Kontaktuj nás

Tel: + 86-755-33094305 Fax: + 86-755-33094305 Mob: +8618682045279 E-mail: sales@szlitestar.com Pridať: Budova E, priemyselný park Lihaoaoda, Baoan, Shenzhen, Čína
Domov > Výstava > Obsah
Moderné LED video obrazovky: Charakteristika, technológie, dôvody pre výber Oct 11, 2011

Moderné LED video obrazovky: Charakteristika, technológie, dôvody pre výber

Dnes máme tendenciu brať LED video obrazovky za samozrejmosť. V skutočnosti sa v našich mestách stávajú spoločné a väčšinou venujeme pozornosť ich vonkajším parametrom kvality. Ale keďže sa náš časopis špecializuje na túto technológiu, veríme, že je čas, aby sme vysvetlili hlavné technické princípy moderných video obrazoviek LED, tie zásady, ktoré v konečnom dôsledku zabezpečujú to, čo milióny ľudí vidia na obrazovkách každý deň.

Moderné LED video obrazovka je komplexný systém s obrovským počtom komponentov. Kvalita obrazu a prevádzkové parametre závisia od kvality každej z týchto komponentov, ako aj od funkčnosti systému riadenia obrazovky.

block_eng (1).gif

                                          Typické blokové schémy obrazovky LED obrazovky

Nasledujúce charakteristiky obrazovky LED videa sú nevyhnutné z hľadiska kvality obrazu:

  • Rozlíšenie obrazovky LED obrazovky (tzv. Priestorové rozlíšenie), vo video obrazovkách LED je úzko súvisí s vzdialenosťou medzi pixelmi alebo rozmermi rozstupov;

  • Maximálny jas (meraný v Nits);

  • Dynamický rozsah jasu je chápaný ako počet úrovní jasu, ktoré je obrazovka schopná podporovať (niekedy sa nazýva aj rádiometrické alebo energetické rozlíšenie);

  • Rýchlosť frekvencie meria, ako často môže zdroj videa napájať celý rámec nových údajov na displej, pričom frekvencia snímok sa mení za sekundu (fps) (niekedy sa označuje ako časové rozlíšenie);

  • Obnovovacia rýchlosť (meraná v Hz) je počet krát za sekundu, kedy hardvér zobrazuje dáta, alebo obnovuje rámec (nazývané aj časové rozlíšenie);

  • Spektrálne rozlíšenie: farebné obrazy rozlišujú svetlo rôznych spektrov. Multi-spektrálne obrazy vyriešia dokonca jemnejšie rozdiely spektra alebo vlnovej dĺžky, než je potrebné na reprodukciu farieb. Termín určuje, koľko spektrálnych komponentov vytvára obraz;

  • Rovnomernosť farieb na obrazovke;

  • Vyváženie bielej farby a možnosť jemného doladenia;

  • Lineárne vnímanie jasu - subjektívna kvalita kvality obrazu, ktorá určuje, ako ľudské oko rozlišuje medzi susednými úrovňami jasu na tmavých a jasných častiach obrazovky;

  • Kontrast obrazu;

  • Kvalita obrazu určuje uhol pohľadu.

Okrem kvality obrazu je dôležité zvážiť niektoré kľúčové prevádzkové parametre LED video obrazovky:

  • Systém spätnej väzby alebo monitorovania stavu obrazovky;

  • Zrelý softvér a komplexný riadiaci systém, ktorý umožňuje škálovanie systému a konštrukciu obrazoviek s LED a LCD obrazovkami s diaľkovým ovládaním prostredníctvom internetu prostredníctvom integrovaného informačného zabezpečovacieho subsystému.

  • Úroveň elektromagnetického žiarenia vo forme elektromagnetického rušenia (EMI) z obrazovky.

Pozrime niektoré z vyššie uvedených parametrov podrobnejšie.

Vytvorenie obrazu na obrazovke LED a ovládanie jasu

Modulácia šírky impulzov (PWM) a obnovovacia frekvencia

Prvý obrázok, ktorý sa má zobraziť, sa vytvorí ako súbor počítača, zvyčajne klip * .avi alebo * .mpg. Súbor je dekódovaný riadiacim počítačom (alebo grafickým ovládačom) a transformovaný do špecializovaného video prúdu, ktorý je napájaný mikročipmi vodičov s konštantným prúdom. Ovládače IC odovzdávajú konštantný prúd na diódy LED, ktoré spôsobujú, že žiari v určitom spektre.

PWM - (modulácia šírky impulzov) je bežne používaná technika na ovládanie rôznych úrovní jasu. V závislosti od požadovanej úrovne jasu sa prúd prerušuje na LED diódy prerušovaným otáčaním prepínača medzi napájaním a nabitím a vypínaním rýchleho chodu. Napríklad, aby sa dosiahlo 50% jasu, prúd by mal byť presmerovaný len na polovicu trvania cyklu, aby sa dosiahlo 25% jasu, prúd sa zapne len počas štvrtiny trvania cyklu. Inými slovami, dióda LED bude fungovať v režime "zapnutý - vypnutý", kde trvanie "zapnutého" obdobia bude zodpovedať požadovanej úrovni jasu.

Technológia PWM zabezpečuje, že LED (a celá obrazovka videa) vytvárajú cyklický obraz. Dĺžka trvania minimálneho cyklu (keď sa LED zapína a vypína postupne) sa nazýva obnovovací čas alebo obnovovací kmitočet.

Zvážte príklad: Povedzme, že obnovovacia rýchlosť obrazovky s obrazom LED sa rovná 100 Hz. Aby sme zabezpečili maximálny 100% jas, musíme presmerovať prúd počas celého obdobia obnovenia, čo je v tomto prípade rovné 1/100 s = 10 ms. Ak chcete znížiť jas o polovicu, prúd by mal byť presmerovaný na 5 ms a potom vypnutý po dobu 5 ms. Potom sa cyklus opakuje rovnakým spôsobom. Ak chcete dosiahnuť len 1% úroveň jasu, bude prúd prenesený na LED diódy počas 0,1 ms a doba vypnutia bude trvať 9,9 ms.

Základnú metódu PWM možno upraviť a modernizovať. Rôzni výrobcovia používajú odlišnú terminológiu: šifrovaný PWM (makroblok), sekvenčnú rozdeľovaciu moduláciu (Silicon Touch) a moduláciu adaptačnej pulznej denzity (MY's-Semi). Všetky tieto funkcie majú tendenciu "šíriť" LED diódy počas celej doby obnovovania. Funkcia obrazovky pri 50% jasnosti s obnovovacou frekvenciou 100 Hz bude vyzerať ako opakovaný cyklus "1 ms LED zapnutý - 1 ms vypnutý". Znamená to, že pri 50% jasnosti sa doba obnovovania zvýšila päťkrát a je rovná 2 ms. V dôsledku toho sa frekvencia obnovovania zvýšila na 500 Hz. Tento výpočet platí len pre 50% jas. Pre každý vzor jasu existuje minimálny jas jedného impulzu (niektoré minimálne trvanie), keď je LED zapnutý, zvyšok času je vypnutý.

Preto sú striktné "tradičné" PWM cykly deformované modernými modifikovanými metódami. V závislosti od požadovanej úrovne jasu môžeme identifikovať kratšie obdobia s vyššou obnovovacou frekvenciou. Na konkrétnej obrazovke LED sa obnovovacia frekvencia obrazovky môže líšiť, napríklad 100 Hz a 1 kHz. Znamená to, že počas minimálneho alebo maximálneho jasu je obnovovacia frekvencia približne 100 Hz. Ale pri iných úrovniach jasu sa stretávame s obdobiami s vyššou obnovovacou frekvenciou.

Pre modifikované metódy PWM sa teda koncept obnovovacej frekvencie stáva skôr zavádzajúcim. Ak však definujeme obnovovaciu frekvenciu ako minimálnu dobu potrebnú na obnovenie obrazu pre všetky úrovne jasu , vyhneme sa všetkým nedorozumeniam, pretože v tejto definícii frekvencia obnovovania nezávisí od procesu PWM.

Prekladané obrazy založené na skenovaní a časové rozdelenie na obrazovkách s LED diódami

Niektoré LED obrazové zobrazovanie obrazoviek je štruktúrované tak, aby sa zabránilo súčasnému napájaniu všetkých LED diód naraz. Všetky diódy LED na obrazovke videa sú rozdelené do skupín (zvyčajne dvoch, štyroch alebo ôsmich), ktoré sú zapnuté. To znamená, že vyššie popísané metódy vytvárania obrázkov sa postupne aplikujú na rôzne skupiny LED diód na video obrazovke. Ak má obrazovka dve takéto skupiny, tvorba obrazu je ekvivalentná prekladanému skenovaniu v analógovom TV.

Táto metóda sa väčšinou používa na to, aby LED video obrazovky boli lacnejšie, pretože táto metóda tvorby obrazu potrebuje menšie množstvo vodičov IC (o dva, štyri alebo osemkrát, zodpovedajúcim spôsobom). Keďže vodiči IC prispievajú približne 15-20% na náklady na obrazovku, ekonomika môže byť významná. Navyše je metóda časového rozdelenia prakticky nevyhnutná na obrazovkách LED s vysokým rozlíšením, pretože obrazovky s malým rozstupom predstavujú vážne problémy pri umiestňovaní veľkého počtu vodičov na PCB a pri zabezpečovaní správneho prenosu tepla z vodičov IC.

Samozrejme, táto ekonomika vedie k zníženiu jasu obrazovky videa a nižšej obnovovacej frekvencii (proporcionálne k počtu použitých skupín LED).

Povedzme, že máme obrazovku s dvoma skupinami LED pomocou metódy časového rozdelenia. Prúd je dodávaný do jednej skupiny, aby sa zabezpečil požadovaný jas. Druhá skupina je vypnutá. Po jednom obnovovacom období sa skupiny striedajú: teraz je druhá skupina napájaná, zatiaľ čo prvá zhasne. Čas potrebný na obnovenie všetkých informácií na obrazovke sa preto stáva dvakrát dlhší.

Koncept obnovovacej frekvencie je v tomto prípade ešte jemnejší. Presne povedané, obdobie obnovy alebo minimálny čas potrebný na obnovenie obrazu na celej obrazovke sa zdvojnásobí. Avšak pre každú skupinu zostáva dĺžka trvania vytvárania obrazu nezmenená a môžeme tvrdiť, že obnovovacia frekvencia zostáva rovnaká ako predtým.

LED video obrazovka, obnovovací kmitočet a ľudské oko

Primárne, obnovovacia frekvencia ovplyvňuje vnímanie obrazu. Zvyčajne vnímame obraz na obrazovke ako hladký a nevšimname si blikanie, pretože frekvencia blikania je pomerne vysoká. Naše vizuálne vnímanie je psychologické aj fyzické. Jednotlivé záblesky svetla sú zhrnuté do "hladkého" obrazu nášho mozgu. Podľa Blochovho zákona trvá toto zhrnutie približne 10 ms a závisí od jasu svetelných zábleskov. Ak svetlo bliká s dostatočnou frekvenciou (tzv. Prahová krivka CFF - kritická frekvencia blikania), ľudské oko si nevšimne pulzáciu podľa zákona Talbot-Plateau. Prahová hodnota CFF závisí od mnohých faktorov, ako je spektrum svetelného zdroja, poloha zdroja svetla vo vzťahu k oku, úroveň jasu. Za normálnych podmienok však táto frekvencia nikdy neprekročí 100 Hz.

Ľudské oko teda nerozlišuje žiadne rozdiely v obrazovkách obrazoviek LED vytvorených pomocou PWM alebo modifikovaných PWM metód s obnovovacou frekvenciou od 100 Hz do 1 kHz.

LED obrazovky, obnovovacej frekvencie a videokamery

Avšak ľudské oko nie je jediným nástrojom, ktorý môže vnímať obrazy. Niekedy používame videokamery na zaznamenávanie obrazových obrazoviek LED a video zariadenie je založené na princípoch drasticky odlišných od tých, ktoré používa ľudský mozog. To je dôležité najmä pre všetky inštalácie LED obrazoviek na športových štadiónoch, veľtrhoch alebo koncertných sálach, kde sú udalosti zaznamenávané kamerami. Doba expozície alebo rýchlosť uzávierky v moderných videokamerách sa môže líšiť od sekúnd po milisekundy.

Povedzme, že sa pozrieme na obrazovku s LED, kde je obraz vytvorený pomocou tradičnej metódy PWM s obnovovacou frekvenciou 100 Hz. Na obrazovke videa sa zobrazí statický obrázok. Ak sa pokúsime zaznamenať tento obrázok videokamerou s rýchlosťou uzávierky 1/8 sekundy (tj. Čas expozície 125 milisekúnd), snímač fotografií zaznamená svetlo z obrazu na obrazovke, ktorý je vytvorený 12,5 obnovovacou dobou. Obrazovka LED a naša videokamera nie sú synchronizované a každý snímok zaznamenaný fotoaparátom bude zodpovedať inému času súvisiacemu so začiatkom a koncom obnovovacieho cyklu. Ale pri tejto vysokej rýchlosti uzávierky nedôjde k žiadnemu konfliktu a fotoaparát zaznamená plynulý obraz obrazovky LED obrazovky.

Ak obmedzíme rýchlosť uzávierky na 1/250 sekúnd, keď sa doba expozície rovná 4 ms, jeden rámček kamery bude 2,5 krát kratší ako doba obnovovania na obrazovke s obrazom LED. Tentokrát bude rozdiel medzi začiatkom rámca kamery a začiatkom cyklu PWM významný. Niektoré rámce budú zodpovedať začiatku cyklu PWM, ostatné do stredu a ďalšie do konca cyklu. Každý snímok zaznamená iný svetelný tok a postupne sa zhromažďuje chyba. Pri sledovaní zaznamenaného videa bude jas obrázkov zreteľne odlišný. Zvyčajne sa všetky objekty zaznamenané s krátkou dobou expozície zdajú menej jasné. Fotoaparát zaznamená efekt blikania na obrazovke s obrazom LED. Ak čas expozície ešte klesne, určite uvidíme niektoré čierne rámce (keď začiatok rámčeka kamery zodpovedá krátkemu obdobiu PWM, keď sú LED diódy vypnuté) a zaznamenané video bude blikať ešte viac.

Preto ak používame videokameru na záznam LED obrazovky s tradičnou funkciou PWM, obnovovacia frekvencia by mala byť kompatibilná s expozíciou fotoaparátu alebo by mala byť vyššia.

Na LED obrazovkách so zmenenou funkciou PWM platí rovnaká logika. Pretože v režime s vysokým jasom sa doba zapnutia LED diód "rozširuje" počas cyklu PWM, zaznamenaný obraz bude stabilnejší v porovnaní s tradičnou funkciou PWM. Ale pri slabom osvetlení zostane situácia rovnaká: zaznamenaný obraz buď stratí jas, alebo bude blikať.

Ako vidíte bez správnej synchronizácie, akékoľvek zaznamenávanie videa na obrazovke LED spôsobí skreslenie zaznamenaného obrazu. Môžeme to porovnať s nahrávaním analógového televízora s podobnou kamerou: rozdiely v režimoch skenovania obidvoch zariadení budú mať vplyv na diagonálne čierne čiary oddeľujúce televízne rámy.

Ďalšou dôležitou otázkou je synchronizácia riadiacich prvkov s LED obrazovkou. Veľké LED diódy sú vyrobené z blokov (LED moduly a / alebo skrinky), ktoré zobrazujú zobrazovanie generované rôznymi ovládačmi. Ak tieto regulátory nesynchronizujú začiatok cyklu PWM (tj začiatok cyklu na rôznych častiach obrazovky), môžeme sa stretnúť s nasledujúcim problémom: Obnovenie cyklu na niektorých častiach LED obrazovky bude zodpovedať rámcom kamery a na iných Časti obrazovky to nebude. Ak je expozícia kompatibilná s obnovovacím cyklom, časť obrazovky videa bude vyzerať jasnejšie, ďalšie tmavšie. Celý obrázok bude pozostávať z tmavých a jasných obdĺžnikov a bude nepríjemné sledovať.

Náklady na obnovenie obrazovky LED obrazovky

Bez ohľadu na metódu generovania PWM majú všetky funkcie spoločné. Generovanie PWM pracuje s určitou hodinovou rýchlosťou F pwm . Predpokladajme, že musíme vytvoriť určitý počet úrovní jasu N. V tomto prípade frekvencia obnovovania F r nesmie presiahnuť F pwm / N.

Tu je niekoľko príkladov na ilustráciu vyššie uvedeného vyhlásenia:

Sadzba PWM Úrovne jasu Obnovovacia frekvencia
F pwm = 10 MHz N = 256 (8 bitov na kanál) F r = 39 kHz
F pwm = 10 MHz N = 1024 (10 bitov na kanál) F r = 9,8 kHz
F pwm = 10 MHz N = 2048 (11 bitov na kanál) F r = 4,9 kHz
F pwm = 10 MHz N = 65536 (16 bitov na kanál) F r = 152 Hz
F pwm = 20 MHz N = 65536 (16 bitov na kanál) Fr = 305 Hz

Tieto čísla ukazujú, že každá LED obrazovky videa nasleduje nezávislý proces generovania PWM, tj generovanie PWM je naprogramované priamo do ovládačov IC.

Vďaka jednoduchým a lacným ovládačom IC sa generuje PWM na riadiacej jednotke pre LED video obrazovku. Potom by sme mali zvážiť, koľko vodičov je spojených postupne a je obsluhovaných jedným procesom generácie PWM. Ak jedna schéma generovania PWM vyžaduje ovládače výstupných kanálov M16, obnovovacia frekvencia nesmie presiahnuť hodnotu F pwm / (N * M * 16 , inak vedie k výrazne nižšej obnovovacej frekvencii alebo potrebe zvýšenia frekvencie hodín.

V prípade časového rozdelenia (prekladané skenovanie) obnovovací kmitočet zodpovedá rozdeľovaciemu koeficientu.

Pre zvýšenie obnovovacej frekvencie na obrazovkách s LED diódami sú k dispozícii nasledujúce možnosti:

  • Používanie "inteligentných" (drahých) ovládačov;

  • Zvýšenie frekvencie v procese generovania PWM;

  • Zníženie počtu úrovní jasu (farebná hĺbka).

Každá metóda má výhody a nedostatky. Inteligentní vodiči sú oveľa drahší ako jednoduchí vodiči IC; Zvýšenie frekvencie vedie k vyššej spotrebe energie (v dôsledku toho si vyžaduje dodatočné opatrenia na prenos tepla, aby sa predišlo prehriatiu); Nízky počet úrovní jasu negatívne ovplyvňuje kvalitu obrazu.

Záver: Obnovenie obrazoviek s LED diódami

Výrobcovia obrazoviek s LED diódami často používajú obnovovací kmitočet ako marketingový nástroj, keď sa môžu pochváliť vynikajúcou kvalitou obrazovky. Predpokladom je, že čím je obnovovacia frekvencia vyššia, tým lepšia je kvalita obrazu. Čísla však často slúžia iba na zamieňanie potenciálnych zákazníkov. Napríklad obnovovacia frekvencia niekoľkých kHz znamená, že sa používa buď modifikovaná metóda generovania PWM (keď je obnovovacia frekvencia v skutočnosti odlišná pre rôzne úrovne jasu), alebo že hĺbka farieb je neprijateľne nízka.

Pamätajte si, že vysoké hodnoty obnovovacej frekvencie a vysokej farebnej hĺbky sa môžu vyskytnúť len pri vysokých úrovniach jasu, ktoré samy osebe nie sú správne, pretože LED video obrazovka by nemala vždy pracovať s kapacitou 100%.

V prípade prekladaného skenovania bude hodnota obnovovacej frekvencie zodpovedať len jednému cyklu PWM pre jednu skupinu LED, zatiaľ čo skutočná obnovovacia frekvencia obrazovky (ktorá ovplyvňuje naše vnímanie) bude niekoľkokrát nižšia.

Je oveľa informatívnejšie a čestnejšie spomenúť farebnú hĺbku a frekvenciu hodín pre PWM a približný rozsah obnovovacej frekvencie pre obrazovku (napríklad 200 -1000 Hz) v prípade modifikovanej funkcie obrazovky PWM. Ak je obrazovka s obrazom LED založená na princípe časového rozdelenia (napríklad časové rozdelenie = 1: 1 - neprítomnosť časového rozdelenia, časové rozdelenie = 1: 2 - PWM pracuje len na polovici obrazovky atď.).

Vyššie uvedený parameter nie je pre naše vnímanie nevyhnutný. Ľudské oko nezaznamená žiadne rozdiely v kvalite obrazu pri frekvenciách nad 100 Hz. V dôsledku toho by sa malo rozhodnúť, či je vysoká obnovovacia frekvencia skutočne potrebná a či to stojí za to, že za ňu platí osobitne.

Obnovovacia frekvencia a jednotnosť zaznamenaného obrazu na obrazovke sú dôležité iba vtedy, keď sa obrazovka LED často stáva objektom na nahrávanie videa (štadióny a koncertné sály). Preto je lepšie najprv vykonať nejaké skúšobné záznamy pred podpisom kúpnej zmluvy.



网站对话
live chat