解密：LED球形屏設(shè)計(jì)工藝三種類(lèi)三特點(diǎn)

　　現(xiàn)在市面上常見(jiàn)的LED球形顯示屏屏一般為西瓜皮球屏、足球屏、六面球屏這三種LED球屏。

　　一、球屏的種類(lèi)

　　1、西瓜皮LED球形屏：

　　市場(chǎng)上最早出現(xiàn)的球屏，俗稱(chēng)西瓜皮球形屏，它由西瓜皮狀的PCB組成，它的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)直觀，PCB的種類(lèi)較少，其致命的缺點(diǎn)是南北二極(即北緯45°以北，南緯45°以南)不能正常播放圖像，因此畫(huà)面利用率太低或圖像變形嚴(yán)重。原因是目前所有的圖像源的像素點(diǎn)排布都是成行成列的，而西瓜皮LED球形屏的南北二極的像素點(diǎn)排布不是成行成列排布的，而是圈狀排列的，因此難以顯示。參見(jiàn)下圖。

　　2、三角形LED球形屏：

　　平面三角形PCB組成的球屏，俗稱(chēng)足球屏，它克服了西瓜皮球屏的南北極不能播放圖像的缺點(diǎn)，因此畫(huà)面利用率大大提高。缺點(diǎn)是PCB種類(lèi)較多，受像素點(diǎn)為蜂巢形排布限制而點(diǎn)間距不能太小，軟件編寫(xiě)也較麻煩。見(jiàn)下圖。

　　3、六面LED球形屏：

　　是最近才出現(xiàn)的四邊形PCB組成的LED球形屏，被人稱(chēng)為六面LED球屏。布點(diǎn)更接近平面LED顯示屏，最小點(diǎn)間距與平面LED顯示屏相似，限制不大或幾乎沒(méi)限制，因此效果較三角形PCB組成的球屏要好得多。將整個(gè)球面分成6個(gè)形狀大小完全相同的面，再將每個(gè)面分成4個(gè)形狀大小完全相同的單元箱，6個(gè)面共24個(gè)。每個(gè)單元箱由16片表面焊有LED燈的PCB組成，最后將它們安裝成一個(gè)LED球形屏。見(jiàn)下圖：

　　六面LED球形屏的PCB板的種類(lèi)也較足球屏要少。像素布點(diǎn)更接近正常的平面LED顯示屏，最小點(diǎn)間距也與平面LED顯示屏相似，因此，能用于在普通平面LED顯示屏播放的圖像源都可以直接在六面全景LED球形屏上播放，效果較西瓜皮狀PCB組成的球屏與三角形PCB組成的球屏要好得多。

　　在物理尺寸上由于整個(gè)球屏由6個(gè)形狀尺寸完全相同的面組成，每個(gè)面由4個(gè)形狀尺寸完全相同的單元箱組成，見(jiàn)圖5與圖7所示。它們可以放進(jìn)航空箱，拆裝十分方便，便于租賃商使用。它在軟件播放功能方面當(dāng)然也可以像西瓜皮LED球形屏一樣用1個(gè)視頻源在整個(gè)球面上進(jìn)行播放，比如地球儀等。它還可以將6個(gè)不同視頻源或相同的視頻源在6個(gè)尺寸相同的面上播放(即上、下、左、右、前、后6個(gè)面)。當(dāng)然也可以通過(guò)軟件，單獨(dú)或聯(lián)合起來(lái)播放不同視頻源。這對(duì)直徑大于2米的球屏尤為重要。因?yàn)槿说纳砀呤窃?米以下的，其有效關(guān)注視角也只在球表面1/6左右。見(jiàn)下圖6所示：

　　圖6

　　圖7

　　二、 LED球屏的幾個(gè)特點(diǎn)

　　1、LED球形屏的出現(xiàn)是應(yīng)人們的需求之一即對(duì)新奇異樣的追求而出現(xiàn)的產(chǎn)品。早些年，如廣場(chǎng)上出現(xiàn)一個(gè)大平面LED顯示屏，那人們一定會(huì)驚訝：這么大一個(gè)電視機(jī)!現(xiàn)在這些“大電視”已不能滿(mǎn)足人們的獵奇心理了。如果某一天，在廣場(chǎng)上出現(xiàn)一個(gè)直徑5米的戶(hù)外LED球形屏，那將是一個(gè)非常聚人氣的一個(gè)產(chǎn)品。因此它是一個(gè)標(biāo)新立異的聚集人氣的產(chǎn)品。所有使用平面視頻源在三維球面上播放帶來(lái)的缺陷都將會(huì)被容忍，就像使用廣角鏡或魚(yú)眼照相機(jī)所拍攝的變形的照片被人們接受一樣。

　　2、LED顯示屏的播放原理是：LED顯示屏的控制系統(tǒng)(控制器+電腦)將在電腦的屏幕上播放的圖像源傳送到平面LED顯示屏上顯示。

　　世界上所有的圖像源幾乎都是平面的，如果要將平面的圖像源送到三維的LED球形屏上去顯示，且不經(jīng)過(guò)處理，那幾乎是不可能的事情。好在球是圓的，任何一個(gè)觀眾個(gè)體不可能同時(shí)看LED球屏的每個(gè)角落，他只能看到球表面的一小部分而已。這也與球屏的直徑有關(guān)，如果球屏的直徑充分大，其有效關(guān)注的大概也只有球表面積的六分之一左右(由于視角的關(guān)系)，其中還有六分之五是看不到的或不是其關(guān)注的，因?yàn)檫@六分之五分別在球的正背面、正左側(cè)、正右側(cè)、正上方、正下方。這樣，可以采用的播放方法有：1).將六個(gè)不同的圖像源在球面的六個(gè)不同區(qū)域播放。2). 將3個(gè)不同的圖像源在球面的三個(gè)區(qū)域(如左后、上右、前下)播放。3). 將2個(gè)圖像源在二個(gè)區(qū)域(后右前、上左下)播放。當(dāng)然還可以像西瓜皮LED球形屏那樣將一個(gè)平面圖像源在整個(gè)球面上播放。

　　3、LED球形屏的分辨率設(shè)計(jì)與平面LED顯示屏一樣，即與LED顯示屏的觀看距離密切相關(guān)，一般的經(jīng)驗(yàn)是P2.5的，2.5m以外觀看，P6的6m以外觀看，如是P20戶(hù)外屏，那么在20m以外觀看，在現(xiàn)實(shí)使用中也是如此的，這是一個(gè)比較模糊的選擇，是定性的而不是定量的，它的依據(jù)如下所述：

　　LED顯示屏與電腦的顯示屏一樣，它們所顯示的圖像都是由像數(shù)點(diǎn)組成，每個(gè)像素點(diǎn)由紅、綠、蘭顏色元組成。像素與像素之間有一定的距離，這個(gè)距離我們稱(chēng)為點(diǎn)間距PH。設(shè)電腦顯示屏的分辨率為1024×768，電腦顯示屏的水平方向有1024顆像素，垂直方向有768顆像素。它足夠表達(dá)一幅足夠細(xì)膩的圖像。

　　如果電腦顯示屏的物理尺寸垂直方向的尺寸為300mm，那么電腦顯示屏上的像素點(diǎn)間距PH=300/768=0.39mm,Ph是任何數(shù)字式顯示屏的一個(gè)重要參數(shù)。

　　我們測(cè)到：人眼到電腦顯示屏的距離為D=450mm，那么二個(gè)相鄰二顆像素與人眼的夾角為θ，那么有等式θ=Arctg0.39/450 (1)

　　圖8

　　如果我們將電腦顯示屏放到離操作者30，000mm處，并且將由電腦顯示屏換成LED顯示屏或LED球形屏，那么人眼到LED顯示屏或LED球形屏的距離為30,000mm。由此可見(jiàn)，為保證圖像像素點(diǎn)的感知量不變(或分辯率不變)，那么θ的夾角也應(yīng)該是不變的。唯一需要變化的即Ph變化了。

　　據(jù)等式(1)有等式：θ=Arctg0.39/450=ArctgPh/30,000+450，由此求得Ph=26mm左右，即我們會(huì)將LED球形屏的像素間距設(shè)計(jì)為15~20mm，此時(shí)該球屏的清晰度已足夠了，且是合理的。這時(shí)我們從30米以外看到的LED球屏圖像清晰度與我們?cè)陔娔X前看到效果是相同的。如果人與LED球形屏的距離為其它數(shù)值，其Ph值可以參照上述方法計(jì)算得出。