led显示屏基本概念知识

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1、话题一话题一浅谈浅谈LED显示屏中刷新频率、灰度和亮度三者之间的关系显示屏中刷新频率、灰度和亮度三者之间的关系1、基本概念的介绍、基本概念的介绍1、灰度、灰度(grey):使用黑色调表示物体。 每个灰度对象都具有从 0%（白色）到 灰度 条100%（黑色）的亮度值。 使用黑白或灰度扫描仪生成的图像通常以灰度显示。DVI信号为8bits=28,灰度值的范围为0-255，表示亮度从深到浅，对应图像中的颜色为 从黑到白。黑白照片包含了黑白之间的所有的灰度色调，每个像素值都是介于黑色和 白色之间的256种灰度中的一种。HDMI 1.3规格具有让色彩更生动逼真的色深（Deep Color）技术 ，色深系

2、统支持10、 12及16位的色彩深度（RGB或YCbCr） ，尽管目前具备色深功能的设备普遍都支持12位 的色彩深度，但是具备HDMI 1.3设备的发射器与接收器电路，则必须建置更宽的内部 数据信道，以容纳每组件可达16位的色彩深度。2、刷新频率、刷新频率（refresh frequency ）：图像在屏幕上更新的速度，也即屏幕上的图 像每秒钟出现的次数，它的单位是赫兹（Hz）。刷新频率越高，屏幕上图像闪烁感就 越小，稳定性也就越高，换言之对视力的保护也越好。一般时人的眼睛、不容易察觉 75Hz以上刷新频率带来的闪烁感，因此最好能将您显示卡刷新频率调到75Hz以上。要 注意的是，并不是所有的显

3、示卡都能够在最大分辨率下达到70Hz以上的刷新频率（这 个性能取决于显示卡上RAMDAC的速度），而且显示器也可能因为带宽不够而不能达到 要求。针对现有的控制系统正常工作模式普遍是在60HZ，所以在显卡设置的时候建议 与控制系统正常工作模式保持一致，以保证画面的稳定性。有些控制系统能够兼容分 辨率为1920X1080 50Hz的信号源，如不能支持此种信号源的控制系统可在前端增加一 个视频处理器转化为控制器能够接受的60HZ信号源。 刷新率就是屏幕每秒画面被刷新的次数，当物体在快速运动时, 当人眼所看到的 影像消失后，人眼仍能继续保留其影像1/24秒=0.042s左右的图像，这种现象被称为 视觉

4、暂留现象。你可以这么理解，看电影时我们看到的其实是一副一副静止的画面， 就象放幻灯片，为什么我们感觉画面在动，那是因为人的眼睛有视觉停留效应，前一 副画面留在大脑中的印象还没消失，紧接着后一副画面就跟上来了，而且两副画面间 的差别很小，一个动作要用很多副画面来显示，这样我们就感觉画面在动了，这一副 一副的更换画面，就是在刷新，假设一个动作由20张画面完成，我们看上去就有点象 动画片，而这个动作增加到30张的话，看上去就自然多了，这就是刷新率。就像我们 小时候经常玩得两面扇一个原理，一面是马，另一面是人，当转动速度很快的时候， 人眼就看到人就骑在马上了。3、亮度、亮度：英文lightness ;

5、 brightness，指发光体（反光体）表面发光（反光） 强弱的物理量。人眼从一个方向观察光源，在这个方向上的光强与人眼所“见到” 的光源面积之比，定义为该光源单位的亮度，即单位投影面积单位投影面积上的发光强度。亮 度的单位是坎德拉/平方米（cd/m2）或称nits， 亮度是人对光的强度的感受,它 是一个主观的量。与亮度不同的，由物理定义的客观的相应的量是光强。这两个 量在一般的日常用语中往往被混淆。4、发光强度、发光强度：英文luminous intensity，简称光强，国际单位是candela（坎 德拉）简写cd，其他单位有烛光，支光。1cd即1000mcd是指单色光源（频率 540X

6、1012HZ，波长0.550微米）的光，在给定方向上（该方向上的辐射强度为 （1/683）瓦特/球面度）的单位立体角内发出的发光强度。2、结合、结合LED显示屏的实际应用显示屏的实际应用下面以我们A1688的标准箱体来讲解。R1 G1 B1 GND R2 G2 B2 GND R3 G3 B3 GND R4 G4 B4 GND CLK LAT OE GND4口接口 4组数据 静态模组模组HUB板板 接口定义接口定义我们A1688模组尺寸为256mmX256mm，像素点为16X16,A1688的标准箱体一行有6 个模组，那么每个接口所带的点数为16X16X6=1536点，因为每个接口有4组数据，

7、每组数据所带的点数为1536/4=384点。我们常用的MBI5024时钟频率最高可以达到25MHZ,但是由于线路板布线和IC传递有 损耗，实际我们在使用中MBI5024上频时钟通常设置为18.75MHZ。那么传送384个点 的时间为384/18.75M=384X10-6/18.75=20480ns。由MBI5024的时序图可知，灰度主要是由OE控制来实现的。由上图可知，完成1次8192级灰度的时间为： T总=20480nsX9+35840ns+71680ns+143360ns+286720ns=721920ns。 那么完成8192级的刷新频率为f=1/T总=1/721920ns=1385.19

8、HZMBI5024完成最小的OE打开时间为70ns，如果按照OE单位打开时间为70ns计算， 实现8192级灰度的方法如下图所示。OE时间时间70ns送数据时间送数据时间 20480ns1级灰度级灰度OE时间时间140ns送数据时间送数据时间 20480ns2级灰度级灰度OE时间时间280ns送数据时间送数据时间 20480ns4级灰度级灰度OE时间时间560ns送数据时间送数据时间 20480ns8级灰度级灰度OE时间时间17920ns送数据时间送数据时间 20480ns256级灰度级灰度OE时间时间35840ns送数据时间送数据时间 20480ns512级灰度级灰度OE时间时间286720

9、ns送数据时间送数据时间 20480ns4096级灰度级灰度8192级灰度的完整时序图级灰度的完整时序图当在灰度小于等于256级，送数据的时间大于OE反应的时间，那么控制器需要单独拿出 时间来完成送数据，而实际点亮的时间短。当灰度大于256级，送数据的时间小于OE反应的时间，那么控制器不需要单独拿出时间 来完成送数据，则实现了完全的亮度显示。T亮= 70ns+140ns+280ns+560ns+286720ns=70X8191=573370亮度的效率为 = T亮/ T总=573370/721920=79.4%实现255级灰度所需要的时间T255=20480nsX8=163840ns。实现256

10、级灰度所需要的时间T256=17920ns。实现511级灰度所需要的时间T511=20480nsX9=184320ns。实现512级灰度的时间需要T512=35840ns。从上面的数据，我们不难发现每当2n-1级灰度到2n级灰度时，时间过度是一个跳变的 过程，这样会造成灰度不均匀，为了保证灰度过度自然平滑，控制器普遍都采用灰度 打散技术的情况来处理,实际处理中控制器会将灰度打散得更厉害。为了保证较高的刷新频率和亮度效率，需要选取较为合适的为了保证较高的刷新频率和亮度效率，需要选取较为合适的OE打开时间和打散的级打开时间和打散的级 数，从而保证在打散的时间内，送数据的时间小于等于数，从而保证在打

11、散的时间内，送数据的时间小于等于OE反应的时间，从而不会浪反应的时间，从而不会浪 费周期时间和亮度效率。费周期时间和亮度效率。1、当选取最小、当选取最小OE时间为时间为80ns，在，在256级的时候进行灰度打散处理。级的时候进行灰度打散处理。由上图可知，完成1次8192级灰度的时间为： T总=20480nsX8+ 20480nsX31 =798720ns。那么完成8192级的刷新频率f=1/T总=1/798720ns=1252HZT亮= 160ns+320ns+640ns+1280ns+2560ns+5120ns+10240+20480nsX31=655200ns= T亮/ T总=655200

12、ns/798720ns =82%OE时间时间80ns送数据时间送数据时间 20480ns1级灰度级灰度OE时间时间160ns送数据时间送数据时间 20480ns2级灰度级灰度OE时间时间320ns送数据时间送数据时间 20480ns4级灰度级灰度OE时间时间640ns送数据时间送数据时间 20480ns8级灰度级灰度OE时间时间20480ns送数据时间送数据时间 20480ns256级灰度级灰度送数据时间送数据时间 20480ns256级灰度级灰度OE时间时间20480nsOE时间时间20480ns送数据时间送数据时间 20480ns256级灰度级灰度送数据时间送数据时间 20480ns256

13、级灰度级灰度OE时间时间20480ns31个256级灰度实现255级灰度所需要的时间T255=20480nsX8=163840ns。实现256级灰度所需要的时间T256=20480nsX9=184320ns。实现511级灰度所需要的时间T511=20480nsX10=204800ns。实现512级灰度的时间需要T512=20480nsX11=225280ns。2、当选取最小、当选取最小OE时间为时间为160ns，在，在128级的时候进行灰度打散处理。级的时候进行灰度打散处理。由上图可知，完成1次8192级灰度的时间为： T总=20480nsX7+ 20480nsX65 =1474560ns。那

14、么完成8192级的刷新频率为f=1/T总=1/1474560ns=678.17HZT亮= 160ns+320ns+640ns+1280ns+2560ns+5120ns+10240+20480nsX65=1351520ns= T亮/ T总=1351520ns/1474560ns =91.66%OE时间时间160ns送数据时间送数据时间 20480ns1级灰度级灰度OE时间时间320ns送数据时间送数据时间 20480ns2级灰度级灰度OE时间时间640ns送数据时间送数据时间 20480ns4级灰度级灰度OE时间时间1280ns送数据时间送数据时间 20480ns8级灰度级灰度OE时间时间204

15、80ns送数据时间送数据时间 20480ns128级灰度级灰度送数据时间送数据时间 20480ns128级灰度级灰度OE时间时间20480nsOE时间时间20480ns送数据时间送数据时间 20480ns128级灰度级灰度送数据时间送数据时间 20480ns128级灰度级灰度OE时间时间20480ns65个128级灰度实现255级灰度所需要的时间T255=20480nsX8=163840ns。实现256级灰度所需要的时间T256=20480nsX9=184320ns。实现511级灰度所需要的时间T511=20480nsX10=204800ns。实现512级灰度的时间需要T512=20480ns

16、X11=225280ns。从上面的数据，我们不难发现每当2n级灰度和2n+1级灰度时过度是一个均匀变化 的过程，这样就保证灰度过度自然平滑。当最小OE时间为80ns时，f=1252HZ, =82%。当最小OE时间为160ns时，f=678.17HZ, =91.66%。这就是在灰度等级一定的情况下，我们德普达、诺瓦控制器中选择刷新优先还 是亮度优先的选项。控制器现在为了提高刷新的频率，如完成8192级的灰度，把整个灰度进一步打散，变为 实现4次2048级的灰度，这样刷新频率也就提高了4倍，这也就是我们软件设置里面分频 数设置。据了解现在灵星雨系统最小能够打散到256级灰度，这样就大大的提高了刷新 频率，正如我们A1688的规格书上面标准箱体3840HZ的刷新频率，8192级的灰度等级。T总=20480nsX8+20480nsX7 =307200ns。刷新频率为f=1/T总=1/307200ns=3255.2HZT亮=80ns+160ns+320ns