《视频图像技术原理与案例》第4章 视频显示

文件大小与其图像分辨率的平方成正比。
计算公式
2 X2 Y2 PPI
Z
X是宽度方向像素数；Y是高度方向像素数；Z是屏幕尺寸，即对角线长度。
4.4.5 显示器分辨率
4. 角分辨率/空间分辨率：视场角中的平均每 1° 夹角内填充的像素点的数量。
不同于手机屏幕用 PPI(Pixel per inch) 来判定屏幕清晰度，头显产品（如 VR眼 镜、VR一体机、头戴影院、头戴 AR 等）的清晰度是通过 PPD 这个参数来衡量。
4.4.3 显示器的显示技术参数
1. 亮度：灯管数目关系着液晶显示器亮度。另一个决定亮度的因素是开口率，
即光线能透过的有效区域与整个液晶屏幕面积的比例。
2. 物理分辨率：液晶显示器的物理分辨率是固定不变的。 3. 色彩度：最常见的RGB彩色模型，即选择红、绿、蓝(R、G、B)为三种基本
色，去组合任意颜色。三基色的位深度决定了可显示的颜色数量。
4.4.1 显示器的类型
4.4.1 显示器的类型
4. LED显示器：由LED点阵组成的电子显示器，通过控制系统调控LED灯的亮暗情
况，实现动画、图片、视频的呈现。具有光亮强度高、工作耗功较小等优点，本身 又耐冲击、抗振动、寿命长（10 万小时），快速发展并广泛应用于各个领域。
LED显示器
4.4.1 显示器的类型
4.4.4 显示器的常用接口
3. HDMI（High Definition Multimedia Interface）高清多媒体接口
一种全数字化视频和声音发送接口，可以发送未压缩的音频及视频信号。
标准HDMI接口
迷你[mini]HDMI接口 微型[micro]HDMI接口
宽约14mm 厚约4.5mm 常见于：电视、显卡
UHD QUHD
3840×2160( 4K)
7680×4320( 8K)
4.4.5 显示器分辨率
2. 屏幕分辨率：实际显示图像时计算机所采用的分辨率，屏幕分辨率必须小于
或等于显示器分辨率。
3. 图像分辨率：在计算机中保存和显示一幅数字图像所具有的分辨率，它和图
像的像素有直接的关系。对于同样尺寸的一幅图，如果图像分辨率越高，则组成 该图的图像像素数目越多，像素点也越小，图像越清晰、逼真。
LCD结构
• 当LCD中的电极产生电场时，液晶分子就会发生扭曲，从而将穿越其中的光线进 行有规则的折射(液晶材料的旋光性)，再经过第二层偏光片的过滤而显示在屏幕上。
4.4.2 液晶显示器的构成和原理介绍
3. 显示模式
• 单色显示：LCD技术是把液晶灌入两个列有细槽的平面之间。这两个平面上的槽互相垂直 （相交成90度）。当液晶上加一个电压时，液晶分子便会转动，改变光透过率，从而实现多 灰阶显示。LCD通常由两个相互垂直的偏光片构成。偏光片的作用就像是栅栏一般，按照要 求阻隔光波分量。两个相互垂直的偏光片，在正常情况下应该阻断所有试图穿透的自然光线。 但是，由于两个偏光片之间充满了扭曲液晶，所以在光线穿出第一个偏光片后，会被液晶分 子扭转90度，最后从第二个偏光片中穿出。
宽约10.5mm 厚约2.5mm 宽约6mm 厚约2.3mm 常见于：显卡、相机、手 常见于：手机、平板电脑
机、平板电脑
4.4.4 显示器的常用接口
4. YPbPr 色差分量接口
用的是美国电子工业协会EIA-770.2a标准。还有一种接口被称为YCbCr接口。两者的 区别在于前者是逐行扫描色差输出，后者是隔行扫描色差输出。 而YPbPr接口不是数字接口，仍然定义为是模拟接口。
WXGA+
1280×1024/1280×960 WSXGA
1366×768 1440×900
SXGA+ UXGA QXGA WQXGA
/
1400×1050 1600×1200 2048×1536 2560×1600
/
WSXGA+ 1680×1050
FHD
1920×1080( 1080P)
WUXGA 1920×1200
4.4.4 显示器的常用接口
5. AV端子（Composite video connector)
家用影音电器用来发送视频模拟信号（如NTSC、 PAL、SECAM）的常见端子。
6. IR接口
红外接口（ Infrared Data Association ， IrDA )是一种红外线无线传输协 议以及基于该协议的无线传输接口。广泛使用的家电遥控器几乎都是采用的 红外线传输技术。作为无线局域网的传输方式，红外线方式的最大优点是不 受无线电干扰，且它的使用不受国家无线管理委员会的限制。
4.4.5 显示器分辨率
1. 显示分辨率
指显示器所能显示的像素有多少，用于衡量屏 幕图像的精密度。显示器分辨率通常用“水平 像素数 × 垂直像素数”的形式表示，如 800×600，1024×768，1280×1024等，也 可以用规格代号表示，如VGA、XGA和SXGA 等。 LCD显示器的最佳分辨率也叫最大分辨率，在 该分辨率下，LCD显示器才能显现最佳影像。
摄像头 硬盘录像机 HDMI/VGA线 电源线/网线 计算机（含键盘鼠标）
数量（单位） 1台 1套 1组 3个 1台
按屏幕数量 若干 1台
4.4 预备知识
4.4.1 显示器的类型
显示器将视频信号转换成可视图像，供人观测。更广义的讲，显示器是一种将目标电子文件 通过特定设备显示到屏幕上以便人眼观测的可视化信息展示工具。
4.4.2 液晶显示器的构成和原理介绍
3. 显示模式
• 彩色显示：就彩色LCD而言，还需要具备专 门处理彩色显示的色彩过滤层，即所谓的“彩 色滤光片” 。在彩色LCD面板中，每个像素通 常都是由3个液晶单元格构成，其中每个单元 格前面都分别有红色、绿色或蓝色(R\G\B)的 三色滤光片（或者滤镜）。这样，通过不同 单元格的光线就可以在屏幕上显示出不同的 颜色。
D DVI-D双连接
图片
针数 12+5
信号类型 模拟
可否转换VGA 已废弃
最大分辨率 ——
18+5 数字/模拟
24+5 数字/模拟
18+1
数字
24+1
数字
可以 可以 不可以 不可以
1920*1200，60Hz
2560*1600，60Hz 1920*1200，120Hz
1920*1200，60Hz
2560*1600，60Hz 1920*1080，120Hz
4.4.2 液晶显示器的构成和原理介绍
3. 显示模式
• 动态影像显示：人类视觉器官对动态影像的感知存在所谓“视觉残留”的现象。当多幅影 像产生的速度超过24帧/s，人的眼睛会感觉到连续的画面。快速活动画面高清晰显示， 一般影像的运动速度超过60帧/s。LCD的响应时间指的是显示器各像素点对输入信号反 应的速度，就是液晶由“暗转亮”或由“亮转暗”的反应时间。此值是越小越好，足够快的响 应时间才能保证画面的连贯。如果响应时间太长了，就有可能使LCD在显示动态图像时， 有尾影拖曳的感觉。LCD一般的响应时间在2～5ms。
例如分辨率1024×768的LCD面板上如果每个基本色的位深度达到6位，即有26=64种 表现度，那么每个独立的像素就有64×64×64=262144（=218）种色彩。
4.4.3 显示器的显示技术参数
4. 对比度：对比度是定义最大亮度值(全白)除以最小亮度值(全黑)的比值。LCD 制造时选用的控制IC、滤光片和定向膜等配件，与面板的对比度有关。 5. 响应时间：响应时间指的是液晶显示器对于输入信号的反应速度，也就是液晶 由暗转亮或由亮转暗的反应时间。如果响应时间太长了，就有可能使液晶显示器 在显示动态图像时，有尾影拖曳的感觉。 6. 可视角度：液晶显示器的可视角度左右对称，而上下则不一定对称。 7. 可视面积：液晶显示器所标示的尺寸就是实际可以使用的屏幕范围一致。
4.4.2 液晶显示器的构成和原理介绍
1. 液晶面板的构成
• 偏光片：类似栅栏，按照要求阻隔光波分量
• 玻璃基板：于两基板之间的间隔空间夹持液 晶材料
• 彩色滤光片：产生红、绿、蓝3种基色光
• 取向膜：让液晶分子能够在微观尺寸的层面 上实现均匀的排列和取向
TFT-LCD面板切面结构
• 黑色矩阵：分隔彩色滤光片中红、绿、蓝三原色(防止色混淆)、防止漏光
标屏 QVGA VGA SVGA
分辨率 320×240 6ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ0×480 800×600
宽屏 WQVGA WVGA WSVGA
分辨率 400×240 800×480 1024×600
1280×720 /
XGA
1024×768
WXGA 1280×768 /
1280×800
XGA+ SXGA
1152×864
角θ：视场角FOV
线段ab：视野直径填充的像素点数
PPD
线段ab 角
S
PPD 2
2
4.4.5 显示器分辨率
5. 扫描分辨率：在扫描一幅图像之前所设定的分辨率，它影响所生成的图像
文件的质量和使用性能，决定了图像将以何种方式显示或打印。
4 了解显示设备操作设置
4.2 实践内容
1 观察多种显示设备的组成及显示效果，理解显示原理差异
2 手动操作显示与前端信号的链接方式及熟悉信号输入接口
通过菜单设置，更改液晶显示屏亮度、对比度、清晰度、分辨率
3
等参数，观察显示效果变化
4.3 准备材料
器材名称 LCD监视器 LED屏（含发送卡） LCD拼接屏
板玻璃上设置TFT（薄膜晶体管），上基板玻璃上设置彩色滤光片，通过TFT上的 信号与电压改变来控制控制每个像素点偏振光出射与否而达到显示目的。LCD是 目前使用最为广泛的一种显示器，尤其是中、小型和桌面显示系统中。
3. 等离子显示器：利用气体放电发光的显示装置，其工作原理与日光灯很相似。
等离子体放电产生紫外线，紫外线激发涂有红绿蓝荧光粉的荧光屏，荧光屏发射 出可见光，从而显现图像。
4.4.4 显示器的常用接口
2. DVI（Digital Visual Interface）数字视频接口
用于高速传输数字信号的技术，有DVI-A、DVI-D和DVI-I三种不同类型的接口形式。
类型
规格
DVI-A DVI-A双连接
DVI-I
DVI-I单连接 DVI-I双连接
DVI-D单连接 DVI-
1. CRT显示器：学名为“阴极射线显像管”，是一种使用阴极射线管的显示器。主
要有五部分组成：电子枪、偏转线圈、荫罩、高压石墨电极和荧光粉涂层及玻璃 外壳。通过行场偏转线圈控制电子束从左向右、从上而下地扫描，轰击在荧光层 上，使得显像管发光成像。
4.4.1 显示器的类型
2. 液晶显示器（LCD）：构造是在两片平行的玻璃基板当中放置液晶盒，下基
5. 投影仪：一种可以将图像或视频投射到幕布上的设备，可以通过不同的接口同
计算机、VCD、DVD、BD、游戏机、DV等相连接播放相应的视频信号。
6. OLED显示器：OLED技术即有机电致发光显示技术。从阴、阳两极分别注入电
子和空穴，被注入的电子和空穴在有机层内传输，并在发光层内复合，从而激发发 光层分子产生单态激子，单态激子辐射衰减而发光。
• 透明电极：在玻璃基板上沉积氧化铟锡(ITO)材料构成透明导电层
• 液晶材料：类似光阀，控制透射光的明暗，从而取得信息显示的效果
4.4.2 液晶显示器的构成和原理介绍
2. 工作原理
• 液晶是一类介于固态和液态间的有机化合物。 • 在电场作用下，液晶分子会发生排列上的变化，
从而影响入射光束透过液晶产生强度上的变化， 这种光强度的变化，进一步通过偏光片的作用 表现为明暗的变化。 • 通过对液晶电场的控制可以实现光线的明暗变 化，从而达到信息显示的目的。
4.4.4 显示器的常用接口
1. VGA（Video Graphics Array）视频图形阵列
IBM于1987年提出的一个使用模拟信号的计算机显示标准VGA。 传输红、绿、蓝模拟信号以及同步信号（水平和垂直信号）
1、红基色 2、绿基色 3、蓝基色 4、地址码 5、自测试 6、红地 7、绿地 8、蓝地 9、电源 10、数字地 11、地址码 12、地址码 13、行同步 14、场同步 15、地址码
第4章 视频显示
目录
4.1 学习目的 4.2 实践内容 4.3 准备材料 4.4 预备知识 4.5 实施步骤
4.1 学习目的
1 了解熟悉不同显示技术(CTR、液晶、等离子、LED、投影、OLED等)
2
了解常用的视频显示接口及特性(VGA、DVI、HDMI、YPbPr、AV、IR等)
3 熟悉显示器指标参数（亮度、视角、显示分辨率等）