17.3 信息显示系统设计

17.3.2 根据使用要求，在充分衡量各类显示器件及显示方案的光和电技术指标、环境适应条件等因素的基础上确定屏面显示方案，是信息显示装置设计的重要工作之一。
    信息显示装置可有如下分类：
    1 按显示器件可分为：阴极射线管显示(CRT)、真空荧光显示(VFD)、等离子体显示(PDP)、液晶显示(LCD)、发光二极管显(LED)、电致发光显示(ELD)、场致发光显示(FED)、白炽灯显示、磁翻转显示等；
    2 按显示色彩可分为：单色、双基色、三基色(全彩色)；
    3 按显示信息可分为：图文显示屏、视频显示屏； .
    4 按显示方式可分为：主动光显示、被动光显示；
    5 按使用场所可分为：室内显示屏、室外显示屏；
    6 按技术要求的高低可分为(主要用于LED屏)：
    A级——一般显示屏应达到的基本指标；
    B级——指标高于A级，目前国内现有技术可以实现的较高指标；
    C级——指标高于A级和B级，其中，部分指标是目前国际先进技术和工艺可以实现的最高指标。
    目前信息显示领域对显示器件的要求主要集中在四个方面：大屏幕、高分辨率及高清晰度、低功耗、低成本。当前工程中所采用的显示装置主要有以下三类：
    1 LED显示屏
    LED以其体积小、响应速度快、寿命长、可靠性高、功耗低、易与IC相匹配、可在低电平下工作、易实现固化等优点而广泛受到显示领域的重视。近年来，蓝色LED的开发成功及价格的大幅下降，使LED全彩屏有了很大发展。高亮度LED不断完善，满足了室外全天候显示的需要。
    我国LED显示屏产品的技术水平可与国外同类产品抗衡，部分技术还领先于国外。在我国大屏幕显示领域，LED显示屏几乎是一统天下，而国内产品的市场份额几乎是100％(但产品生产制造工艺水平与国外尚有较大差距)。
    2 PDP、LCD显示器件
    近年来，国外在等离子体显示(PDP)、液晶显示(LCD)的全彩色、高亮度、高对比度方面的研究进展很快，PDP对比度可达300:1，亮度可达700cd/m²。PDP、LCD具有较大发展潜力，业内应给予足够关注。

17.3.3 本条是对确定显示屏屏面规格设计要素的规定。在这个设计环节上，要合理确定显示屏有效显示区域的尺寸，确定显示区域内构成显示矩阵的像素点的数量及像素点径的大小。屏面规格设置要保证在设计视距(即有效视距)远端的观众能看清满屏，最大文字容量情况下的每个字(构成笔画)，并兼顾呈现在有效视距近端观众面前的视频图像不是由一个个清晰的像素点阵构成的。即达到文字要看得清，图像要看得好。二者的统一是矛盾的、是相互制约的。这是信息显示装置设计的难点。
     怎么样才能看得清。理论上认为，人的标准视力对视物的分辨与距离无关，与视角有关，达到或超过这个视角，人就看得清，分辨得了。一般认为，人的标准视力对物体的可分辨视角为1'。在工程上，考虑到视认群体视力呈非标准分布，可分辨视角可取为2’左右。具体到显示屏设计上，显示屏的最小可分辨细节就是像素点，它体现在像素点的点径或者说体现在两像素点的间距上。如果说，屏幕像素点不允许很多，组字的笔画要由单排、单列或单点像素构成，那么，设计就必须保证使视认群体在有效视距的远端能够可靠地分辨各像素点，否则，就无法看清文字。
    2 怎么样才能看得好。图文屏和视频屏对所分别显示的文字、图像的细节在分辨率的要求上是不同的。图文屏要求对组字笔画要辨别清楚甚至笔锋毕现，对细节的分辨率要求较高。视频屏追求质感，如油画效果。近看豆腐渣，远看一朵花，它往往强调图像的整体效果，希望屏幕最小可分辨细节不是单个像素点而是大团的像素点阵。信息显示装置的显示屏通常尺寸较大，由于受造价的限制，不可能把它做成像电视屏幕那样具有几十万个像素点，工程中，几千点和几万点像素的显示屏比比皆是。在设计中，为使有限的像素有效地完成信息传送，组成显示屏的各像素点的矩阵排列及矩阵中各像素点间的距离尤其要处理得当。一般地说，由于信息显示屏大场合远视距的应用特点，在大幅降低图像组成像素的情况下，还是能取得较令人满意的图像效果的。
    图文显示屏屏面尺寸通常可按下列步骤确定。首先确定基本组字矩阵。然后根据视认距离和分辨率确定像素点间距，即确定基本文字规格。根据显示文字的排列及满屏最大文字容量，框算显示屏面尺寸。再根据其他制衡因素进行综合调整，最后确定组成屏面的像素点和屏面尺寸。
    在处理多功能显示屏的分辨率问题上，必要时可牺牲一部分图像显示的质量要求，否则，就得大量增加像素数量。如果投入资金不受限制，则另当别论。

17.3.4 采用文字单行左移或多行上移显示方式时，文字移动速度宜以中等文化水准读者的阅读速度为参考基点。

17.3.5 设计对显示方案的技术要求
    第1款 显示装置的光学性能包括分辨率、亮度、对比度、白场色温、闪烁、视角、组字、均匀性等指标；
        ①分辨率(视觉分辨率)：医学上用“最小视角”来衡量人的视觉分辨能力，通常认为最小可分辨视角为1'，称为“一分视角”。
        在大屏幕显示领域，认为最小可分辨视角为“一分视角”仍嫌稍小，应放大到2'左右，其原因：a.对观众群体，应强调大多数人的视力而不应强调人的标准视力；b.事实上存在着由于散射引入的光学效应；c.在动态显示中，不可能给观众以较长的辨认时间，尤其是文字细节。
        视觉分辨率决定着显示矩阵中任意两个基本信元(即独立像素)间的距离，是非常重要的基础指标。
        ②亮度：由于显示屏使用环境的照度不同，要求主动光显示屏的最大亮度也不同。目前有关规范和检测标准均未对显示屏最大亮度指标作明确规定，而以合同双方约定的最大亮度指标作为验收依据。
        ③对比度：对比度是信息显示装置一项很重要的光学性能参数，显示系统正是通过规定的信息元的明暗对比来组合信息内容的。
        由研究资料可知，人对亮度变化的察觉最小可达1％，但这个最小值受实验条件限制。对于实际应用来说，认为可接受的最小值约为3％，即等价于对比度1.03。为了可靠辨别，对比度应取8～10或更高。
        显示屏的最高对比度是一项非常重要的光学性能指标，它不仅反映了显示屏的亮度状况，更反映了环境照度对显示屏亮度的影响状况。目前有关规范和检测标准均未对显示屏最高对比度作明确规定，而应以合同双方约定的对比度指标作为验收依据。
        ④白场色温：白场色温是全彩屏的重要指标。在用户没有特殊要求的情况下，推荐白场色温在6500～9500K。LED屏的白场色温Tc分为A、B、C三级，见表17-1。

        ⑤闪烁：当亮度变化的速率低于能消除感觉亮度变化的眼睛累积能力的最低更新速率时，观看者就能察觉到亮度上的变化，这个察觉出的亮度变化，就是闪烁。
        ⑥视角：有水平视角和垂直视角之分。由于显示屏用途不同，要求显示屏的视角也各不相同。目前有关规范和检测标准均未对显示屏规定最小视角。应以合同双方约定的视角作为验收依据。
        ⑦组字：在应用中，以像素矩阵组成数字、字母、汉字字符。设计中，应对数字、字母、汉字最小组字单元有所规定。数字、字母最小基本组字单元选择5×5或5×7等，汉字最小基本单元选择16×16或24×24等。组字单元的确定是显示屏总像素构成的最基本依据。
        ⑧均匀性：包括像素光强均匀性、显示矩阵块亮度均匀性和模组亮度均匀性。
        LED显示屏根据均匀性误差范围共分A、B、C三级，见表17-2。

使用显示矩阵块的显示屏只考虑显示矩阵块亮度均匀性(Am¹)，不考虑模组亮度均匀性(Am²)。
    第2款 显示装置的电性能包括最大换帧频率、刷新频率、灰度等级、信噪比、像素失控率、伴音功率和耗电指标等。
    对LED显示屏电性能技术要求的分级见表17-3。

 灰度等级HB：标定灰度等级HB分为无灰度(1 bit技术)、4级(2 bit技术)、8级(3 bit技术)、16级(4 bit技术)、32级(5 bit技术)、64级(6 bit技术)、128级(7 bit技术)、256级(8 bit技术)共八级。在任何一种级别中，亮度随灰度级数的上升，应呈现单调上升。
    第3款 环境条件包括照度、温度、相对湿度和气体腐蚀性：
        ①环境照度：对于主动光显示方案来说，环境照度过高，会使显示对比度降低，当对比度不能达到8～10时，会破坏显示屏的信息显示效果。因此对于主动光显示方案来说，除了强调显示器件自身的亮度外，还应对环境照度上限提出限制要求。相反，对于被动光显示方案，如果环境照度过低，会缩短有效视看距离，影响显示效果，设计应对环境照度的下限提出要求。
        ②温度、相对湿度及气体腐蚀性：不同的显示方案对环境的适应情况有所不同，应针对环境选取显示方案。
    第4款 显示屏的机械结构性能包括外壳防护等级、模组拼接精度：
        ①外壳防护等级F：室内显示屏外壳防护等级F_N和室外显示屏外壳防护等级F_w各分为A、B、C三级，见表17-4；

    ②模组拼接精度：模组在拼接过程中存在着一定的拼接误差，造成显示屏平整度下降，像素间距改变，水平和垂直方向错位等四方面问题。
        LED显示屏对模组拼接精度分为A、B、C三级，见表17-5。

17.3.7 所列体育公告内容，是公告的待选或待组合的内容。设计中，应使公告表格能按照裁判规则容纳公告内容。在做队名显示时，要考虑多字数的队名。
    对公告每幅显示容量规定：每幅最低应能显示不少于3个道次(名次)的运动员情况，每幅若能显示8个道次(名次)，则认为容量已满足使用要求。

17.3.9 由于实时计时数字显示直接面对观众，具有成绩发布性质，因此，计时精确度必须符合裁判要求，并须经裁判认可，否则，不可以做大屏幕实时计时显示。

17.3.12 体育场和体育馆除设有大型固定式计时记分显示装置外，还应配置一定数量的移动式小型记分显示装置，以适应小场地比赛使用需求。
    体育场田赛场地可按单项比赛设移动式小型记分显示装置，一般同时进行的比赛不超过六个单项。
    体育馆体操比赛场地也宜按单项比赛设移动式小型记分显示装置，一般同时进行的比赛不超过四个单项。