解密：LED球形屏设计工艺三种类三特点

　　现在市面上常见的LED球形显示屏屏一般为西瓜皮球屏、足球屏、六面球屏这三种LED球屏。

　　一、球屏的种类

　　1、西瓜皮LED球形屏：

　　市场上最早出现的球屏，俗称西瓜皮球形屏，它由西瓜皮状的PCB组成，它的优点是结构直观，PCB的种类较少，其致命的缺点是南北二极(即北纬45°以北，南纬45°以南)不能正常播放图像，因此画面利用率太低或图像变形严重。原因是目前所有的图像源的像素点排布都是成行成列的，而西瓜皮LED球形屏的南北二极的像素点排布不是成行成列排布的，而是圈状排列的，因此难以显示。参见下图。

　　2、三角形LED球形屏：

　　平面三角形PCB组成的球屏，俗称足球屏，它克服了西瓜皮球屏的南北极不能播放图像的缺点，因此画面利用率大大提高。缺点是PCB种类较多，受像素点为蜂巢形排布限制而点间距不能太小，软件编写也较麻烦。见下图。

　　3、六面LED球形屏：

　　是最近才出现的四边形PCB组成的LED球形屏，被人称为六面LED球屏。布点更接近平面LED显示屏，最小点间距与平面LED显示屏相似，限制不大或几乎没限制，因此效果较三角形PCB组成的球屏要好得多。将整个球面分成6个形状大小完全相同的面，再将每个面分成4个形状大小完全相同的单元箱，6个面共24个。每个单元箱由16片表面焊有LED灯的PCB组成，最后将它们安装成一个LED球形屏。见下图：

　　六面LED球形屏的PCB板的种类也较足球屏要少。像素布点更接近正常的平面LED显示屏，最小点间距也与平面LED显示屏相似，因此，能用于在普通平面LED显示屏播放的图像源都可以直接在六面全景LED球形屏上播放，效果较西瓜皮状PCB组成的球屏与三角形PCB组成的球屏要好得多。

　　在物理尺寸上由于整个球屏由6个形状尺寸完全相同的面组成，每个面由4个形状尺寸完全相同的单元箱组成，见图5与图7所示。它们可以放进航空箱，拆装十分方便，便于租赁商使用。它在软件播放功能方面当然也可以像西瓜皮LED球形屏一样用1个视频源在整个球面上进行播放，比如地球仪等。它还可以将6个不同视频源或相同的视频源在6个尺寸相同的面上播放(即上、下、左、右、前、后6个面)。当然也可以通过软件，单独或联合起来播放不同视频源。这对直径大于2米的球屏尤为重要。因为人的身高是在2米以下的，其有效关注视角也只在球表面1/6左右。见下图6所示：

　　图6

　　图7

　　二、 LED球屏的几个特点

　　1、LED球形屏的出现是应人们的需求之一即对新奇异样的追求而出现的产品。早些年，如广场上出现一个大平面LED显示屏，那人们一定会惊讶：这么大一个电视机!现在这些“大电视”已不能满足人们的猎奇心理了。如果某一天，在广场上出现一个直径5米的户外LED球形屏，那将是一个非常聚人气的一个产品。因此它是一个标新立异的聚集人气的产品。所有使用平面视频源在三维球面上播放带来的缺陷都将会被容忍，就像使用广角镜或鱼眼照相机所拍摄的变形的照片被人们接受一样。

　　2、LED显示屏的播放原理是：LED显示屏的控制系统(控制器+电脑)将在电脑的屏幕上播放的图像源传送到平面LED显示屏上显示。

　　世界上所有的图像源几乎都是平面的，如果要将平面的图像源送到三维的LED球形屏上去显示，且不经过处理，那几乎是不可能的事情。好在球是圆的，任何一个观众个体不可能同时看LED球屏的每个角落，他只能看到球表面的一小部分而已。这也与球屏的直径有关，如果球屏的直径充分大，其有效关注的大概也只有球表面积的六分之一左右(由于视角的关系)，其中还有六分之五是看不到的或不是其关注的，因为这六分之五分别在球的正背面、正左侧、正右侧、正上方、正下方。这样，可以采用的播放方法有：1).将六个不同的图像源在球面的六个不同区域播放。2). 将3个不同的图像源在球面的三个区域(如左后、上右、前下)播放。3). 将2个图像源在二个区域(后右前、上左下)播放。当然还可以像西瓜皮LED球形屏那样将一个平面图像源在整个球面上播放。

　　3、LED球形屏的分辨率设计与平面LED显示屏一样，即与LED显示屏的观看距离密切相关，一般的经验是P2.5的，2.5m以外观看，P6的6m以外观看，如是P20户外屏，那么在20m以外观看，在现实使用中也是如此的，这是一个比较模糊的选择，是定性的而不是定量的，它的依据如下所述：

　　LED显示屏与电脑的显示屏一样，它们所显示的图像都是由像数点组成，每个像素点由红、绿、兰颜色元组成。像素与像素之间有一定的距离，这个距离我们称为点间距PH。设电脑显示屏的分辨率为1024×768，电脑显示屏的水平方向有1024颗像素，垂直方向有768颗像素。它足够表达一幅足够细腻的图像。

　　如果电脑显示屏的物理尺寸垂直方向的尺寸为300mm，那么电脑显示屏上的像素点间距PH=300/768=0.39mm,Ph是任何数字式显示屏的一个重要参数。

　　我们测到：人眼到电脑显示屏的距离为D=450mm，那么二个相邻二颗像素与人眼的夹角为θ，那么有等式θ=Arctg0.39/450 (1)

　　图8

　　如果我们将电脑显示屏放到离操作者30，000mm处，并且将由电脑显示屏换成LED显示屏或LED球形屏，那么人眼到LED显示屏或LED球形屏的距离为30,000mm。由此可见，为保证图像像素点的感知量不变(或分辩率不变)，那么θ的夹角也应该是不变的。唯一需要变化的即Ph变化了。

　　据等式(1)有等式：θ=Arctg0.39/450=ArctgPh/30,000+450，由此求得Ph=26mm左右，即我们会将LED球形屏的像素间距设计为15~20mm，此时该球屏的清晰度已足够了，且是合理的。这时我们从30米以外看到的LED球屏图像清晰度与我们在电脑前看到效果是相同的。如果人与LED球形屏的距离为其它数值，其Ph值可以参照上述方法计算得出。