一種球形顯示器及顯示方法與流程
2023-06-10 10:14:21
本發明涉及光電顯示領域，尤其是涉及一種球形顯示器及顯示方法。
背景技術：
隨著led顯示屏的發展，由於其使用壽命長，節能環保以及綜合成本低等優點，它被廣泛應用於各種公共場所。大多的led顯示屏由於生產技術的限制被製作成矩形或者正方形，大型的顯示屏也是由多個小的矩形顯示模塊拼接而成。而實際上，有的時候我們需要一些特殊外形的顯示屏—異形屏，如球形，平行四邊形和其他多邊形。其中以球形最為複雜，構造球形需要其他多邊形拼接組合而成。實際上，球形屏已經是一個標新立異聚集人氣的產品。
而現有的球形顯示屏主要採用兩種方案，目前這些方案都有自己的缺陷，一種是西瓜皮式顯示屏，它由多條經緯輻條線劃分，形狀類似西瓜花紋或者地球經緯線。該種類型的屏由多個顯示單元拼接而成，任意經線上的單元形狀都不一樣。這給製造工藝上增加了難度，需要多個不同規格的模具來完成各個單元分片，只有同一緯線上的同種規格的顯示單元可以替換。球形屏一旦某個單元損壞，必須備好匹配同規格的組件才能替換。並且，平面視頻圖像在該種西瓜屏上顯示，會出現邊緣線條扭曲，畫面失真，越向南北兩極，像素點的分布越不均勻，北緯45°以北，南緯45°以南，不能播放圖像，畫面利用率很低。為了緩解此種問題，目前只能採用複雜的算法進行抽點或者補點。而且因為每塊單元形狀各異，在分割的邊緣並不總是均勻分布，為了彌補面積上的空缺，往往會在某些行補加像素點，這又使得這一行比起其他行更加密集一些，導致分割處圖像邊緣細節變形。
另一種方案為五邊形加六邊形拼合而成的足球式球形屏，一般一個球體由十二個五邊形和二十六個六邊形拼接組成。而每個五邊形和六邊形又是由更小的三角形拼接而成，如專利cn201510060005所述，每個五邊形或者六邊形由兩種規格不同角度等腰三角形拼合而成。這種足球式的球形屏也有實現上的困難，因為每個小三角形都可以看作是一塊獨立顯示屏，由自己的驅動單獨控制，行列掃描來展示圖像，為了構造帶斜邊的多邊形，兩個三角形會拼接組合，而他們的驅動掃描正好是反向的，若要聯合更多的三角形屏共同顯示大張的圖像必須要分解圖像信息，多塊三角形屏配合行列掃描來控制各個部分的圖像信息，這在驅動控制，軟體算法實現上具有極大的難度，技術門檻太高。
實際上，很多平面異形屏，如專利cn201210082470所述，都是由等邊三角形，底角為45°或底角為67.5°的等腰三角形以各種拼接方式而成，這些異形屏在呈現圖像信息時，鄰接的三角形因掃描方向不同，要共同展現畫面，數據傳輸和驅動方式仍然是一個難題。
技術實現要素：
本發明的目的在於：針對現有技術存在的問題，提供一種球形顯示器及顯示方法，解決現有球形顯示器的顯示單元塊更換不變的問題。
本發明的發明目的通過以下技術方案來實現：
一種球形顯示器，該顯示器包括多個相同的平行四邊形顯示單元和一個多邊形頂蓋，所述多個相同的平行四邊形顯示單元拼接組合形成上下開孔且內部中空的球狀結構，所述多邊形頂蓋設於球狀結構的上方開孔處。
進一步的，該顯示器還包括支架，該支架的一端設在球形顯示器內部，另一端球形顯示器下方開孔處穿出。
進一步的，平行四邊形顯示單元的外形為菱形。
進一步的，平行四邊形顯示單元的外形為一個角為60°的菱形。
進一步的，多邊形頂蓋由梯形屏以及平行四邊形屏組合而成。
一種球形顯示器的顯示方法若平行四邊形顯示單元在物理上每一行移位n個像素位，則通過移位寄存器將視頻信號向平行四邊形顯示單元物理傾斜的反方向移位n個像素，然後將處理後的視頻信號進行顯示。
與現有技術相比，本發明具有以下優點：
1、球形顯示器採用相同的平行四邊形顯示單元組合構成，能夠滿足工藝上製造容易，且單個顯示單元可替換性高。
2、球形顯示器在實際使用過程中，以較簡單的行列掃描驅動方式來驅動顯示屏，具有顯示均勻，色彩豔麗，安裝便捷，易於維護，重量輕，抗風性好、散熱性能好、防水性能好、抗震性能好、輔助安裝框架成本低、無風扇靜音等優點。
3、球形顯示器廣泛應用於博物館、天文館、科技館、少年宮、展覽館、體育館、候機廳、星級酒店、大型露天場所、火車站、港口、商場、酒吧等其他場所。
附圖說明
圖1為本發明的結構示意圖；
圖2為圖1的俯視圖；
圖3為平行四邊形顯示單元的掃描方式圖；
圖4為本發明的顯示原理圖；
圖5為本發明的顯示效果圖。
具體實施方式
下面結合附圖和具體實施例對本發明進行詳細說明。
實施例
本發明提供一種球形顯示器，如圖1～圖2所示，該顯示器包括多個相同的平行四邊形顯示單元和一個多邊形頂蓋。多個相同的平行四邊形顯示單元拼接組合形成上下開孔且內部中空的球狀結構，多邊形頂蓋設於球狀結構的上方開孔處。該顯示器還包括支架，該支架的一端設在球形顯示器內部，另一端球形顯示器下方開孔處穿出。多邊形頂蓋由梯形屏以及平行四邊形屏組合而成。
為了縮小拼接縫隙，平行四邊形顯示單元的外形為菱形。為了進一步縮小拼接縫隙，平行四邊形顯示單元的外形為一個角為60°的菱形。
以下對本球形顯示器進行詳細說明：
本發明顯示器的重點在於它的拼接組合方式，顯示屏的可視角度為360度，可以全方位播放視頻，它的每個顯示單元是一個完整的平行四邊形，並非兩個三角拼接而成。如圖3所示，每個平行四邊形顯示單元從上至下按行掃描，方向一致。用i表示行j表示列，pixel(i，j)與pixel(i+1，j)以及pixel(i，j+1)往往需要同樣的顏色，通過對移位寄存器簡單的移位操作就能控制對應像素點發光。pixel(i,j)正面用矽膠灌封做防水處理，內部出線採用矽膠線材，全密封防水設計適應各種溼度環境，可在淋雨情況下正常工作。目前，採用臺灣積聚公司的mbi5124或者mbi5958的恆流led驅動器就能實現，實際上，這與傳統矩形顯示器拼接驅動行列掃描的控制方式原理上並無二致。本發明採用平行四邊形作為主要的顯示單元，實現無縫拼接，除了球體北極需要構建一個多邊形頂蓋來封口外，整個球都用同一種規格的平行四邊形顯示單元均勻顯示，任一損壞，方便替換。
本發明的顯示原理如圖4所示，模擬攝像機、錄像機、ld視盤機、電視機輸出的複合視頻信號(亮度信號、色彩信號、同步信號)或者音頻的混合數據輸入計算機，轉換成計算機可辨別的數位訊號，由計算機中fpga圖像處理控制器對數位訊號行列進行移位。若平行四邊形顯示單元在物理上向左傾斜，每一行移位n個像素位，那麼由fpga在軟體上對移位寄存器進行操作，與平行四邊形顯示單元物理傾斜的反方向移位n個像素進行調整。這樣最終在平行四邊形顯示單元上能夠呈現正常的視頻圖案。分割圖像到各個平行四邊形的算法實現，是由軟體來實現，而每個平行四邊形上的像素移位可由多種方式來實現(如硬體上通過圖形卡去完成移位或者通過純軟體算法上去實現，也就是說在計算機上完成軟體算法，或者fpga上去硬體實現)。經fpga視頻圖像處理器處理過後，數位訊號送入led平行四邊形顯示單元，顯示單元中掃描控制器對數位訊號進行控制在顯示控制單元發光顯示。平行四邊形屏體內自帶開關電源單獨給屏幕供電。圖4中的圖像處理控制器指的就是fpga，這個fpga不一定是在計算機內部組件，也有可能是外部作為圖像處理板來實現它的功能。
例如，如圖5所示，如果球體要多個單元共同展示字母「cn」，將部分球面延展開來分析，分解字母像素「c」成為一個二維數組矩陣，確定使用(a～f，3～8)來顯示「c」的位置，通過主晶片選通覆蓋像素的顯示單元，計算可使用總的像素陣列，每個單元的顯示邊界，分解字母「c」圖案像素分布，從上至下驅動像素點，每顯示一個像素，偏移量增加，遇到每個單元像素邊界，選通臨近單元繼續完成該行顯示。每行顯示完成切換到下一列對應首個單元繼續顯示「c」的信息。字母「n」的顯示方式同理可以推導。對於平行四邊形構建的部分以外，頂部和底部會有空洞，我們需要支架支撐整個球體，因此底部是內部固定支架的入口。頂部的空缺由於選擇的平行四邊形單元的大小不同，會剩餘一個正多邊形的蓋子。若要無縫填充這個蓋子，需要少量另外的梯形屏以及平行四邊形組合而成。
以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，並不用以限制本發明，應當指出的是，凡在本發明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。