Современные светодиодные экраны

Светодиодный экран – сложное электронное устройство, сохраняющее множество элементов. Качество отображения и рабочие характеристики светодиодного экрана находятся в зависимости как от характеристик элементов, применяемых в дисплее, так и от перспектив системы регулирования данным дисплеем.

С позиции качества картинки актуальны следующие характеристики экрана:

разрешение монитора (т.н. пластическое разрешение), в случае светодиодных экранов как правило выражаемое в качестве отдаления между пикселями (pitch size);
предельная насыщенность (измеряемая в Нитах);
спортивный спектр контрастности, выражаемый в количестве значений контрастности, которые вероятно отразить на светодиодном дисплее (данная характеристика носит также наименование радиометрического или энергетического разрешения);
частота замены сотрудников, выражаемая в количестве сотрудников, представляемых в секунду (fps) (это временное разрешение);
частота обновления кадра (частота рефреша), измеряемая в Герцах (это также временное разрешение);
спектральное разрешение – как много спектральных образующих создают изображение;
равномерность тона по всему дисплею;
баланс светлого тона и вероятность его опции;
линейность восприятия контрастности – личная характеристика качества картинки, которая выражается в возможности отличать глазом родные значения контрастности, как на черных отделах картинки, так и на ослепительных;
яркость картинки экрана;
характеристика перемены качества картинки экрана исходя из угла осмотра.

Помимо качества картинки стоит отметить также такие рабочие характеристики светодиодного экрана:

содержание системы прогноза состояния светодиодного экрана;
развитие ПО (ПО) системы регулирования (вероятность возведения сетей светодиодных экранов, и в том числе сетей, имеющих как светодиодные, так и LCD экраны, вероятность регулирования экранами через Internet, содержание интегрированной подсистемы справочной безопасности);
уровень электрического излучения в качестве смазочных радиопомех, формируемых светодиодным дисплеем.

Отправное изображение для вывода на светодиодный экран создается в качестве компьютерного документа, в большинстве случаев в качестве ролика в определенном формате. Данный документ дешифрируется правящим ПК (или видеоконтроллером), потом реорганизуется в особый цифровой поток, подающийся на микросхемы драйверов регулярного тока, которые, к тому же обеспечивают утверждение тока через светодиод, что и вызывает распространение в установленном диапазоне.

Для формирования разных значений контрастности излучения светодиодов используют технику широтно-импульсной модуляции — ШИМ (PWM — Pulse-width modulation). Сущность данной техники состоит в том, что исходя из нужного значения контрастности поток не регулярно сервируется на светодиод, а в движение определенного времени (подходящего от нужного значения контрастности), потом заканчивает сервироваться, потом вновь сервируется и т.д.

К примеру, для формирования контрастности в половину от предельной нужно впускать поток половину времени определенного цикла, в четверть контрастности – четверть времени, и т. д. Другими словами, светодиод действует в режиме “включен-выключен”, при этом время подключения пропорционально нужному уровню контрастности.

Из данной техники необходимо, что на светодиоде (следовательно и на дисплее) изображение создается циклично. Время самого малого цикла, за который происходит поочередное «включение» и “выключение” светодиода именуется временем обновления (рефреша, refresh тайм). Намного чаще применяется оборотная величина – частота рефреша (refresh rate).

Разберем образец. Пускай частота рефреша светодиодного экрана равна 100 Гц. Если нам надо снабдить общую насыщенность – 100%, то мы регулярно подаем поток на светодиод весь момент рефреша, одинаковый в этом случае 1/100 с = 10 мс.

Если требуется насыщенность 50%, то за этот период времени мы на протяжении 5 мс подаем поток, на протяжении следующих 5 мс не подаем, в следующий курс вновь 5 мс подаем, 5 мс – нет и т.д. Если требуется насыщенность в 1% от предельной, то поток сервируется на протяжении 0,1 мс и не сервируется на протяжении 9,9 мс.

Так вот, для измененных способов PWM такое суждение как частота рефреша может трактоваться спорно. Но, если оценивать момент рефреша как максимальное время, за которое происходит восстановление картинки для всех значений контрастности, то это значение не находится в зависимости от модели формирования PWM.

В ряде всевозможных случаев системой светодиодного экрана учтен такой способ формирования картинки, при котором в один миг времени поток не может быть подан на все светодиоды .

Все светодиоды экрана разбиваются на несколько групп (в большинстве случаев, 2, 4 или 8), которые срабатывают попеременно. Другими словами изображенные выше методы формирования картинки используются попеременно к любой из этих групп. В случае 2-ух подобных групп развитие картинки подобно использующейся в аналоговом телевидении чересстрочной развертке.

Этот метод используется, преимущественно, для удешевления светодиодных экранов, в связи с тем что для его реализации требуется меньше светодиодных драйверов (в 2, 4, 8 раз — в число раз аналогичное числу попеременно включаемых групп), которые составляют значительную часть стоимости светодиодного экрана.

Помимо этого, способ временного разделения почти неминуем при хорошем разрешении (другими словами небольшом шаге) светодиодного экрана, в связи с тем что тогда очень трудно снабдить расположение огромного числа драйверов и их отвод.

Необходимо осознавать, что при использовании данного способа понижается предельная насыщенность светодиодного экрана, и понижается частота рефреша (в число раз аналогичное числу групп).

Допустим, что мы изготовляем временное разделение между 2-мя группами светодиодов. На одну компанию сервируется поток в соответствии с нужной контрастностью и применяемым способом PWM. Иная команда в этот период отключена от источника тока. По истечении времени рефреша компании обмениваются – сейчас на вторую сервируется поток, а первая отключена. Потому, суммарный момент, за который обновляется вся информация на светодиодном дисплее, растет вдвое.

Суждение частота рефреша тогда не менее размывается. Строго говоря, момент рефреша как максимальное время, за которое происходит восстановление картинки для всего светодиодного экрана, растет. Но, если для любой компании оценивать лишь момент, на котором создается изображение способом PWM, то частота рефреша – предыдущая.

Частота рефреша, прежде всего, оказывает влияние на понимание картинки глазом человека. Изображение, фигурально говоря, регулярно “мерцает”, впрочем и с довольно повышенной частотой. Понимание человеком световых видов – явление психофизическое и организовано так что, что некоторые вспышки света суммируются во времени.

Это сложение происходит на протяжении некоторого времени (10 мс) и находится в зависимости от контрастности вспышек (законопроект Блоха). Если свет “мерцает” быстро, с частотой выше определенной пороговой (CFF – Critical Flicker Frequency), то глаз человека оценивает данный свет также, как если б он пылал регулярно (законопроект Тальбо-Плато).

Пороговая частота CFF находится в зависимости от обилия условий, таких как диапазон источника света, размещение источника по отношению к глазу, уровень контрастности. Но, можно с полной уверенностью сообщить, что при стандартных условиях данная частота не превосходит 100 Гц.

Так что, если оценивать понимание картинки на светодиодном дисплее, сформированного способом PWM или измененным PWM, нашим глазом, то изображение с частотой рефреша 100 Гц и 1 кГц будут оцениваться одинаково.

Но, в роли воспринимающей системы может играть не только лишь глаз человека, но также и видеозаписывающая аппаратура, которая имеет характеристики, прекрасные от глаза. Это в особенности важно для светодиодных экранов, поставленных на стадионах, спортивных постройках или концертных площадках, с которых как правило проводится видеотрансляция. Время экспозиции, или выдержанность (shutter спид), в передовых камерах может изменяться от сек до тысячных частей сек.

Разберем светодиодные экраны приобрести которые можно на сайте mir-ekran.ru, в котором изображение создается классическим способом PWM с частотой рефреша 100 Гц. На дисплее показывается неподвижное изображение. Допустим также, что мы снимаем светодиодный экран камерой с выдержкой 1/8 с, т.е. время экспозиции 125 мс. За этот период времени на фотосенсор попадет свет от 12,5 периодов рефреша.

Когда мы делаем линейку сотрудников с этой выдержкой, то разница в световом потоке, попадающем на светочувствительный элемент, не превосходит потока, сформированного светодиодами за 0,5 времени рефреша, т.е. менее 4% от всего потока. Разница появляется потому, что камера и светодиодный экран, конечно же, не синхронизированы и любой кадр, выполненный камерой, угождает в различное время сравнительно начала цикла рефреша светодиода. Так что, видеоизображение с камеры будет демонстрировать довольно гладкую картину со светодиодного экрана.

Сейчас сократим выдержку, с которой мы снимаем до 1/250 с, время экспозиции равно 4 мс. Этот период в 2,5 раза меньше времени рефреша. Сейчас соответствие между временем начала кадра камеры и началом цикла PWM будет иметь значительное значение. Одни кадры могут угодить в начало цикла, иные в половину, третьи в конец.

В случае применения измененных способов PWM можно провести такие же размышления. В силу “размазывания” времени подключения светодиода по циклу PWM на больших яркостях, изображение, снятое на камеру будет не менее надежно, чем при использовании классического PWM. Однако на небольших яркостях картина остается прошлой – картина будет или обменивать насыщенность, или мигать. Так как настоящее изображение имеет, в большинстве случаев, разные значения контрастности, то изображение, снятое на камеру также будет иметь погрешности, впрочем и другого свойства.

Так вот, при съемке избежать присутствия преломления картинки при случайных параметрах съемки не получается. Всегда можно найти значение выдержки, при которой видео будет искажено. Картина подобна съемке аналогового телевизора аналоговой же видеокамерой. В силу отличий в частоте развертки при такой съемке на снимаемом телеприемнике заметны диагональные темные полоски.

Не менее значительным для съемки светодиодного экрана кажется вопрос однородности картинки, снятого на камеру. Светодиодный экран – система модульная, заключающаяся из нескольких блоков, изображение на которых прямо создается разными контроллерами. Если эти контроллеры не синхронизируют начало цикла PWM, другими словами начало цикла на различных отделах светодиодного экрана приходится на различное время, то при съемке может случиться следующая картина.

На одном отделе светодиодного экрана начало кадра камеры может сойтись со стартом цикла PWM, а на другом, к примеру, на половину. Если выдержанность сравнима с временем рефреша, то на одном отделе изображение будет яснее, а на другом потемнее. Все изображение на светодиодном дисплее тогда будет разлагаться на прямоугольники различной контрастности, что представляет больший дискомфорт для посетителя.

Вне зависимости от метода генерации PWM модели их реализующие имеют всеобщие черты. Модель генерации PWM имеет определенную тактовую частоту Fpwm. Пускай требуется создать N значений контрастности. Тогда частота рефреша Fr не в состоянии превосходить Fpwm/N.

Данные числа думают, что есть свободные модели формирования PWM для любого светодиода, другими словами модель PWM выполнена прямо в светодиодных драйверах экрана.

В случае применения обычных драйверов и формирования PWM на контроллере светодиодного экрана, нужно рассматривать, сколько драйверов подсоединены поочередно и обслуживаются одной схемой PWM. Если одной схемой PWM обслуживаются М драйверов с 16-ю выходами, то частота рефреша не в состоянии превосходить Fpwm/(N*М*16), что может привести к существенному понижению частоты рефреша или потребности ощутимо повышать тактовую частоту.

Оставить комментарий

Видео