Contacteaza-ne

Tel: + 86-755-33094305 Fax: + 86-755-33094305 Mob: +8618682045279 E-mail: sales@szlitestar.com Adăugați: E Building, Parcul Industrial Lihaoaoda, Baoan, Shenzhen, China
Acasă > Expoziţie > Conţinut
Ecrane video moderne cu LED-uri: Caracteristici, tehnologii, motive pentru a alege Oct 11, 2011

Ecrane video moderne cu LED-uri: Caracteristici, tehnologii, motive pentru a alege

Astăzi avem tendința de a lua ecrane video LED pentru a acordat. Într-adevăr, ele au devenit trăsături comune în orașele noastre și am acordat o atenție deosebită parametrilor lor de calitate exteriori. Dar din moment ce revista noastra este specializata in aceasta tehnologie, credem ca a venit vremea sa precizam principiile tehnice majore ale ecranelor moderne cu LED-uri, acele principii care in cele din urma asigura ceea ce milioane de oameni vad pe ecrane in fiecare zi.

Ecranul video modern LED este un sistem complex cu un număr enorm de componente. Calitatea imaginii și parametrii operaționali depind de calitatea fiecăruia dintre componente, precum și de funcționalitatea sistemului de control al ecranului.

block_eng (1).gif

                                          Diagrama bloc tipică a unui ecran video LED

Următoarele caracteristici ale ecranului video LED sunt esențiale din punct de vedere al calității imaginii:

  • Rezoluția ecranului video cu ecranul LED (așa-numita rezoluție spațială ), în ecrane video LED este strâns legată de distanța dintre pixeli sau dimensiunea pitch;

  • Luminozitatea maximă (măsurată în Nits);

  • Intervalul de luminozitate dinamic este înțeles ca numărul de niveluri de luminozitate pe care ecranul este capabil să îl suporte (uneori se numește și radiometrie sau rezoluție energetică );

  • Rata cadrelor măsoară cât de des o sursă video poate alimenta un întreg cadru de date noi pe un afișaj, frecvența cadrelor schimbând pe secundă (fps) (denumită uneori și rezoluție temporală );

  • Rata de reîmprospătare (măsurată în Hz) este numărul de ori dintr-o secundă pe care un echipament de afișare le trage de date sau reîmprospătează cadrul (numit și rezoluție temporală );

  • Rezoluția spectrală: Imaginile color diferă lumina spectrelor diferite. Imaginile multi-spectrale rezolvă chiar și diferențe mai fine ale spectrului sau lungimii de undă decât este necesar pentru a reproduce culoarea. Termenul determină câte componente spectrale creează o imagine;

  • Uniformitatea culorii pe ecran;

  • Balansul de alb și posibilitatea de reglare fină;

  • Sensibilitatea liniară a luminozității - calitatea subiectivă a calității imaginii care determină modul în care ochiul uman face distincția între nivelele de luminozitate adiacente atât pe părțile întunecate, cât și pe cele luminoase ale ecranului;

  • Contrastul imaginii;

  • Calitatea imaginii determinată de unghiul de vizualizare.

În afară de calitatea imaginii, este important să se ia în considerare câțiva parametri operaționali cheie ai ecranului video LED:

  • Sistem de feedback sau monitorizare a stării ecranului;

  • Software matur și sistem de control cuprinzător care permit scalarea sistemului și construirea de rețele cu ecran LED și LCD cu telecomandă prin Internet prin subsistemul de securitate informatică încorporat;

  • Nivelul de radiații electromagnetice sub formă de interferență electromagnetică (EMI) de pe ecran.

Să luăm în considerare mai mulți parametri de mai sus.

Crearea imaginii pe ecranul video LED și controlul luminozității

Pulse-Width Modulation (PWM) și rata de reîmprospătare

Imaginea inițială care va fi afișată este creată ca fișier PC, de obicei un clip * .avi sau * .mpg. Fișierul este decodificat de PC-ul de control (sau controlerul video) și transformat în flux video specializat alimentat de microcipuri de drivere de curent constant. Conductorii IC transmit curent continuu la LED-uri care le fac să strălucească într-un anumit spectru.

PWM - (modularea pulsului) este o tehnică frecvent utilizată pentru controlul diferitelor niveluri de luminozitate. În funcție de nivelul de luminozitate necesar, curentul este redirecționat către LED-uri intermitent prin rotirea și întreruperea comutatorului între alimentare și încărcare într-un ritm rapid. De exemplu, pentru a obține o luminozitate de 50%, curentul ar trebui să fie redirecționat doar la jumătate din durata ciclului, pentru a atinge luminozitatea de 25%, curentul va fi pornit numai pentru o jumătate din durata ciclului. Cu alte cuvinte, un LED va funcționa într-un mod "pornit - oprit", în care durata perioadei "pornit" va corespunde nivelului de luminozitate necesar.

Tehnologia PWM asigură faptul că un LED (și întreg ecranul video) produc o imagine ciclică. Durata ciclului minim (atunci când un LED este pornit și oprit consecutiv) se numește o perioadă de refresh sau o rată de reîmprospătare.

Luați în considerare un exemplu: Să presupunem că rata de reîmprospătare a unui ecran video LED este egală cu 100 Hz. Pentru a asigura luminozitatea maximă de 100%, trebuie să transmitem curentul pe întreaga perioadă de reîmprospătare, care este în acest caz egală cu 1/100 s = 10 ms. Pentru a reduce luminozitatea la jumătate, curentul ar trebui să fie redirecționat timp de 5 ms și apoi dezactivat timp de 5 ms. Apoi ciclul se repetă în același mod. Pentru a atinge doar nivelul de luminozitate de 1%, curentul va fi redirecționat către LED-uri în decurs de 0,1 ms, iar perioada de oprire va dura 9,9 ms.

Metoda de bază PWM poate fi modificată și actualizată. Producătorii diferiți folosesc terminologia diferită: PWM scrambled (Macroblock), modulația secvențială separată (Silicon Touch) și modularea densității adaptive a pulsului (MY's-Semi). Toate aceste funcții tind să "răspândească" întrerupătorul cu LED-uri pe o perioadă de întreaga perioadă de reîmprospătare. Astfel, funcționarea ecranului la o luminozitate de 50% cu o rată de reîmprospătare de 100 Hz va arăta ca un ciclu repetat de 1 ms LED - 1 ms LED off ". Aceasta înseamnă că pentru o luminozitate de 50% perioada de reîmprospătare a crescut de cinci ori și este egală cu 2 ms. În consecință, rata de reîmprospătare a crescut la 500 Hz. Acest calcul este valabil numai pentru luminozitatea de 50%. Pentru fiecare tip de luminozitate există o luminozitate minimă a unui impuls (o anumită durată minimă) când LED-ul este pornit, restul timpului când acesta este oprit.

Astfel, ciclurile stricte de "PWM" tradiționale sunt distorsionate de metodele moderne modificate. În funcție de nivelul de luminozitate necesar, putem identifica perioade mai scurte cu o rată de reîmprospătare mai mare. Pe o anumită rată de reîmprospătare a ecranului video cu LED poate varia între, să zicem, 100 Hz și 1 kHz. Aceasta înseamnă că, în timpul luminozității minime sau maxime, rata de reîmprospătare este de aproximativ 100 Hz. Dar la alte niveluri de luminozitate întâlnim perioade cu o rată de refresh mai mare.

Astfel, pentru metodele modificate PWM, conceptul de rată de refresh devine mai degrabă înșelătoare. Cu toate acestea, dacă definim rata de reîmprospătare ca o perioadă minimă necesară pentru reînnoirea imaginii pentru toate nivelele de luminozitate , vom evita toate neînțelegerile, deoarece în această definiție rata de reîmprospătare nu depinde de procesul PWM.

Imagini intercalate bazate pe scanare și împărțirea timpului pe ecrane video LED

Unele imagini LED cu ecran video sunt structurate astfel încât să împiedice simultan alimentarea cu curent a tuturor LED-urilor. Toate LED-urile de pe un ecran video sunt separate în grupuri (de obicei, două, patru sau opt) care sunt activate la rândul lor. Aceasta înseamnă că metodele de creare a imaginii descrise mai sus se aplică la rândul lor la diferite grupuri de LED-uri pe un ecran video. Dacă ecranul are două astfel de grupuri, formarea imaginii este echivalentă cu scanarea intercalată într-un televizor analogic.

Această metodă este folosită mai ales pentru a face ecrane video LED mai ieftine, deoarece această metodă de formare a imaginii necesită o cantitate mai mică de șoferi IC (cu două, patru sau opt ori, în mod corespunzător). Deoarece driverele IC contribuie cu aproximativ 15-20% la costul ecranului, economia poate fi semnificativă. Mai mult decât atât, metoda divizării timpului este practic inevitabilă pentru ecrane video de înaltă rezoluție, deoarece ecrane mici de pas prezintă probleme serioase în poziționarea unui număr mare de șoferi pe PCB-uri și în aranjarea transferului adecvat de căldură de la conducătorii auto IC.

Firește, această economie conduce la o luminozitate mai redusă a ecranului video și la o rată de refresh mai mică (proporțional cu numărul de grupuri LED utilizate).

Să spunem că avem un ecran cu două grupe LED folosind metoda divizării timpului. Curentul este furnizat unui grup pentru a asigura luminozitatea necesară. Celălalt grup este oprit. După o perioadă de reîmprospătare, grupurile se alternează: acum al doilea grup este alimentat în timp ce primul se întunecă. Prin urmare, perioada necesară pentru reînnoirea tuturor informațiilor de pe ecran devine de două ori mai lungă.

Conceptul de rată de refresh în acest caz devine și mai subtil. Strict vorbind, perioada de reîmprospătare sau un timp minim necesar reînnoirii imaginii pe întregul ecran se dublează. Cu toate acestea, pentru fiecare grup lungimea perioadei de formare a imaginii rămâne neschimbată și putem argumenta că rata de reîmprospătare rămâne aceeași ca înainte.

Ecranul video cu LED-uri, rata de reîmprospătare și ochiul uman

În primul rând, rata de reîmprospătare afectează percepția imaginii. De obicei, percepem o imagine pe ecran ca netedă și nu observăm un efect de pâlpâire, deoarece frecvența de pâlpâire este destul de mare. Percepția noastră vizuală este de natură psihologică și fizică. Blitzurile individuale de lumină sunt însumate într-o imagine "netedă" de către creierul nostru. Conform legii lui Bloch, această însumare durează aproximativ 10 ms și depinde de strălucirea luminilor de lumină. Dacă lumina clipește cu o frecvență suficientă (așa-numita prag CFF - Critical Flicker Frequency), ochiul uman nu observă pulsarea în conformitate cu Legea Talbot-Platou. Pragul CFF depinde de mulți factori cum ar fi spectrul sursei de lumină, poziționarea sursei de lumină în raport cu ochiul, nivelul de luminozitate. Cu toate acestea, în condiții normale, această frecvență nu depășește niciodată 100 Hz.

Astfel, un ochi uman nu va distinge nici o diferență în imaginile ecranului video LED formate cu metode PWM sau modificate PWM cu rate de refresh variind de la 100 Hz la 1 kHz.

Ecranul cu LED-uri, rata de reîmprospătare și o cameră video

Cu toate acestea, ochiul uman nu este singurul instrument care poate percepe imagini. Uneori folosim camere video pentru a înregistra ecrane video LED, iar echipamentele video se bazează pe principii drastic diferite de cele folosite de creierul uman. Acest lucru este deosebit de important pentru toate instalațiile cu LED-uri video de pe stadioanele de sport, târgurile sau sălile de concerte unde evenimentele sunt înregistrate cu aparatele foto. Timpul de expunere sau viteza de declanșare în camerele video moderne pot varia de la secunde la o milisecundă.

Să spunem că privim un ecran cu LED-uri în care imaginea este formată folosind metoda tradițională PWM cu rata de refresh de 100 Hz. Ecranul video afișează o imagine statică. Dacă încercăm să înregistrăm această imagine cu o cameră video utilizând o viteză de declanșare de 1/8 secunde (de ex. Timpul de expunere de 125 milisecunde), senzorul foto va înregistra lumina din imaginea ecranului produsă de perioadele de reîmprospătare 12.5. Ecranul LED și camera noastră video nu sunt sincronizate și fiecare cadru înregistrat de aparatul foto va corespunde unui timp diferit față de începutul și sfârșitul ciclului de reîmprospătare. Dar cu această viteză mare de declanșare nu va exista nici un conflict și camera va înregistra o imagine netedă a ecranului video LED.

Dacă reducem viteza de declanșare la 1/250 secunde când timpul de expunere este egal cu 4 ms, un cadru al camerei va fi de 2,5 ori mai scurt decât perioada de refresh pe ecranul video LED. De data aceasta, discrepanța dintre începutul cadrului camerei și începutul ciclului PWM va fi semnificativă. Unele cadre vor corespunde la începutul ciclului PWM, altele la mijloc și altele până la sfârșitul ciclului. Fiecare cadru va înregistra diferite fluxuri de lumină și, treptat, se va acumula eroarea. Când vizualizăm înregistrarea video, luminozitatea cadrelor va fi semnificativ diferită. În mod obișnuit, toate obiectele înregistrate cu o durată scurtă de expunere apar mai puțin luminoase. Aparatul foto va înregistra efectul de "pâlpâire" pe ecranul cu LED-uri video. Dacă timpul de expunere este redus și mai mult, vom vedea cu siguranță niște cadre negre (atunci când începutul cadrului camerei corespunde perioadei scurte PWM când LED-urile sunt oprite) iar înregistrarea video va clipi și mai mult.

Astfel, dacă folosim o cameră video pentru a înregistra un ecran cu LED cu funcție PWM tradițională, rata de reîmprospătare ar trebui să fie compatibilă cu sau să depășească expunerea camerei.

Pe ecrane video LED cu funcție PWM modificată se aplică aceeași logică. Deoarece în modul de luminozitate ridicată timpul de pornire al LED-urilor este "răspândit" în timpul ciclului PWM, imaginea înregistrată va fi mai stabilă în comparație cu funcția tradițională PWM. Dar, la o luminozitate scăzută, situația va rămâne aceeași: imaginea înregistrată va pierde luminozitatea sau va clipi.

După cum vedeți fără o sincronizare adecvată, orice înregistrare video a unui ecran cu LED-uri va determina distorsiuni ale imaginii înregistrate. Putem compara acest lucru cu înregistrarea unui televizor analog cu o cameră analogică: diferențele în modul de scanare ale ambelor dispozitive vor conduce la un efect al liniilor negre diagonale care separă cadrele TV.

O altă problemă importantă o reprezintă sincronizarea controlorilor de ecran cu LED-uri. Ecranele cu LED-uri mari sunt realizate din blocuri (module LED și / sau dulapuri) care afișează imaginile generate de controale diferite. Dacă aceste controale nu sincronizează începutul ciclului PWM (adică începutul ciclului pe diferite părți ale ecranului), s-ar putea să întâlnim următoarea problemă: ciclul de reîmprospătare în unele părți ale ecranului LED va corespunde cadrelor camerei foto și pe alte Părți ale ecranului nu va. Dacă expunerea este compatibilă cu ciclul de reîmprospătare, o parte din ecranul video va părea mai luminoasă, o altă culoare mai închisă. Întreaga imagine va consta din dreptunghiuri întunecate și luminoase și va fi inconfortabil să se uite.

Costul de reîmprospătare a ecranului video LED

Indiferent de metoda de generare PWM, toate acestea au caracteristici comune. Generarea PWM funcționează pe o anumită rată de ceas F pwm . Să presupunem că trebuie să generăm un anumit număr N de niveluri de luminozitate. În acest caz, rata de reîmprospătare F r nu poate depăși F pwm / N.

Iată câteva exemple pentru a ilustra declarația de mai sus:

Rata de ceas PWM Niveluri de luminozitate Rată de reîmprospătare
F pwm = 10 MHz N = 256 (8 biți pe canal) F r = 39 kHz
F pwm = 10 MHz N = 1024 (10 biți pe canal) F r = 9,8 kHz
F pwm = 10 MHz N = 2048 (11 biți pe canal) F r = 4,9 kHz
F pwm = 10 MHz N = 65536 (16 biți pe canal) Fr = 152 Hz
F pwm = 20 MHz N = 65536 (16 biți pe canal) Fr = 305 Hz

Aceste numere demonstrează că fiecare LED al ecranului video urmează un proces de generare PWM independent, adică metoda de generare PWM este programată direct în driverele IC.

Cu driver-ele simple și ieftine IC, PWM este generat pe un controler pentru ecranul video LED. Ar trebui să luăm în considerare câte drivere sunt legate consecutiv și sunt întreținute de un proces de generare PWM. Dacă o schemă de generare PWM necesită drivere de canal de ieșire M 16, rata de reîmprospătare nu trebuie să depășească F pwm / (N * M * 16 , altfel duce la o rată de refresh semnificativ mai mică sau la necesitatea de a crește frecvența ceasului.

În cazul divizării de timp (scanare intercalată), rata de reîmprospătare este proporțională cu coeficientul de divizare.

Astfel, pentru a crește rata de reîmprospătare pe ecranele video LED, sunt disponibile următoarele opțiuni:

  • Utilizarea driverelor "inteligente" (scumpe);

  • Creșterea ratei de ceas în procesul de generare PWM;

  • Reducerea numărului de niveluri de luminozitate (adâncimea de culoare).

Fiecare metodă are avantaje și neajunsuri. Driverele intelectuale sunt mult mai scumpe decât driverele simple IC; Creșterea ratei de ceas duce la un consum mai mare de energie (prin urmare, necesită măsuri suplimentare pentru transferul de căldură pentru a evita supraîncălzirea); Numărul scăzut de niveluri de luminozitate afectează negativ calitatea imaginii.

Concluzie: Reîmprospătați ecranele video LED

Producătorii de ecran cu LED-uri utilizează frecvent rata de reîmprospătare ca instrument de marketing atunci când oferă o calitate excelentă a ecranului. Presupunerea este că cu cât este mai mare rata de reîmprospătare, cu atât este mai bună calitatea imaginii. Cu toate acestea, adesea numerele servesc numai pentru a confunda clienții potențiali. De exemplu, rata de reîmprospătare a mai multor kHz înseamnă că este utilizată fie metoda de generare modificată PWM (când rata de refresh este, de fapt, diferită pentru nivele de luminozitate diferite), fie că adâncimea de culoare este inacceptabil de mică.

Ar trebui să ne amintim că rata de reîmprospătare ridicată și valorile de profunzime ridicată pot apărea numai la niveluri ridicate de luminozitate care, în sine, reprezintă o concepție greșită, deoarece un ecran video LED nu trebuie să funcționeze întotdeauna la o capacitate de 100%.

În cazul scanării intercalate, valoarea ratei de reîmprospătare va corespunde numai unui singur ciclu PWM pentru un singur grup LED, în timp ce rata reală de reîmprospătare a ecranului (care afectează percepția noastră) va fi de câteva ori mai mică.

Este mai informativ și onest să menționăm adâncimea de culoare și rata de ceas pentru PWM și intervalul aproximativ de rată de reîmprospătare pentru ecran (de exemplu, 200 -1000 Hz) în cazul funcției ecranului modificat PWM. Dacă un ecran video cu LED-uri se bazează pe principiul divizării timpului (de exemplu, diviziunea de timp = 1: 1 - absența divizării de timp, diviziunea de timp = 1: 2 - PWM funcționează numai pe jumătate din ecran etc.).

Parametrul de mai sus nu este esențial pentru percepția noastră. Ochiul uman nu înregistrează nicio diferență în calitatea imaginii la frecvențe mai mari de 100 Hz. În consecință, trebuie să decideți dacă rata de reîmprospătare este într-adevăr necesară și dacă merită plătită în plus pentru aceasta.

Rata de actualizare și uniformitatea imaginii ecranului înregistrate sunt importante numai în cazul în care un ecran LED devine obișnuit pentru înregistrarea video (stadioane și săli de concert). Prin urmare, este mai bine să efectuați mai întâi o înregistrare de încercare înainte de semnarea contractului de cumpărare.



网站对话
live chat