專利名稱：一種用于體立體顯示的超高刷新率led視頻裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及視頻數據處理和嵌入式領域，特別是一種用于體立體顯示的超高刷新 率LED視頻裝置。
背景技術：
LED顯示屏是上世紀80年代后期在全球迅速發展起來的新型顯示產品，以可靠性 高、亮度高、使用壽命長、環境適應能力強、性價比高、功耗小、耐沖擊、性能穩定等特點，迅 速成長為平板顯示的主流產品。LED顯示屏的最大特點其制造不受面積限制，可達幾十甚至 幾百平方米以上，應用于室內/室外的各種公共場合顯示文字、圖形、圖像、動畫、視頻圖像 等各種信息，具有較強的廣告渲染力和震撼力。然而要達到高檔顯示屏的需求，就要有高的 刷新率，使LED顯示屏能流暢無閃爍地播放畫面。目前，市場上平板電視刷新率分為幾個檔 次一般為100Hz、120Hz，稍高一點兒的有200Hz，最高的達到了 600Hz。一般而言，圖像的刷新率達到50 60Hz即可，刷新率高于60Hz之后，人眼基本上 看不出區別，我們之所以發明超高刷新率的顯示裝置，因為它有其特殊的應用，它可以利用 在立體顯示中，由于立體圖像的顯示需要分層，將立體圖像分成若干層，每幅圖像都要顯示 組成立體圖像，因此就要有超高的刷新率。

發明內容
發明目的本發明所要解決的技術問題是針對現有技術的不足，提供一種用于體 立體顯示的超高刷新率LED視頻裝置，其整體刷新頻率可以達到20kHz，甚至更高，從而使 LED顯示畫面清晰度、流暢度高，不會出現拖尾、留影等現象，使LED顯示屏能流暢無閃爍地 播放畫面，我們可以將此發明用在立體圖像的顯示中，因為立體圖像的顯示需要分層，將體 立體圖像切割為N幅平面圖像，得到的N幅平面圖像重建為體立體圖像進行顯示，體立體顯 示的超高刷新率LED視頻裝置要由N幅LED顯示裝置組合而成，整體刷新率為單個刷新率 的N倍。例如立體圖像需要分為80層，也就是每幅立體圖像需要分解為80幅二維圖像，假 設立體圖像的刷新率需要100Hz，則二維圖像的整體的刷新率要達到8000Hz，因此目前普 通的LED顯示裝置無法滿足如此高的刷新要求。為了解決上述技術問題，本發明公開了一種用于體立體顯示的超高刷新率LED視 頻裝置，包括以下部分第一部分，LED燈的亮度控制實現顯示屏的每個像素由紅、綠、藍3種顏色LED燈 混合組成，每種顏色的LED燈都需要獨立的PWM驅動；第二部分，用于體立體顯示的超高刷新率LED視頻裝置硬件實現實現出用于體 立體顯示的超高刷新率LED視頻裝置的硬件架構及各種接口 ；第三部分，用于體立體顯示的超高刷新率LED視頻裝置的掃描控制模塊的FPGA實 現。本發明中，優選地，所述第一部分包括以下步驟
步驟(11)，LED顯示采用RGB真彩體系，每個像素含有RGB三個分量；步驟(12)，像素灰度采用控制LED的點亮時間來實現，也就是采用PWM控制；步驟(13)，顯示屏的每個像素三個RGB分量分別需要Sbit寬度的灰度數據并保存 在PWM寄存中。本發明中，優選地，所述第二部分包括以下步驟步驟，首先確定此裝置采用積木結構，必須把規模較小的LED點陣實現成獨 立模塊，因為芯片引出腳數量的限制，每個芯片所能點亮驅動的LED燈數量是有限的；步驟(22)，確定此顯示裝置的屏幕大小，選取合適的驅動芯片；步驟，實現出用于體立體顯示的超高刷新率LED視頻裝置的硬件架構及各種 接口。本發明中，優選地，所述第三部分包括以下步驟步驟(31)，LED掃描控制器的功能是接收視頻信號源數據并存入幀緩沖；步驟(32)，從視頻數據中提取出行同步，場同步信號以及每幀圖像數據；步驟(33)，根據要求的刷新率的要求，計算出PWM信號的頻率；步驟(34)，通過FPGA生成所需PWM頻率，根據每幀的圖像數據中的每個像素的 RGB分量分別生成超高頻率PWM信號；步驟(35)，將生成的PWM信號以及各種控制信號輸出至用于體立體顯示的超高刷 新率LED視頻裝置。本發明的原理是利用FPGA芯片的超高頻率以實現生成超高頻率的PWM信號，每幀 圖像的周期大大減小，從而實現了超高的刷新率。有益效果本發明不僅結構靈活、性能優越，而且可以使LED顯示器畫面清晰度、 流暢度高，不會出現拖尾、留影等現象。本發明方法可以用在高端平板電視，要求超高流暢 度視頻顯示方面有重要的應用前景，但是本發明的最重要的應用在體立體顯示上，可以很 好的滿足體立體顯示所需要的超高刷新率。


下面結合附圖和具體實施方式
對本發明做更進一步的具體說明，本發明的上述和 /或其他方面的優點將會變得更加清楚。圖1是用于體立體顯示的超高刷新率LED視頻裝置的硬件架構的系統框圖。圖2是PWM恒流驅動控制方式的示意圖。圖3是LED驅動接口電路的示意4本發明方法簡化流程圖。
具體實施例方式本發明硬件部分由LED顯示屏，驅動電路以及FPGA組成，如圖1所示。如圖3所示，本發明公開了一種用于體立體顯示的超高刷新率LED視頻裝置，包括 以下部分第一部分，LED燈的亮度控制實現顯示屏的每個像素由紅、綠、藍3種顏色LED燈 混合組成，每種顏色的LED燈都需要獨立的PWM驅動；
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所述第一部分包括以下步驟步驟11，LED顯示采用RGB真彩體系，每個像素含有 RGB三個分量；步驟12，像素灰度采用控制LED的點亮時間來實現，也就是采用PWM控制；步 驟13，顯示屏的每個像素三個RGB分量分別需要Sbit寬度的灰度數據并保存在PWM寄存 中。步驟11，LED顯示采用RGB真彩體系，每個像素含有RGB三個分量；步驟12，像素灰度采用控制LED的點亮時間來實現，也就是采用PWM控制；對于多級灰度顯示，亮暗均勻度有嚴格要求，LED燈電流必須為可設定大小的恒流 驅動。多級灰度控制采用脈寬調制方式實現。PWM恒流驅動控制方式如圖2所示。步驟13，顯示屏的每個像素三個RGB分量分別需要Sbit寬度的灰度數據并保存在 PWM寄存中。第二部分，用于體立體顯示的超高刷新率LED視頻裝置硬件實現實現出用于體 立體顯示的超高刷新率LED視頻裝置的硬件架構及各種接口 ；所述第二部分包括以下步驟步驟21，首先確定此裝置采用積木結構，必須把規 模較小的LED點陣實現成獨立模塊，因為芯片引出腳數量的限制，每個芯片所能點亮驅動 的LED燈數量是有限的；步驟22，確定此顯示裝置的屏幕大小，選取合適的驅動芯片；步驟 23，實現出用于體立體顯示的超高刷新率LED視頻裝置的硬件架構及各種接口。步驟21，首先確定此裝置采用積木結構，必須把規模較小的LED點陣實現成獨立 模塊，因為芯片引出腳數量的限制，每個芯片所能點亮驅動的LED燈數量是有限的；步驟22，確定此顯示裝置的屏幕大小，選取合適的驅動芯片；這里以選取驅動芯 片有美國TI公司的TLC5941串行接口芯片為例。步驟23，實現出用于體立體顯示的超高刷新率LED視頻裝置的硬件架構及各種接□。若采用TLC5941驅動8*8灰度顯示模塊，則需要12片級聯，每個PWM控制的恒流 輸出端(如01)連接1個LED燈，可設定為Sbit模式，對應256灰度等級，芯片級聯及接口 見圖2，其中SINa為串行輸入，SOa為串行輸出，XTL、SCLK、BLANK、GSCLK分別對應幀同步、 數據位同步時鐘、輸出禁止、PWM輸入時鐘。圖2所示的8*8LED模塊，設定為Sbit模式時，則每模塊需12片TLC5941級聯，每 幀數據為1536bit，假設幀刷新頻率為20000幀/s，考慮幀間隙，則串行數據傳輸速率必須 大于 32Mbit/s。因此對于大塊的LED顯示屏我們可以采取分塊的方式。第三部分，用于體立體顯示的超高刷新率LED視頻裝置的掃描控制模塊的FPGA實 現。所述第三部分包括以下步驟步驟31，LED掃描控制器的功能是接收視頻信號源 數據并存入幀緩沖；步驟32，從視頻數據中提取出行同步，場同步信號以及每幀圖像數據； 步驟33，根據要求的刷新率的要求，計算出PWM信號的頻率；步驟34，根據每幀的圖像數據 中的每個像素的RGB分量分別生成超高頻率PWM信號；步驟35，將生成的PWM信號輸出至 用于體立體顯示的超高刷新率LED視頻裝置。步驟31，LED掃描控制器的功能是接收視頻信號源數據并存入幀緩沖；步驟32，從視頻數據中提取出行同步，場同步信號以及每幀圖像數據；
步驟33，根據要求的刷新率的要求，計算出PWM信號的頻率；步驟34，通過FPGA生成所需PWM頻率，根據每幀的圖像數據中的每個像素的RGB 分量分別生成超高頻率PWM信號；步驟35，將生成的PWM信號以及各種控制信號輸出至用于體立體顯示的超高刷新 率LED視頻裝置。本發明提供了一種用于體立體顯示的超高刷新率LED視頻裝置的思路及方法，本 發明主要應用在體立體顯示上面，可以很好的滿足體立體顯示所需要的超高刷新率。具體 實現該技術方案的方法和途徑很多，以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當指出，對于 本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以做出若干改進和 潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發明的保護范圍。本實施例中未明確的各組成部分均可 用現有技術加以實現。
權利要求
1.本發明公開了一種用于體立體顯示的超高刷新率LED視頻裝置，其特征在于，包括 以下部分第一部分，LED燈的亮度控制實現顯示屏的每個像素由紅、綠、藍3種顏色LED燈混合 組成，每種顏色的LED燈都需要獨立的PWM驅動；第二部分，用于體立體顯示的超高刷新率LED視頻裝置硬件實現實現出用于體立體 顯示的超高刷新率LED視頻裝置的硬件架構及各種接口 ；第三部分，用于體立體顯示的超高刷新率LED視頻裝置的掃描控制模塊的FPGA實現。
2.根據權利要求1所述的一種用于體立體顯示的超高刷新率LED視頻裝置，其特征在 于，所述第一部分包括以下步驟步驟(11)，LED顯示采用RGB真彩體系，每個像素含有RGB三個分量； 步驟(1 ，像素灰度采用控制LED的點亮時間來實現，也就是采用PWM控制； 步驟(13)，顯示屏的每個像素三個RGB分量分別需要Sbit寬度的灰度數據并保存在 PWM寄存中。
3.根據權利要求2所述的一種用于體立體顯示的超高刷新率LED視頻裝置，其特征在 于，所述第二部分包括以下步驟步驟，首先確定此裝置采用積木結構，必須把規模較小的LED點陣實現成獨立模 塊，因為芯片引出腳數量的限制，每個芯片所能點亮驅動的LED燈數量是有限的； 步驟(22)，確定此顯示裝置的屏幕大小，選取合適的驅動芯片； 步驟03)，實現出用于體立體顯示的超高刷新率LED視頻裝置的硬件架構及各種接
4.根據權利要求3所述的一種用于體立體顯示的超高刷新率LED視頻裝置，其特征在 于，所述第三部分包括以下步驟步驟(31)，LED掃描控制器的功能是接收視頻信號源數據并存入幀緩沖； 步驟(32)，從視頻數據中提取出行同步，場同步信號以及每幀圖像數據； 步驟(33)，根據要求的刷新率的要求，計算出PWM信號的頻率； 步驟(34)，通過FPGA生成所需PWM頻率，根據每幀的圖像數據中的每個像素的RGB分 量分別生成超高頻率PWM信號；步驟(35)，將生成的PWM信號以及各種控制信號輸出至用于體立體顯示的超高刷新率 LED視頻裝置。
全文摘要
本發明公開了一種用于體立體顯示的超高刷新率LED視頻裝置，包括以下部分第一部分，LED燈的亮度控制實現顯示屏的每個像素由紅、綠、藍3種顏色LED燈混合組成，每種顏色的LED燈都需要獨立的PWM驅動；第二部分，用于體立體顯示的超高刷新率LED視頻裝置硬件實現實現出用于體立體顯示的超高刷新率LED視頻裝置的硬件架構及各種接口；第三部分，用于體立體顯示的超高刷新率LED視頻裝置的掃描控制模塊的FPGA實現。體立體顯示的實現立體圖像需要分割成若干層平面圖像，然后再進行重建顯示。由于將立體圖像分割為多幅圖像，因此顯示的整體刷新率要求便大大提高。本發明最主要的特征是超高的刷新率，其刷新頻率可以達到20kHz以上，以實現立體顯示要求的超高刷新率。本發明提出了一種基于FPGA的用于體立體顯示的超高刷新率LED視頻裝置實現方法。該裝置不僅結構靈活、性能優越，畫面清晰度、流暢度高，不會出現拖尾、留影等現象，而且可以滿足立體顯示的超高刷新率的要求。
文檔編號G09G3/32GK102087831SQ20111004324
公開日2011年6月8日 申請日期2011年2月23日 優先權日2011年2月23日
發明者付世斌, 劉凡, 封婷, 盛海波, 袁杰, 鄭暉, 霍偉 申請人:南京大學