺瓦控制系统的校正数据是存储在接收卡上的。当现场接收卡出现故障时，要更换好的接收卡，但是好的接收卡上没有之前存储的校正数据，这时可以通过以下方法处理：

方法一：
上传系数：用箱体数据库的系数上传功能上传之前保存的校正系数。

方法二：
更换存储芯片：将故障卡上的FLASH芯片（U16）与好的接收卡FLASH芯片互换（万不得已，不推荐使用此方法，互换芯片有可能在焊接过程中损伤芯片）。

方法三：
色彩管理法：当校正数据库丢失、更换FLASH不可行的情况下，采用色彩管理法。这种方法只能使调整区域的亮色度和周围模块的亮色度基本一致，没有逐点校正效果好。见4.3节。

方法四：
参考周围接收卡功能（学习功能）：此方法效果同色彩管理法。